針對關節坐標測量機的研究幾乎都是建立在數學模型之上的。測量機的數學模型包括測量方程與測量誤差模型。由于關節坐標測量機與工業中的關節式機器人有一定的相似之處，測量機的測量方程就相當于機器人的運動學方程，其區別就在于測量機的測量方程不需要考慮測量機測頭的姿態。因此，對關節坐標測量機模型的研究就可借鑒工業機器人的建模方法。

本章首先介紹了關節臂測量機測量原理和組成，坐標測量機機械結構，并在此基礎上采用D-H方法建立了系統運動學模型即測量機的測量方程，這是研究測量機誤差模型、標定模型的基礎。下面跟著小編一起來了解下；

1. 關節臂測量機原理

2. 關節臂測量機組成

整個測量機主要由以下幾部分構成:主機、電路、計算機、軟件及附件。

關節臂坐標測量機主機主體材料采用彈纖維，該材料具有重量輕、強度高、變形小的特點，主要起支撐作用；各關節是由精密制造的回轉軸系構成，每個關節安裝有角度編碼器；數據采集電路固定在儀器底座空間部分，完成角度編碼器的信號采集并處理；數據處理模塊通過USB接口與上位機軟件進行通訊。采樣開關完成對信號的觸發。

3. 關節坐標測量機的機械結構

關節部件在測量機的結構中，主要負責連接相鄰兩桿件，提供兩桿件相對的高精度回轉運動，采用角度傳感器測量回轉角度。對關節部件設計的要求是：結構緊湊，轉軸強度好、剛性好、變形小。各關節之間采用垂直連接；回轉部分的徑向跳動要小，同軸度要好。設計中要將關節回轉軸系與角度傳感器軸系合二為一。為了使測量機結構緊湊，將用于連接的兩相鄰關節設計成一個整體，關節軸線互相垂直，并采用了雙軸承式交叉及內嵌軸的設計方法，該方法借鑒了機床主軸的設計思想，能夠有效提高關節旋轉的回轉精度。3-4給出了測量機關節內部的具體設計結構。其中交叉軸，可繞其軸線旋轉，采用了雙軸承結構，減少了單一軸承結構旋轉時產生的徑向跳動誤差及偏轉誤差，提高了回轉精度。內嵌軸，也同樣采取了雙軸承結構，將內嵌軸安裝于交叉軸中，就形成了兩個軸線互相垂直的關節，且具有回轉精度高，結構緊湊的優點。

4. 坐標測量機平衡桿結構設計

測量機第二測量臂的重力作用在支環上，由于支環、支桿以及垂直桿聯接在一起，即相當于重力作用于垂直桿上端。而垂直桿作為一個整體，將力傳遞到氣彈簧與垂直桿的聯接處，該處是一個受力點，該點的支撐力由氣彈簧提供，即第二測量臂的自身重力由氣彈簧的力來抵消，而支柱與垂直桿的鉸鏈處為整個杠桿系統的支點，這樣就構成一典型的力平衡系統。由于氣彈簧在其行程范圍內可隨意停止，所以測量機的第二、第三測量臂就可保持自平衡狀態，這樣就可以無需借助過多的外力而手握測量機測頭在測量空間內靈活輕便地進行取點或掃描測量。

5.坐標測量機建模基礎

關節坐標測量機是一種空間開鏈連桿機構，類似于工業中常見的開鏈機器人或機械手。表示機器人每個桿件在空間相對于絕對坐標系或相對于機器人基座的位置及方向的方程，稱為機器人的運動學方程，這也是關節坐標測量機數學建模的基礎。

關節坐標測量機可抽象為多個具有獨立運動桿件以旋轉關節組成的機械系統，要在空間描述每個桿件的位置及方向，需要采用以下的直角坐標系：

1.絕對坐標系：參照工作現場地面的坐標系，它是測量機各桿件的公共參考坐標系。

2.基座坐標系：參照測量機基座的坐標系，是測量機各個活動桿件的公共參考坐標系。

3.桿件坐標系：參照測量機指定桿件的坐標系，是在每個活動桿件上固定的坐標系，隨桿件運動而運動，也稱為桿件剛體的體坐標系。每一號坐標系都以編號低一號的坐標系為相對參考系。

4.測量機測頭坐標系，它表示測量機測頭在指定坐標系中的位置和姿態，但不同于工業機器人的是，測量機測頭的姿態一般無需考慮。

通過以上的介紹相信您已對關節臂坐標測量機結構及模型加深了了解以便更好的運用到工作使用中！