[发明专利]一种基于6-SPS并联机构的位姿测量装置

摘要

一种基于6‑SPS并联机构的位姿测量装置，其特征在于：该装置由并联机构模块，外部支架模块和数据采集系统组成，其位置连接关系为：将外部支架模块放置并固定于地面或平台，并联机构模块的静平台通过中心通孔与外部支架模块的安装表面对心，并采用周向分布的螺栓进行固定；动平台通过中心通孔与待测工作平台或末端执行器对心并采用螺栓固定；数据采集系统位于测量并联机构模块旁边，以便操作者观察情况，对数据进行读取和处理；可测量包括3个位置坐标和3个转动角在内的六自由度运动；能够实时测量和读取，可作为位姿反馈应用于工作平台或末端执行器的控制系统；在保证测量精度的情况下，实现了成本更为低廉的位姿测量。

主权项

1.一种基于6‑SPS并联机构的位姿测量装置，其特征在于：该装置由并联机构模块，外部支架模块和数据采集系统组成，其位置连接关系为：将外部支架模块放置并固定于地面或平台，并联机构模块的静平台通过中心通孔与外部支架模块的安装表面对心，并采用周向分布的螺栓进行固定；动平台通过中心通孔与待测工作平台或末端执行器对心并采用螺栓固定；数据采集系统位于测量并联机构模块旁边，以便操作者观察情况，对数据进行读取和处理；所述的并联机构模块，由动平台，静平台，初始位姿量具，支链组件组成；动平台通过其底部斜面处的球窝与支链组件上端相连，静平台通过其底部斜面处的球窝与支链组件下端相连，动平台的位姿变化带动支链组件的长度变化，初始位姿量具通过其两端法兰与动静平台相连，用于在开始工作时确定装置初始位姿；外部支架模块为板状，上表面中心处加工凸台，并沿周向攻6个螺纹孔和1个销孔，用于并联机构模块中静平台的径向、周向定位和固定；数据采集系统由数据采集电缆、运动控制卡、传感器接收器和放大器、数据处理软件、工控机和液晶显示器组成；其电气连接关系为：数据采集电缆与传感器接收器和放大器实现电气连接，工控机与运动控制卡、液晶显示器实现电气连接，同时，运动控制卡与传感器接收器和放大器实现电气连接；数据处理软件安装于工控机的操作系统内；每条封闭式光栅尺的读数头连接1条数据采集电缆，电缆末端与传感器接收器和放大器相连，输出TTL方波信号；传感器接收器和放大器处理接受到的方波信号，并输出到运动控制卡中；运动控制卡采用多轴控制卡实现同时接受8条光栅尺的信号并进行处理；所述的支链组件由封闭式光栅尺尺身、读数头、2件微型导轨、2件微型滑块、2个球铰、滑动套筒、固定套筒、读数头安装片、球铰连接法兰、2个橡胶垫、安全挡板及锁紧装置组成；固定套筒为柱形，沿轴线方向加工方形槽，槽宽大于封闭式光栅尺尺身宽度，保证封闭式光栅尺尺身可装入，同时两侧开有螺栓孔，用于固定光栅尺尺身；固定套筒一端加工锥形轴，端面加工螺纹孔和定位孔，与球铰对心并连接；固定套筒沿径向加工小平面并攻4个螺纹孔，用于安装锁紧装置；固定套筒另一端于端面处沿周向攻6个螺纹孔，分布直径与安全挡板螺栓孔分布直径相同，用于连接安全挡板；固定套筒两侧沿轴向加工导轨安装槽，槽宽大于微型导轨宽度，槽底面攻6个螺纹孔，与微型导轨连接；微型导轨通过滚珠与微型滑块相连；微型滑块为长方体，下表面开方形槽并安装滚珠，上表面攻4个螺纹孔与滑动套筒相连；滑动套筒为柱形，沿轴线方向加工通孔，孔径大于固定套筒直径，保证安装；滑动套筒一端沿径向加工平面，并在一侧攻6个螺纹孔，与读数头安装片连接；滑动套筒内部两侧沿轴向开有一定长度的方形槽，槽宽大于微型滑块的宽度；滑动套筒外部两侧沿径向加工2个平面，并在每个平面表面加工4个螺栓孔，用于与微型滑块连接；滑动套筒另一端为环形法兰，环形法兰螺栓孔分布半径与球铰安装法兰相同，用于与球铰安装法兰连接；球铰安装法兰分别由一定长度的锥形轴、法兰以及圆柱形凸台组成；球铰安装法兰一端为圆柱形凸台，圆柱直径与滑动套筒内径相同，用于与滑动套筒的对心；凸台端面贴有橡胶垫，起缓冲作用；法兰开6个螺栓孔，分布直径与滑动套筒的环形法兰分布直径相同；锥形轴与圆柱形凸台、法兰同心，端面加工螺纹孔和定位孔，与球铰连接；读数头安装片为“L”型薄片，一端加工小薄片用于读数头与安装片的定位，底部薄片开6个长螺栓孔，用于连接滑动套筒，上部薄片开2个长螺栓孔，间距与读数头螺栓孔相同，用于连接读数头；安全挡板为柱形，一端端面处开6个沿周向分布的螺栓孔，分布半径与固定套筒端面螺栓孔相同；另一端贴有橡胶垫，用于缓冲；锁紧装置由上连接片、下连接片及扭转弹簧组成；上连接片为薄片状，一端加工勾型结构，两侧有转动副圆孔；下连接片为薄片状，中间加工有凸台，凸台上端面有转动副圆孔，通过圆柱棒与上连接片连接；扭转弹簧安装在锁紧装置上、下连接片之间，提供扭矩。