一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及平面并联平台位置测量与跟踪控制，尤其设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】
[0002] 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。为了实现该样的目标，宏动平台的定位精度必须 在微动平台的工作空间内，该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。
[0003]目前还没有一种可W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=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，但该无疑 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】
[0004] 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。
[0005] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[0006] -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；
[0007] 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、=台超声直线 电机1、超声直线电机的驱动器；动平台3具有=个转轴，分别呈等边=角形分布在动平台 3的外边缘；=台超声直线电机1分别呈等边=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 ;
[000引一台超声直线电机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；
[0009] =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；
[0010] 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；
[0011] 动平台3上安装有两个直线分布的聚焦藍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；
[0012] 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 -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；
[0013] 镜头6垂直并正对动平台3,使镜头6的中屯、点与动平台3的原点重合；
[0014] 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 化pace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 P。
[0015] 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。
[0016] 所述相机光源（9)为L邸光源。所述动平台（3)为圆形。
[0017] 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；
[0018] 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。
[0019] 易于集成到本身已经具有视觉设备的使用场合，例如沈M(扫描式电子显微镜）的 腔体中；
[0020] 采用点光源标志物配合相机光源（L邸无影灯）拍照，成像效果好，简化了图像处 理的难度和提高了图像处理的速度；
[0021] 位置跟踪反馈控制装置是双闭环装置，不仅具有驱动关节闭环，还具有末端闭环， 能显著的提高动平台末端的定位精度。
[0022] 利用CCD相机视觉测量设备作为传感器是非接触式测量，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；并能同 时测量两个平动自由度与一个转动自由度。
[0023] CCD相机垂直正对动平台进行拍摄，拍摄图像通过图像处理算法实时测量动平台 上相应标志物的位置，不仅能用于测量，还能实现动平台末端位置的实时反馈，构成全闭环 系统。采用高速、高分辨率CCD相机，在动态轨迹跟踪过程中采用像素定位，在静态点镇定 的情况下采用亚像素定位，实现对并联平台的位置精确跟踪目的。
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置整体结构示意 图；其中，图中虚线为电信号连接图。
[0025] 图2为图11正视图。
[0026] 图3为图1俯视图。
[0027] 图4表示动平台上第一点光源标志物8-1、第二点光源标志物8-2,在CCD相机的 视场内呈直线分布。
[0028] 图5表示第一点光源标志物8-1、第二点光源标志物8-2在运动前后的位置变化关 系不意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0030] 实施例
[0031] 如图1至5所示。本实用