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龍圖騰網(wǎng)獲悉合肥工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專利一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)及測量方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN117268301B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202311157704.5，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01B21/00；該發(fā)明授權(quán)一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)及測量方法是由歐陽凱;胡鵬浩;廖進(jìn)偉;楊龍?jiān)O(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2023-09-08向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)及測量方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)及測量方法，包括三組球鉸鏈、三組連接桿及測頭；三組球鉸鏈?zhǔn)钦麄€(gè)測量機(jī)的核心，每組球鉸鏈均包括運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角度測量裝置兩部分結(jié)構(gòu)，可在三軸回轉(zhuǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)三軸回轉(zhuǎn)角度測量；每組球鉸鏈運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均包括球窩座、球頭和球蓋；角度測量裝置包括固定于球窩座的磁場傳感器陣列和嵌入球頭并隨球頭同步運(yùn)動(dòng)的永磁體陣列；基于磁場角度模型，可由磁場傳感器陣列輸出信號(hào)獲知每組球鉸鏈三軸回轉(zhuǎn)角度；采用手持拖拽式測量方案，當(dāng)測頭觸碰被測件產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)三組球鉸鏈分別同時(shí)讀取三軸回轉(zhuǎn)角度，再基于測量模型，可獲知測頭空間位置，從而實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測量。

本發(fā)明授權(quán)一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)及測量方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于球鉸鏈的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)，其特征在于，包括三組球鉸鏈、三組連接桿以及測頭，從球鉸鏈到測頭，各個(gè)關(guān)節(jié)依次串聯(lián)，其順序?yàn)椋阂患?jí)球鉸鏈1、一級(jí)連接桿2、二級(jí)球鉸鏈3、二級(jí)連接桿4、三級(jí)球鉸鏈5、三級(jí)連接桿6、測頭7； 所述一級(jí)球鉸鏈1、二級(jí)球鉸鏈3、三級(jí)球鉸鏈5都具有運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角度測量裝置兩部分結(jié)構(gòu)； 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均包括球窩座8、球頭9和球蓋10，球頭9在球窩座8和球蓋10形成的球形空間內(nèi)進(jìn)行三軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 角度測量裝置包括固定于球窩座的磁場傳感器陣列11和嵌入球頭并隨球頭同步運(yùn)動(dòng)的永磁體陣列12，永磁體陣列12在球鉸鏈空間范圍內(nèi)形成磁場，磁場傳感器陣列11感知不同位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度并產(chǎn)生輸出信號(hào)； 將坐標(biāo)測量機(jī)的一級(jí)球鉸鏈1的球窩座固定在水平平臺(tái)上，手持二級(jí)連接桿4和三級(jí)連接桿6，使測頭緩慢靠近被測物，當(dāng)測頭7觸碰到被測件，測頭7產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)三組球鉸鏈的角度測量裝置分別讀取記錄此時(shí)磁場傳感器陣列11輸出信號(hào)，并基于磁場角度模型計(jì)算獲知三組球鉸鏈的三軸回轉(zhuǎn)角度，再基于測量模型，由三組球鉸鏈的三軸回轉(zhuǎn)角度計(jì)算出測頭7的當(dāng)前空間位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測量； 測量模型建立如下： 建立測量模型，需先基于DH法基本原理，將三組球鉸鏈的三軸回轉(zhuǎn)角度以及測量機(jī)的其余各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)化成各項(xiàng)DH參數(shù)，然后依據(jù)DH法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣建立起測量模型； 步驟1：測量機(jī)的空間自由度計(jì)算，采用空間機(jī)構(gòu)自由度公式，坐標(biāo)測量機(jī)自由度計(jì)算如下： 其中，n為構(gòu)件數(shù)，g為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副數(shù)，為所有運(yùn)動(dòng)副自由度之和； 步驟2：球鉸鏈三軸回轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化DH參數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)學(xué)中DH法基本原理，建立軸系空間直角坐標(biāo)系系統(tǒng)，則第i級(jí)坐標(biāo)系到i+1級(jí)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣如下： 式中，θi為Zi+1軸和Zi軸之間的夾角，di為Zi+1軸和Zi軸之間的距離，αi為Xi+1軸和Xi軸之間的夾角，ai為Xi+1軸和Xi軸之間的距離； 步驟3：基于DH法建立測量機(jī)測量模型； 三組球鉸鏈依次串聯(lián)，從一級(jí)球鉸鏈至測頭形成坐標(biāo)測量機(jī)，基于DH法的測量模型原理，一級(jí)球鉸鏈的球窩座底端中心為基礎(chǔ)坐標(biāo)系，即0級(jí)坐標(biāo)系，測頭頂端中心為末級(jí)坐標(biāo)系，即10級(jí)坐標(biāo)系，最終測量模型如下： 式中，xyz表示測頭的空間位置坐標(biāo)，坐標(biāo)測量機(jī)將三組球鉸鏈的三軸回轉(zhuǎn)角度作為輸入，通過測量模型得到測頭空間位置坐標(biāo)作為輸出，從而實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測量。

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