[实用新型]一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及平面并联平台位置测量与跟踪控制，尤其涉及一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置。

背景技术

精密定位平台是精密操作，精密制造，精密测量领域中的重要组成部分。传统的精密定位平台通常是由压电陶瓷驱动的柔顺机构构成，其特点是高精度，响应时间快；但其固有的行程短的缺点限制了其使用的范围。当今技术发展导致跨尺度的使用场合越来越多，大行程、高精度成为了精密定位平台的瓶颈，为了实现大行程的目标，宏微结合的方法被提出。宏微结合的方法是把微动平台放到宏动平台上，采用大行程的宏动平台进行粗定位，然后再用微动的精密定位平台进行精定位。为了实现这样的目标，宏动平台的定位精度必须在微动平台的工作空间内，这就为宏动平台的定位精度提出了很高的要求。由于缺乏合适的传感器，传统的并联平台都是半闭环的定位平台，也就是只有关节闭环的平台。由于实际应用当中，加工误差、装配误差、关节间隙、摩擦、弹性变形等各种不确定性因素广泛存在，尽管并联平台的关节能精确定位，但传递到平台末端后，会引入各种前述的误差，因此，必须保证末端的定位精度，而不单纯是关节的定位精度。

目前还没有一种可以测量平面3自由度(两个平动，一个转动)的传感器可用于平面并联平台的末端反馈。为了精确测量平面3自由度的误差，可通过三个单自由度传感器，例如激光位移传感器，通过一定的排布测量后计算平台的位置与姿态角误差，但这无疑增加了整个机构的体积，使得机构不能应用于例如扫描电镜腔体等有尺寸限制的场合。

发明内容

本实用新型的目的在于为了克服平面并联机构没有合适的平面3自由度测量传感器存在的问题和不足，提供一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置。本实用新型采用CCD相机视觉测量系统并结合位置跟踪反馈控制装置作为传感器，不仅能通过图像处理测量的方法解决平面3自由度的测量问题，还能实现末端位置与姿态角的实时反馈，实现并联平台的全闭环控制，对提高平面并联定位平台的末端精度有显著的作用。并且CCD相机视觉测量设备只需要CCD相机、镜头、光源等设备，结构简单，体积小，适合集成于空间尺寸狭小的场合。本发明能使动平台在毫米级行程下达到亚微米级别定位精度。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置，包括并联平台机构、CCD相机视觉测量系统、位置跟踪反馈控制装置；

所述并联平台机构包括：静平台4、设置在静平台4上方的动平台3、三台超声直线电机1、超声直线电机的驱动器；动平台3具有三个转轴，分别呈等边三角形分布在动平台3的外边缘；三台超声直线电机1分别呈等边三角形分布并安装在静平台4的边沿处；各超声直线电机1上安装的转动轴10的轴端分别通过一根从动杆2连接动平台3的其中一个转轴；各超声直线电机1上分别设有直线光栅编码器5；

一台超声直线电机1、一根从动杆2和动平台3的一个转轴，组成一个并联分支；

三台超声直线电机1联合驱动从动杆2，使动平台3移动定位到目标位置；

超声直线电机1运动过程中带动直线光栅编码器5运动，用于检测电机1实际位置；

动平台3上安装有两个直线分布的聚焦蓝光激光的第一点光源标志物8-1、第二点光源标志物8-2，作为视觉检测特征物；

所述CCD相机视觉测量系统包括：置于动平台3上方的CCD相机11、安装在CCD相机11端部的镜头6、设置在镜头6一侧的相机光源9、USB接口、计算机；所述CCD相机11通过USB接口连接计算机；

镜头6垂直并正对动平台3，使镜头6的中心点与动平台3的原点重合；

所述位置跟踪反馈控制装置包括：具有增量式编码器接口模块和D/AC接口的Dspace半物理仿真控制器，所述D/AC接口连接超声直线电机的驱动器，各直线光栅编码器5与增量式编码器接口模块连接，增量式编码器接口模块连接计算机，计算机连接D/AC接口。

所述CCD相机11还具有一个支撑机构，该支撑机构包括带活动关节的支架7和用于固定支架7的磁性底座12，所述CCD相机11固定在支架7的端部。

所述相机光源(9)为LED光源。所述动平台(3)为圆形。

本实用新型利用CCD相机视觉测量系统结合位置跟踪反馈控制装置作为传感器，至少具有如下的优点及效果：

作为传感器检测动平台末端的位置与姿态角误差，是非接触式测量，机构小巧紧凑，不增加结构附加质量，不改变结构特征，具有测量精度高，采样频率高，动态响应快的优点。