一种LDI平台误差补偿方法与流程

文档序号:23068396发布日期:2020-11-25 17:56阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1、将标定板固定在吸盘上;

s2、ldi运动驱动组件使龙门架上相机成像组件中的面阵相机通过对应的导轨在x轴上来回运动,使吸盘通过对应的导轨在与x轴水平垂直的y轴上且位于面阵相机下方来回运动,在此过程中,相机成像组件扫描标定板,抓取所有标定点;

s3、相机成像组件中的面阵相机将标定的坐标数据传输到主控组件中进行计算,获得各误差项对应的值,计算方法具体如下:

s31、以标定板的左下角标定点的圆心为标定板坐标系的原点,标定板上的所有标定点在标定板坐标系上形成标称网格;

s32、获得所有标称点在平台坐标系中的坐标值;标定板坐标系的各标定点变换到平台中,变换模型t为:

其中e和f分别表示标定板坐标系到平台坐标系在x轴和在y轴方向上的平移量,a和d分别表示平台坐标系相对于标准值在x轴方向和y轴方向上的拉伸,b表示标定板坐标系相对于平台坐标系的整体旋转角度,txy表示平台坐标系的x轴和y轴的垂直度;

s33、建立理想平台坐标系,在理想平台坐标系中设定补偿网格,每个补偿网格单元的宽高均与标定板中所有标定点形成的网格单元的宽高相同,且所有标称点分别落在补偿网格对应网格单元内,假设网格单元的四个补偿网格点在平台上的误差值,然后测量标称点与周围的四个补偿网格点的距离,获得标称点(x,y)对应的误差值(ex,ey);

s34、获得误差补偿模型,根据误差补偿公式计算补偿参数,ldi的所述误差补偿公式为:

ex=dxx(x)+dyx(y)-y·dxz(x)-y·txy(1)

ey=dxy(x)+dyy(y)-x·dyz(x)(2)

其中dxx(x)表示点(x,y)沿x轴运动的光栅尺示值误差、dxy表示点(x,y)沿x轴运动的导轨偏摆误差、dxz表示点(x,y)沿x轴运动的导轨扭摆误差、dyx表示点(x,y)沿y轴运动的导轨偏摆误差、dyy表示点(x,y)沿y轴运动的光栅尺示值误差、dyz点(x,y)沿y轴运动的导轨扭摆误差、txy表示x轴、y轴导轨之间的垂直度;且均为补偿参数;

s4、通过步骤s3获得的补偿参数计算出综合误差,然后将综合误差转化为主控组件可接受的形式写入主控组件中,完成补偿。

2.根据权利要求1所述的一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,其中补偿网格为m行n列,dxx、dxy、dyx向量长度为n,dyx、dyy、dyz向量长度为m。

3.根据权利要求2所述的一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,所述补偿参数dxx、dxy、dyx、dyy这4个线性量范围平均在±10微米以下,dxz,dyz两个扭摆量范围在1e-5弧度以下,txy和装配工艺有关,范围值在1e-4弧度以下。

4.根据权利要求3所述的一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,步骤s33中获得误差值(ex,ey)的步骤如下:

s331、设标定板有r行c列,每个标定板上标定点的圆心坐标为(xij,yij)(i=0,1,...,c-1;j=0,1,...,r-1);设标定板间距相邻圆的间距是l,则对应的标称坐标为(i·l,j·l),网格拟合后的坐标为:

s332、假设点(xij,yij)落在补偿网格的r行到r+1行和c列到c+1列形成的方块中,在此方块中的x,y的相对位置为α、β∈[0,1];将公式(1)(2)变换为离散分段函数的版本为:

由于光栅值=真值+误差

把公式(3)和(4)(5)代入公式(6)(7),因为-y·txy已经在(3)中出现,所以去掉公式(4)中的对应项,得到如下标定核心公式:

应用公式(8)(9)的方法如下,以公式(8)为例,先得到系数向量

v=[-xij,(1-α),α,(1-β),β,-(1-α)·yij,-α·yij,i·l,-j·l,-j·l,1](10)

将矩阵vtv叠加到如下参数在矩阵∑对应的行列形成的子矩阵中:

对每一点(xij,yij)应用公式(8)(9)累加得到最终所需的∑,求逆矩阵∑-1结果的第一行用常数项归一化即所需的3m+3n+6个参数的最优值。

5.根据权利要求1所述的一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,将∑的常数维分解:

其中d为n1×n1的矩阵,b为n1×1的向量,a为常数项,则参数最优解向量为

s=-d-1b(12)

将结果s对号入座即得到6个向量和a,d,txy,e,f,b这6个标量,忽略e,f,b,即得到由dxxc,dxy,dxz,dyx,dyy,dyz,a,d,txy组成的平台补偿模型。

6.根据权利要求1所述的一种ldi平台误差补偿方法,其特征在于,使用块标定板参与标定,使用多块标定板的步骤如下:

sa1、将标定板固定在吸盘上,按照步骤s1-s2,抓取所有的标定点,直至抓取结束;

sa2、将标定板取下重新放置,返回到步骤sa1中,直至若干次进入步骤s3。


技术总结
一种LDI平台误差补偿方法,包括以下步骤:S1、将标定板固定在吸盘上;S2、LDI运动驱动组件使相机成像组件中的面阵相机通过对应的导轨在X轴上来回运动,使吸盘通过对应的导轨在与X轴水平垂直的Y轴上且位于面阵相机下方来回运动,在此过程中,相机成像组件扫描标定板,抓取所有标定点;S3、多次移动标定板,重复步骤S2;S3、相机成像组件中的面阵相机将标定的坐标数据传输到主控组件中进行计算,获得误差项;S4、通过步骤S3获得的补偿参数计算出综合误差,然后将综合误差转化为主控组件可接受的形式写入主控组件中,完成补偿。该发明将LDI运动平台的误差分解为不同的误差项,可对平台的误差进行补偿。

技术研发人员:陈修涛
受保护的技术使用者:合肥众群光电科技有限公司
技术研发日:2020.08.28
技术公布日:2020.11.24
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