一种虎克铰精度测试方法与流程

本发明涉及精密设备技术领域，尤其涉及一种虎克铰的精度测试方法。

背景技术：

虎克铰作为一种能够提供两个自由度的铰链机构，在各种形式的并联机构中得到了大量的应用。虎克铰作为并联机构的重要组成部分，其精度对并联机构的整体运动精度有着较大的影响，而且虎克铰的间隙在并联机构的运动学标定中难以被修正及补偿。为了给并联机构的虎克铰选型提供依据，需要一种可以评价虎克铰的制造精度的测试方法。目前公开的虎克铰精度测试方法较少，专利申请号为121510354792.7公开了一种虎克铰精度测试方法，该专利采用的三坐标测量仪价格昂贵，不易携带，而且采用接触打点的方式获取的数据会掺杂由接触变形引起的干扰项，对最终的测试精度产生一定的影响。此外，该发明专利中球心坐标的获取是通过标准球球面上的多个点间接拟合而来，此方法不仅效率较低，而且存在拟合误差，进一步影响测试精度。

技术实现要素：

鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，有必要提供一种高效率且高精度的虎克铰精度测试方法。

一种虎克铰的精度测试方法，包括以下步骤：

步骤一，将虎克铰的下u形架设于测试平台上；

步骤二，将过渡杆与所述虎克铰的上u形架固定连接；

步骤三，将靶球设于所述过渡杆上；

步骤四，架设激光跟踪仪，使得所述虎克铰的活动范围位于所述激光跟踪仪的测试范围内；

步骤五，将所述过渡杆通过调节支座调整至某一方位角后进行支撑固定，所述过渡杆的倾斜角度通过所述调节支座可调节；

步骤六，用所述激光跟踪仪测量所述靶球的球心坐标并记录，完成一次测量；

步骤七，计算测定的位于不同方位角的所述靶球的球心坐标的次数，并判断测定次数是否大于等于预设值，若否，则重复进行步骤五至步骤六，若是，则进行步骤八；

步骤八，将获得的位于不同方位角的所述靶球的球心坐标拟合成一个球面并记录；

步骤九，计算出测量的所述靶球的各个球心坐标与拟合出来的所述球面的距离，计算各所述距离的标准差σ，用±3σ作为评价所述虎克铰的精度指标。

在一个实施例中，所述预设值为10个。

在一个实施例中，所述过渡杆的方位角的选取满足所述靶球均匀分布在所述虎克铰的上半球面上。

在一个实施例中，所述调节支座包括磁力表座和调整支撑架，所述磁力表座设于所述测试平台上，所述调整支撑架的一端和所述磁力表座螺纹连接，所述调整支撑架的一端用于支撑所述过渡杆。

在一个实施例中，所述调整支撑架远离所述磁力表座的一端设有u型开口，所述过渡杆设于所述u型开口内。

在一个实施例中，所述虎克铰的下u形架通过测试工装设于测试平台上，所述磁力表座设于所述测试工装上。

在一个实施例中，将所述激光跟踪仪通过三脚架架设于所述测试平台上，所述三脚架的高度可调节。

在一个实施例中，步骤三中，将靶球磁力吸附于所述过渡杆上。

在一个实施例中，步骤三中，所述过渡杆包括杆体和靶球座，所述杆体的一端与所述虎克铰的上u形架固定连接，所述靶球座通过磁力吸附在所述杆体远离所述上u形架的一端，所述靶球通过磁力吸附在所述靶球座上。

上述虎克铰精度测试方法采用非接触式测量的原理，可避免靶球球心位置因接触力带来的轻微变形或者刚体位移，测试精度有所提高；另外，激光跟踪仪测试效率高，一次测量便可以完成靶球的球心位置数据的获取，不仅大大简化测试过程，提高了测试效率，而且球心位置不需要进行拟合，可以避免产生拟合误差，进一步提高了测试精度。

附图说明

图1为一实施方式的虎克铰精度测试机构的示意图；

图2为图1所示的虎克铰精度测试机构的局部示意图；

图3为一实施方式的虎克铰精度测试的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。

请参考图1、图2和图3，一实施方式的虎克铰的精度测试方法，包括以下步骤：

s1，将虎克铰的下u形架3设于测试平台1上。

在一个实施例中，虎克铰的下u形架3通过测试工装2设于测试平台1上。其中，测试工装用于为被测虎克铰和磁力表座提供一个较为精密的安装表面。由于需要固定磁力表座，需要测试工装的材质是铁磁性的。

s2，将过渡杆12与虎克铰的上u形架4固定连接。

在一个实施例中，将过渡杆12与虎克铰的上u形架4通过螺钉固定连接。通过螺钉固定连接，方便将过渡杆12和上u形架4进行安装和拆卸。

s3，将靶球7设于过渡杆12上。

在一个实施例中，将靶球7磁力吸附于过渡杆12上。

在一个实施例中，过渡杆12包括杆体5和靶球座6，杆体5的一端与虎克铰的上u形架4固定连接，靶球座6通过磁力吸附在杆体5远离上u形架4的一端，靶球7通过磁力吸附在靶球座6上。

s4，架设激光跟踪仪10，使得虎克铰的活动范围位于激光跟踪仪10的测试范围内。

在一个实施例中，将激光跟踪仪10通过三脚架11架设于测试平台上，三脚架11的高度可调节。

s5，将过渡杆12通过调节支座调整至某一方位角后进行支撑固定，过渡杆12的倾斜角度通过调节支座可调节。

在一个实施例中，过渡杆12的方位角的选取满足靶球7均匀分布在虎克铰的上半球面上。

在一个实施例中，调节支座包括磁力表座9和调整支撑架8，磁力表座9设于测试平台1上，调整支撑架8的一端和磁力表座9螺纹连接，调整支撑架8的一端用于支撑过渡杆12。

进一步的，调节支座还包括固定支架，固定支架包括固定杆、调节件和调位螺钉，固定杆一端固定设于磁力表座9上。调节件套设于固定杆上。且调节件与固定杆的位置固定。调节件上开设有垂直于固定杆的螺纹孔，调位螺钉和调节件通过螺纹孔连接，调位螺钉的一端和调整支撑架8固定连接。进一步的，调位螺钉远离调整支撑架8的一端设有旋转调节件，旋转调节件和调位螺钉固定连接。旋转调节件上设有凹凸状纹路，方便将旋转调节件进行旋转运动。旋转调节件旋转运动带动调位螺钉旋转，从而调节调整支撑架8的角度，达到调整过渡杆12的方位角的目的。

在一个实施例中，磁力表座9设于测试工装2上。

进一步的，调整支撑架8远离磁力表座9的一端设有u型开口，过渡杆12设于u型开口内。

s6，用激光跟踪仪10测量靶球7的球心坐标并记录，完成一次测量。

s7，计算测定的位于不同方位角的靶球7的球心坐标的次数，并判断测定次数是否大于等于预设值，若否，则重复进行步骤五至步骤六，若是，则进行s8。

即连续调整过渡杆12的位置，使其具有不同的方位角，并测试过渡杆20在不同方位角时的靶球7的球心坐标。并对球心坐标的测定次数进行计算。

测定次数指的是测定的位于不同方位角的靶球7的球心坐标的次数。

在一个实施例中，预设值为10个。当测试次数少于10次时，再次对过渡杆12的方位角进行调整，并测试靶球7的球心坐标。直至测试次数等于10次为止。

s8，将获得的位于不同方位角的靶球7的球心坐标拟合成一个球面并记录。

s9，计算出测量的靶球7的各个球心坐标与拟合出来的球面的距离，计算各距离的标准差σ，用±3σ作为评价虎克铰的精度指标。

上述虎克铰精度测试方法采用非接触式测量的原理，可避免靶球7球心位置因接触力带来的轻微变形或者刚体位移，测试精度有所提高；另外，激光跟踪仪10测试效率高，一次测量便可以完成靶球7的球心位置数据的获取，大大简化测试过程，提高了测试效率。

此外，激光跟踪仪10相对于三坐标测量仪具有容易携带的优点，方便在不同的地点完成虎克铰的精度测试。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。