一种宏微集成运动高精度并联机构装置及控制方法与流程

文档序号:12556104阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,包括机械本体部分及控制部分,

所述机械本体部分包括动平台(5)及静平台(1),所述静平台(1)为三角形,所述三角形的三条边分别安装结构相同的直线电机驱动支链(2、3、4),所述直线电机驱动支链由导轨、滑块及直线电机形成的移动副构成,所述导轨固接在三角形的边上,用于调整动平台的宏动运动,所述静平台的三条边上还分别安装用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8),所述直线光栅位移传感器(6、7、8)与滑块机械连接;

所述动平台(5)为三角形,其三个顶点分别通过三个直线精密驱动单元(9、10、11)与三个滑块连接,用于调整动平台的微动精密运动,所述三个直线精密驱动单元分别安装用于检测直线精密驱动单元微动位移的直线光栅位移传感器(12、13、14);

所述控制部分包括直线电机伺服放大器(17)、直线精密驱动单元伺服放大器(15)运动控制卡(16)及计算机(18);

所述用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)采集的信号经过运动控制卡(16)传输到计算机(18),计算机进行处理得到控制信号,再通过运动控制卡输出到直线电机伺服放大器(17)控制直线电机的运动;

所述用于检测直线精密驱动单元微动位移的直线光栅位移传感器(12、13、14)检测直线精密驱动单元的位移,经过运动控制卡(16)传输到计算机(18)生成相应控制信号,通过运动控制卡(16)的D/A转换电路输出到直线精密驱动单元伺服放大器(15),进一步驱动直线精密驱动单元(9、10、11)进行微动运动。

2.根据权利要求1所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)与直线电机平行安装在静平台上。

3.根据权利要求1所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,动平台的三个顶点分别通过三个直线精密驱动单元与三个滑块连接,具体连接方式为:动平台的三个顶点通过安装三个精密轴承构成三个转动副,三个移动副分别通过安装三个精密轴承构成三个转动副,这三个转动副与动平台的三个转动副通过直线精密驱动单元进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,还包括用于标定运动学参数的激光位移跟踪仪或二维光栅位移传感器,所述激光位移跟踪仪或二维光栅位移传感器采集的信号输入计算机。

5.根据权利要求1所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,所述直线精密驱动单元具体为压电陶瓷驱动器。

6.根据权利要求1所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置,其特征在于,用于检测直线精密驱动单元微动位移的直线光栅位移传感器(12、13、14)的精度大于用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)。

7.应用权利要求1-6任一项所述的一种宏微集成运动高精度并联机构装置的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

第一步,利用相关标定方法,通过用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)及用于检测直线精密驱动单元微动位移的直线光栅位移传感器(12、13、14)参考零点检测动平台的零位,进行初始化复位操作;

第二步,动平台的宏动定位,具体为:规划动平台运动轨迹,利用用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)采集直线电机滑块位置信号,通过运动控制卡(16)的增量式编码器接口输入计算机(18);计算机(18)计算并生成相应控制信号,通过运动控制卡(16)的D/A转换电路输出到直线电机伺服放大器(17),控制直线电机产生相应运动;

第三步,动平台的精密定位,具体为:激光位移跟踪仪或二维光栅位移传感器检测动平台的位置信息传输到计算机进行处理得到控制量,通过运动控制卡输出控制量到精密驱动单元伺服放大器驱动三个直线精密驱动单元;

第四步,通过用于检测直线精密驱动单元微动位移的直线光栅位移传感器(12、13、14)测量三个直线精密驱动单元的位移,通过运动控制卡输入到计算机,进一步得到控制信号继续进行微动控制。

8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,在宏动定位中,直线光栅位移传感器实时检测动平台的轨迹位置,具体是采用奇异区域的规避与逃逸控制策略方式;

运动过程中,计算机通过对用于检测滑块运动直线位移的直线光栅位移传感器(6、7、8)的信号进行运动学正解,得到动平台位置,对比动平台末端实际位置与目标位置的偏差,运行自校正算法,产生控制信号;控制信号驱动直线电机,直线电机响应控制信号运动并补偿偏差。

9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述第二步还包括,当考虑温度补偿时,运动控制卡的A/D转换电路实时转换温度传感器温度信号并输入计算机处理,实现运动学参数的温度补偿。

10.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,在启动精密定位前,将驱动移动副的直线电机伺服放大器锁定。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1