具有雙層臂的坐標測量的制造方法
【專利摘要】提供了一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，其包括具有相對的第一和第二末端的能手動定位的關節(jié)臂。臂包括多個連接的臂節(jié)。每個臂節(jié)具有縱向軸線。每個臂節(jié)包括基本管狀的芯、圍繞芯的長度的至少一部分的外部套筒、以及用于產生位置信號的至少一個位置傳感器。外部套筒是圓柱管，其具有在第一末端處的第一部分以及從第一部分向相對末端延伸的第二部分。該第一部分耦接到芯的末端。第一部分短于第二部分且第二部分被配置成相對于芯運動。
【專利說明】具有雙層臂的坐標測量機

【背景技術】
[0001] 本公開內容涉及一種坐標測量機，并且更具體地涉及一種便攜式關節(jié)坐標測量機 的臂。
[0002] 已經發(fā)現(xiàn)便攜式關節(jié)臂坐標測量機（AACMM)廣泛用于零件的制造或生產，其中在 零件的制造（例如，機械加工）或生產的各個階段期間需要快速且準確地校驗零件的尺寸。 便攜式AACMM代表相對于已知的靜止或固定的、成本集約化的且相對難以使用的測量設施 的巨大改進，尤其是在對相對復雜的零件進行尺寸測量所花費的時間量方面。通常，便攜式 AACMM的使用者僅沿著待測量的零件或物體的表面引導探頭。然后，測量數(shù)據(jù)被記錄并提供 給使用者。在某些情況下，在計算機屏幕上以視覺形式，例如三維（3-D)形式將數(shù)據(jù)提供給 用戶。替選地，可以以數(shù)字形式將數(shù)據(jù)提供給用戶，例如當測量孔的直徑時，在計算機屏幕 上顯示文本"直徑="。
[0003] AACMM的臂部分會因溫度改變而易于產生扭轉。臂節(jié)的一部分的扭轉可導致耦合 的編碼器旋轉，由此產生角度誤差并降低機器的準確度。這種扭轉可能是例如由臂節(jié)的外 部區(qū)域上的圖案化的復合材料導致的，該外部區(qū)域具有非均勻的圖案。一般來說，不能通過 測量溫度來去除這種扭轉效應，尤其是因為溫度傳感器通常位于臂節(jié)的內部中。需要一種 方法以使臂節(jié)的扭轉最小化。


【發(fā)明內容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機（AACMM)，其包 括具有相對的第一和第二末端的能手動定位的關節(jié)臂。該臂包括多個連接的臂節(jié)。每個臂 節(jié)均具有縱向軸線。每個臂節(jié)包括基本管狀的芯、圍繞芯的長度的至少一部分的外部套筒、 以及用于產生位置信號的至少一個位置傳感器。外部套筒是圓柱管，其具有在第一末端處 的第一部分以及從第一部分向相對的末端延伸的第二部分。第一部分被f禹接到芯的末端。 第一部分短于第二部分，并且第二部分被配置成相對于芯運動。便攜式AACMM還包括附接 到第一末端的測量設備。電子電路接收來自至少一個傳感器的位置信號并且提供對應于測 量設備的位置的數(shù)據(jù)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種便攜式AACMM，其包括具有相對的第一 和第二末端的能手動定位的關節(jié)臂。該臂包括多個連接的臂節(jié)。每個臂節(jié)具有縱向軸線， 并且包括被外部材料圍繞的芯以及用于產生位置信號的至少一個位置傳感器。該外部材料 包括多根第一纖維，所述多根第一纖維被布置成與多根第二纖維正交。相對于臂節(jié)的縱向 軸線來定向多根第一纖維和多根第二纖維。AACMM還包括電子電路以及附接到該AACMM的 第一末端的測量設備。該電子電路接收來自至少一個位置傳感器的位置信號并且提供對應 于測量設備的位置的數(shù)據(jù)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供了一種用于形成便攜式AACMM的臂節(jié)的方 法，該方法包括由第一材料形成具有縱向軸線的基本中空的圓柱形芯。該第一材料包括被 布置成與多根第二纖維正交的多根第一纖維。由第二材料形成管狀套筒。該第二材料包括 被布置成與多根第四纖維正交的多根第三纖維。多根第三纖維和多根第四纖維處于相對于 軸線的期望取向。將芯插入套筒并將該套筒的第一末端緊固到芯的第一末端。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 現(xiàn)在參考附圖，示出了示例性實施方式，這些示例性實施方式不應被理解為關于 本公開內容的整個范圍是限制性的，并且其中在若干圖中以同樣的方式對元件進行編號。
[0008] 圖1包括圖1A和1B，其是其中具有本發(fā)明的各個方面的實施方式的便攜式關節(jié)臂 坐標測量機（AACMM)的透視圖；
[0009] 圖2總共包括圖2A-2D，其是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用作圖1的AACMM的一 部分的電子裝置的框圖；
[0010] 圖3總共包括圖3A和3B，其是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的描述圖2的電子數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)的詳細特征的框圖；
[0011] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的臂節(jié)的末端的透視圖；
[0012] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的臂節(jié)的一部分的頂視圖；
[0013] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的臂節(jié)的一部分的透視圖；
[0014] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的臂節(jié)的一部分的透視圖；以及
[0015] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的臂節(jié)的一部分的透視圖。

【具體實施方式】
[0016] 圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明的各實施方式的示例性便攜式關節(jié)臂坐標測量機 (AACMM)，并且關節(jié)臂是一種類型的坐標測量機。AACMM被用在各種應用中以獲得物體的測 量。AACMM 100可以包括六軸線或七軸線關節(jié)測量設備，該設備具有探頭末端401，探頭末 端401包括在一端耦接到AACMM 100的臂部分104的測量探頭外殼102。臂部分104包括 第一臂節(jié)106,第一臂節(jié)106在第一末端106a處通過第一軸承盒（cartridge)組110 (例 如，兩個軸承盒）而耦接到第二臂節(jié)108。第二軸承盒組112(例如，兩個軸承盒）將第二臂 節(jié)108耦接到測量探頭外殼102。第三軸承盒組114 (例如，三個軸承盒）將第一臂節(jié)106 的第二末端l〇6b耦接到基部116。本文中所使用的軸承盒允許耦接到軸承盒的部件繞軸線 獨立地運動。在組合成組11〇、112、114時，軸承盒可以形成鉸接和轉動型的連接器，使得鄰 接的部件可繞兩個軸線獨立地運動。應理解，可以以不同的配置將軸承盒分組在一起，以形 成可繞單個軸線或者多個軸線運動的連接器。測量探頭外殼102可以包括AACMM 100的附 加軸線的軸（例如，包含確定AACMM 100的測量設備（例如探頭118)的運動的編碼器系統(tǒng) 的盒）。在本實施方式中，探頭末端401可以繞穿過測量探頭外殼102的中心延伸的軸線旋 轉。在AACMM 100的使用中，基部116通常被固定到平坦的工作表面。
[0017] 每個軸承盒組110、112、114中的每個軸承盒通常包含編碼器系統(tǒng)（例如，光學角 度編碼器系統(tǒng)）。編碼器系統(tǒng)提供各個臂節(jié)106U08和對應的軸承盒組110、112、114的位 置的指示，它們一起提供探頭118相對于基部116的位置的指示。具有多個關節(jié)運動軸線 (例如像六個或七個）的便攜式AACMM提供了以下優(yōu)勢：允許操作者在繞基部360度的區(qū)域 內將探頭118定位在期望位置處，同時提供了可被操作者容易操縱的臂部分104。應理解， 所示出的具有耦接到第二臂節(jié)108的第一臂節(jié)106的臂部分104僅用于說明的目的，并且 所要求保護的發(fā)明不應局限于此。根據(jù)本發(fā)明的AACMM 100可以包括通過軸承盒耦接在一 起的任意數(shù)目的臂節(jié)，以及由此具有多于或者少于六個或七個關節(jié)運動軸或自由度。
[0018] 探頭118被可拆卸地安裝到測量探頭外殼102,測量探頭外殼102被連接到軸承盒 組112。例如，通過快速連接接口的方式，手柄126相對于測量探頭外殼102是可移除的。 可以用另一個設備（例如，激光線探頭、條形碼讀取器等）替換手柄126,從而在允許操作者 對于同一 AACMM 100使用不同的測量設備方面提供了優(yōu)勢。在一個實施方式中，探頭外殼 102容納可移除的探頭118,可移除的探頭118是接觸測量設備并且可以具有與待測物體物 理接觸的任意數(shù)目的不同尖端，包括但不限于球型、觸敏型、彎曲型和伸縮型探頭。在其它 實施方式中，例如通過諸如激光線探頭（LLP)的非接觸設備進行測量。可以使用快速連接 接口用LLP替換手柄126。其它類型的測量設備可以替換可移除的手柄126,以提供額外的 功能。這種測量設備的示例包括但不限于一個或更多個照明燈、條型碼掃描儀、投影儀、噴 漆器或攝像裝置。
[0019] 如圖1A和1B中所示，AACMM 100包括可移除的手柄，該可移除的手柄在以下方面 提供了優(yōu)勢：允許改變配件或功能，而無需從軸承盒組112移除測量探頭外殼102。正如下 面關于圖2更詳細地討論的那樣，可移除的手柄還可以包括電連接器，該電連接器允許與 手柄和位于探頭末端401中的相應電子裝置交換電力和數(shù)據(jù)。
[0020] 在各個實施方式中，每個軸承盒組110、112、114允許AACMM 100的臂部分104繞 多個旋轉軸線運動。如所提到的，每個軸承盒組11〇、112、114包括對應的編碼器系統(tǒng)，例如 像光學角度編碼器，每個編碼器系統(tǒng)與例如臂節(jié)106U08的對應的旋轉軸線同軸地布置。 如本文下面更詳細地描述的，光學編碼器系統(tǒng)檢測例如臂節(jié)106、108中的每個臂節(jié)圍繞對 應的軸線的旋轉（轉動）或橫向（鉸接）運動，并且將信號傳送至AACMM 100內的電子數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)。每個單個的原始編碼器計數(shù)作為信號被分別發(fā)送至電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在該系 統(tǒng)中該信號被進一步處理成測量數(shù)據(jù)。如在共同轉讓的美國專利第5, 402, 582 ('582)號中 所公開的那樣，不需要獨立于AACMM 100本身的位置計算器（例如，序列框（serial box))。
[0021] 基部116可以包括附接設備或安裝設備120。安裝設備120允許AACMM 100被可 移除地安裝至期望位置，例如像檢驗臺、加工中心、墻壁或者地板。在一個實施方式中，基部 116包括手柄部分122,手柄部分122提供對于操作者在移動AACMM 100時握住基部116方 便的位置。在一個實施方式中，基部116還包括可動蓋部分124,可動蓋部分124向下折疊 以露出用戶接口，例如像顯示屏。
[0022] 根據(jù)一個實施方式，便攜式AACMM 100的基部116包含或容納電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括兩個主要部件：基部處理系統(tǒng)，其處理來自AACMM 100內的各編碼器系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)以及表示其它臂參數(shù)的數(shù)據(jù)，以支持三維（3-D)位置計算；以及用戶接口處理系統(tǒng)，其包 括板載操作系統(tǒng)、觸摸屏顯示器、以及駐留應用軟件，該駐留應用軟件允許在AACMM 100內 實現(xiàn)相對完整的計量功能，而無需連接到外部計算機。
[0023] 圖2是根據(jù)一個實施方式的AACMM 100中所使用的電子裝置的框圖。圖2A中示 出的實施方式包括電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210,電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210包括用于實現(xiàn)基部處理 系統(tǒng)的基部處理器板204、用戶接口板202、用于提供電力的基部電源板206、藍牙模塊232、 以及基部傾斜板208。用戶接口板202包括計算機處理器，用以執(zhí)行應用軟件以實現(xiàn)用戶接 口、顯示、以及本文描述的其它功能。
[0024] 如圖2A所示，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210通過一個或更多個臂總線218與上述多個 編碼器系統(tǒng)進行通信。在圖2B和2C所描繪的實施方式中，每個編碼器系統(tǒng)生成編碼器數(shù) 據(jù)，并且包括：編碼器臂總線接口 214,、編碼器數(shù)字信號處理器（DSP) 216、編碼器讀頭接口 234,以及溫度傳感器212。諸如應變傳感器的其它設備可以附接到臂總線218。
[0025] 圖2D中還示出了與臂總線218通信的探頭末端電子裝置230。探頭末端電子裝置 230包括探頭末端DSP 228、溫度傳感器212、手柄/LLP接口總線240、以及探頭接口 226， 手柄/LLP接口總線240在一個實施方式中通過快速連接接口與手柄126或LLP 242連接。 快速連接接口允許手柄126對由LLP 242或者其它配件使用的數(shù)據(jù)總線、控制線和電源總 線的訪問。在一個實施方式中，探頭末端電子裝置230位于AACMM 100上的測量探頭外殼 102中。在一個實施方式中，可以從快速連接接口移除手柄126,并由通過手柄/LLP接口總 線240與AACMM 100的探頭末端電子裝置230通信的激光線探頭（LLP) 242來進行測量。在 一個實施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于AACMM 100的基部116中，探頭末端電子裝置 230位于AACMM 100的測量探頭外殼102中，并且編碼器位于軸承盒組110、112、114中。探 頭接口 226可以通過任何合適的通信協(xié)議與探頭末端dsp228連接，包括實施l-wire? 通信協(xié)議236的Maxim Integrated Products公司的可商購的產品。
[0026] 圖3是描述根據(jù)一個實施方式的AACMM 100的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的詳細特征 的框圖。在一個實施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于AACMM 100的基部116中，并且包 括基部處理器板204、用戶接口板202、基部電源板206、藍牙模塊232、以及基部傾斜模塊 208。
[0027] 在圖3A示出的實施方式中，基部處理器板204包括其中示出的各個功能塊。例 如，利用基部處理器功能302以支持從AACMM 100收集測量數(shù)據(jù)并且經由臂總線218和總 線控制模塊功能308接收原始臂數(shù)據(jù)（例如，編碼器系統(tǒng)數(shù)據(jù)）。存儲器功能304存儲程 序和靜態(tài)的臂配置數(shù)據(jù)?；刻幚砥靼?04還包括用于與諸如LLP 242的任何外部硬件設 備或配件進行通信的外部硬件選項端口功能310。實時時鐘（RTC)和日志306、電池組接口 (IF) 316和診斷端口 318也包括在圖3中描繪的基部處理器板204的實施方式中的功能中。
[0028] 基部處理器板204還管理與外部設備（主計算機）和內部設備（顯示處理器202) 的所有有線和無線數(shù)據(jù)通信。基部處理器板204具有下述能力：經由以太網功能320(例如， 采用諸如電氣電子工程師學會（IEEE) 1588的時鐘同步標準）與以太網進行通信，經由LAN 功能322與無線局域網（WLAN)進行通信，以及經由并行到串行通信（PSC)功能314與藍牙 模塊232進行通信?；刻幚砥靼?04還包括至通用串行總線（USB)設備312的連接。
[0029] 例如前面提到的'582專利的序列框中所公開的那樣，基部處理器板204發(fā)送并收 集原始測量數(shù)據(jù)（例如，編碼器系統(tǒng)計數(shù)、溫度讀數(shù)），以在無需任何處理的情況下將該原 始測量數(shù)據(jù)處理成測量數(shù)據(jù)?；刻幚砥?04經由RS485接口（IF) 326將處理后的數(shù)據(jù)發(fā) 送至用戶接口板202上的顯示處理器328。在一個實施方式中，基部處理器204還將原始測 量數(shù)據(jù)發(fā)送至外部計算機。
[0030] 現(xiàn)在轉到圖3B中的用戶接口板202,基部處理器接收到的角度和位置數(shù)據(jù)被在顯 示處理器328上執(zhí)行的應用使用，以在AACMM 100中提供自主計量系統(tǒng)?？梢栽陲@示處理 器328上執(zhí)行應用以支持例如但不限于下述項的功能：特征的測量、指導和訓練圖形、遠程 診斷、溫度校正、各操作特征的控制、至各網絡的連接、以及被測物體的顯示。連同顯示處理 器328和液晶顯示器（IXD) 338 (例如，觸摸屏IXD)用戶接口一起，用戶接口板202包括若 干接口選項，若干接口選項包括安全數(shù)字（SD)卡接口 330、存儲器332、USB主機接口 334、 診斷端口 336、攝像裝置端口 340、音頻/視頻接口 342、撥號/電話調制解調器344、以及全 球定位系統(tǒng)（GPS)端口 346。
[0031] 圖3A中示出的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210還包括具有用于記錄環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境記錄 器362的基部電源板206。基部電源板206還使用AC/DC轉換器358和電池充電器控制360 為電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210供電?；侩娫窗?06使用集成電路間（I2C)串行單端總線354 以及經由DMA串行外圍接口（DSPI) 35而與基部處理器板204進行通信。基部電源板206 經由實現(xiàn)在基部電源板206中的輸入/輸出（I/O)擴展功能364而連接到傾斜傳感器和射 頻識別（RFID)模塊208。
[0032] 雖然被示出為獨立的元件，但是在其它實施方式中，除了圖3中示出的位置和/或 功能之外，部件的全部或子集物理上可以位于不同的位置和/或以不同的方式結合功能。 例如，在一個實施方式中，基部處理器板204和用戶接口板202被組合為一個物理板。
[0033] 現(xiàn)在參考圖4和5,更加詳細地示出了 AACMM 100的臂104的示例性臂節(jié)108。每 個臂節(jié)106、108包括由合適的剛性材料制成的基本圓柱形中空芯500,該剛性材料例如為 但不限于碳纖維復合材料。碳纖維復合材料由于其低熱膨脹系數(shù)（CTE)和其高剛度而被選 擇。替選地，芯可以由擠壓或編織的合成材料或金屬制成。在一個實施方式中，通過將至少 一層浸漬的碳纖維復合材料纏繞在繞縱向軸線X可旋轉的心軸來制造每個臂節(jié)106、108的 管狀芯500。在其它實施方式中，芯500可以由其它材料制成，例如為但不限于擠壓或編織 的合成材料或金屬。
[0034] 外部材料550被定位為鄰接芯500的外表面506,以增強每個臂節(jié)106、108的美 學感染力。外部材料550可以包括至少一層復合材料，例如像鋁覆的玻璃纖維環(huán)氧樹脂預 浸料。在一個實施方式中，外部材料550是由Hexcel公司制造的Texalium?,在某些實 施方式中，外層中的材料的熱膨脹系數(shù)（CTE)的絕對值比內部芯500的復合材料的CTE大 得多。圖6和7詳細地示出了外部材料550的組成。外部材料550包括在第一方向上取向 的多根第一纖維560以及在不同的第二方向上取向的多根第二纖維562。在一個實施方式 中，第一方向與第二方向彼此正交?？梢砸匀我鈹?shù)目的取向布置外部材料550的每層的纖 維560、562,包括但不限于例如編織式配置、編結式配置或者單向配置。在一個實施方式中， 外部材料550的多根第一纖維560和多根第二纖維562之一大致與縱向軸線X同軸地取向 (參見圖6)。在這樣的實施方式中，多根第一纖維560和多根第二纖維562中的另一者圓 柱狀地取向，使得纖維沿繞著管狀外部材料550的外圍的方向和縱向軸線X延伸。在圖7 中不出的另一實施方式中，可以布置多根第一纖維560和多根第二纖維562,使得第一纖維 560和第二纖維562以與縱向軸線X成大致45度角取向。
[0035] 例如在從心軸移除芯500之前，通過在碳纖維芯500周圍纏繞外部材料550來形 成圖4中示出的示例性臂節(jié)108的橫截面。在第一實施方式中，通過將來自真空的壓力和 熱施加于臂節(jié)108來將外部材料550粘合到芯500的外表面506。圍繞芯500纏繞外部材 料550,使得多根第一纖維560和多根第二纖維562處于相對于彼此以及相對于縱向軸線X 的期望取向。通過在外部材料550中正交地布置纖維560、562并且通過相對于縱向軸線X 對纖維560、562進行定向，使扭轉效應最小化并限制扭動效應。像這樣，外部材料550不太 可能響應于溫度改變而相對于芯500扭轉。減小或消除了由于環(huán)境溫度的變化而導致的置 于臂104的編碼器214、216、234上的產生的轉矩，從而提高AACMM 100的準確度。
[0036] 如圖8所示，外部材料550替選地可以被形成為可滑動地接合芯500的獨立的部 件570,例如像管狀套筒或殼體。套筒570可以在內部芯500的一部分或者替選地整個長 度上延伸。在外部材料550是套筒570的實施方式中，使芯500的外表面506平滑，從而對 芯500給出均勻的外直徑。外部材料套筒570具有比芯500的外直徑更大的內直徑，以形 成松配合。外部材料套筒570可以包括鄰近第一末端572的第一部分574、以及從第一部 分574延伸直至鄰近相對的第二末端578的第二部分576。在一個實施方式中，套筒570 的第一部分574被耦接到芯500的第一末端502 (參見圖5)。通過僅將套筒570的第一部 分574耦接到芯500,來自套筒570的扭動力僅在套筒570與芯500耦接的位置處傳遞給 芯500,而不是在芯500的全部長度上。在一個實施方式中，套筒570耦接到與軸承盒110、 112、114相對而不是鄰近的芯500的末端502?？梢岳弥T如緊固件、焊接、粘合劑、擴散壓 合、超聲波焊接或任何其它已知的連接方式將套筒570的第一部分574耦接到芯500的第 一末端502。在一個實施方式中，第一部分574從套筒570的末端572延伸預定的長度，其 中第一部分574顯著小于套筒570的其余部分。在圖1的實施方式中，臂節(jié)108上的套筒 570被耦接到軸承盒對112附近的臂節(jié)108的復合芯。臂節(jié)106上的套筒被耦接到軸承盒 對110附近的臂節(jié)106的復合芯。短節(jié)107具有外部套筒，該外部套筒覆蓋諸如鋁或鋼的 金屬元件。應理解，套筒570與芯500耦接的位置可以是顛倒的或其組合。
[0037] 將外部材料550形成為與芯500分離的套筒570進一步使臂節(jié)106、108的芯500 與由非正交的纖維定向引起的外部材料500的扭轉隔離。套筒570還使芯500與用戶操作 AACMM 100時所引起的轉矩隔離，從而進一步提高機器的準確度。另外，可以將套筒570可 移除地連接到芯500,以允許在外部材料套筒570被損壞的情況下進行容易的替換。還可以 改變套筒570的顏色以與AACMM 100的期望模型相關。
[0038] 盡管已經參考示例實施方式描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員將理解在不偏 離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出各種改變以及可以用等同物代替其元件。另外，在不偏 離本發(fā)明的實質范圍的情況下，可以做出許多修改以使具體情況和材料適應本發(fā)明的教 示。因此，其意圖是，本發(fā)明不限于作為設想用于實施本發(fā)明的最佳模式而公開的具體實施 方式，而是本發(fā)明將包括落在所附權利要求的范圍內的所有實施方式。此外，詞語第一、第 二等的使用不表示任何順序或者重要性，而是使用詞語第一、第二等來區(qū)分一個元件和另 一個元件。另外，詞語一個（a)、一種（an)等的使用不表示數(shù)量的限制，而是表示存在至少 一個所提及的項。
【權利要求】
1. 一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機（AACMM)，包括： 能手動定位的關節(jié)臂，其具有相對的第一和第二末端，所述臂包括多個連接的臂節(jié)，所 述臂節(jié)中的至少一個具有縱向軸線并且包括基本管狀的復合芯、圍繞所述復合芯的長度的 至少一部分的外部套筒、以及用于產生位置信號的至少一個位置傳感器，其中所述外部套 筒是圓柱管，所述圓柱管包括在所述外部套筒的第三末端處的第一部分以及在所述第一部 分和與所述第三末端相對的第四末端之間延伸的第二部分，以使得所述第一部分耦接到所 述復合芯的第五末端，所述第一部分具有比所述第二部分更短的長度，并且其中所述第二 部分被配置成相對于所述復合芯自由運動； 測量設備，其附接到所述AACMM的第一末端；以及 電子電路，其用于接收來自所述至少一個傳感器的所述位置信號以及用于提供對應于 所述測量設備的位置的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式AACMM，其中所述復合芯包括碳纖維復合材料。
3. 根據(jù)權利要求2所述的便攜式AACMM，其中所述復合芯包括十一層。
4. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒的所述第一部分利用粘合 劑耦接到所述復合芯的所述第五末端。
5. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒圍繞所述復合芯的整個長 度。
6. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒由包括鋁覆的玻璃纖維環(huán) 氧樹脂預浸料的復合材料制成。
7. 根據(jù)權利要求6所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒包括兩層。
8. 根據(jù)權利要求6所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒包括多根第一纖維，所述多 根第一纖維被布置成與多根第二纖維基本正交。
9. 根據(jù)權利要求8所述的便攜式AACMM，其中所述多根第一纖維和所述多根第二纖維 以與所述縱向軸線成約45度角取向。
10. 根據(jù)權利要求8所述的便攜式AACMM，其中所述多根第一纖維與所述縱向軸線基本 平行地取向。
11. 根據(jù)權利要求10所述的便攜式AACMM，其中所述多根第二纖維圍繞所述外部套筒 基本圓柱狀地取向。
12. -種便攜式關節(jié)臂坐標測量機（AACMM)，包括： 能手動定位的關節(jié)臂，其具有相對的第一和第二末端，所述臂包括多個連接的臂節(jié)，所 述臂節(jié)中的至少一個具有縱向軸線并且包括外部套筒圍繞的復合芯、以及用于產生位置信 號的至少一個位置傳感器，其中所述外部套筒包括多根第一纖維，所述多根第一纖維被布 置成與多根第二纖維基本正交，并且相對于所述臂節(jié)的縱向軸線布置所述多根第一纖維和 所述多根第二纖維； 測量設備，其附接到所述AACMM的第一末端；以及 電子電路，其用于接收來自所述至少一個傳感器的所述位置信號以及用于提供對應于 所述測量設備的位置的數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述多根第一纖維和所述多根第二纖 維以與所述縱向軸線成約45度角取向。
14. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述多根第一纖維與所述縱向軸線基 本平行地取向。
15. 根據(jù)權利要求14所述的便攜式AACMM，其中所述多根第二纖維圍繞所述縱向軸線 基本圓柱狀地取向。
16. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒是包括鋁覆的玻璃纖維 環(huán)氧樹脂預浸料的復合材料。
17. 根據(jù)權利要求16所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒包括兩層纖維。
18. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒包括第一部分和第二部 分，并且所述第一部分耦接到所述復合芯的末端。
19. 根據(jù)權利要求18所述的便攜式AACMM，其中所述外部套筒使用粘合劑耦接到所述 復合芯的所述末端。
20. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述復合芯包括碳纖維復合材料。
21. 根據(jù)權利要求12所述的便攜式AACMM，其中所述復合芯包括多根第三纖維，所述多 根第三纖維與多根第四纖維基本正交地取向。
22. -種形成用于便攜式AACMM的臂節(jié)的方法，包括： 由第一材料形成具有縱向軸線的基本中空的圓柱形芯； 由第二材料形成管狀套筒，所述管狀套筒具有多根第一纖維，所述多根第一纖維被布 置成與多根第二纖維正交，以使得所述多根第一纖維和所述多根第二纖維處于相對于所述 軸線的期望取向； 將所述芯插入所述套筒；以及 將所述套筒的第一部分耦接到所述芯的第一末端。
23. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中使用粘合劑將所述套筒的所述第一部分耦接到 所述芯的所述第一末端。
24. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述多根第一纖維與所述軸線基本平行地取 向，并且所述多根第二纖維圍繞所述軸線基本圓柱狀地取向。
25. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述多根第一纖維和所述多根第二纖維以與所 述軸線成約45度角取向。
26. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述芯包括碳纖維復合材料。
【文檔編號】B25J13/08GK104350355SQ201380029030
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年5月13日 優(yōu)先權日:2012年6月1日
【發(fā)明者】克拉克·H·布里格斯, 布蘭特·拜萊, 肯尼斯·坎貝爾 申請人:法羅技術股份有限公司