本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)模塊裝校的機(jī)構(gòu)，屬于模塊裝校領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)。

背景技術(shù)：

在光學(xué)模塊裝校時(shí)，有的模塊重達(dá)數(shù)噸，提升行程長(zhǎng)達(dá)數(shù)米，而安裝精度要求達(dá)到亞毫米。這樣，裝校機(jī)構(gòu)在具備空間六自由度調(diào)節(jié)能力且負(fù)載大的同時(shí)，又要具有較大的提升行程和調(diào)節(jié)精度?，F(xiàn)有的裝校機(jī)構(gòu)大部分采用串聯(lián)、混聯(lián)機(jī)構(gòu)，這樣機(jī)構(gòu)的剛度和精度沒(méi)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)高。面對(duì)光學(xué)模塊大負(fù)載和亞毫米的精度要求時(shí)，精度和剛度低的問(wèn)題很明顯。

隨著時(shí)間的推移，串聯(lián)、混聯(lián)機(jī)構(gòu)其誤差大、慣性大、剛度小、效率低、力學(xué)性能差等眾多缺點(diǎn)也在生產(chǎn)過(guò)程中逐漸暴露了出來(lái)，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)重載荷、高精度的工作需求。這樣需要通過(guò)誤差補(bǔ)償?shù)确绞絹?lái)解決機(jī)構(gòu)的弊端。但是，一般的并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間小，不適用于大行程的裝校。為此，本專利提出了一種具備大工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。因此，本發(fā)明提供一種用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)包括一個(gè)動(dòng)平臺(tái)、六個(gè)滑塊以及六個(gè)支鏈，各個(gè)該支鏈又包括兩個(gè)球副，各個(gè)該球副分別設(shè)置在該支桿的兩端，以使該支桿的每個(gè)端部分被通過(guò)一個(gè)該球副和該動(dòng)平臺(tái)或者該滑塊相互連接。與現(xiàn)有技術(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)不同，本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)在移動(dòng)方向上行程大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好。本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的六個(gè)自由度由六個(gè)滑塊耦合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，具體地說(shuō)，該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的X方向運(yùn)動(dòng)、Y方向運(yùn)動(dòng)、Z方向運(yùn)動(dòng)、俯仰α運(yùn)動(dòng)、偏航β運(yùn)動(dòng)和滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)由各個(gè)該滑塊耦合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間復(fù)用結(jié)構(gòu)緊湊。

本發(fā)明還提供一種用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)，其包括一個(gè)動(dòng)平臺(tái)、多個(gè)滑塊以及多個(gè)支鏈，各個(gè)該支鏈分別包括兩個(gè)支桿以及兩個(gè)球副，各個(gè)該球副分別設(shè)置于該支桿的兩個(gè)端部，并且該支桿的每個(gè)端部分別通過(guò)一個(gè)該球副連接于該滑塊和該動(dòng)平臺(tái)。

作為對(duì)本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該滑塊和各支鏈的數(shù)量一致。

作為對(duì)本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該滑塊和該支鏈的數(shù)量均是六個(gè)。

作為對(duì)本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，相鄰兩個(gè)該支鏈的距離不相等。

作為對(duì)本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該滑塊的位置和該動(dòng)平臺(tái)的位姿滿足公式：

本發(fā)明的該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的有益效果是：

1、該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但是在Z方向具有串聯(lián)機(jī)構(gòu)的大行程運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)六個(gè)自由度空間運(yùn)動(dòng)，即，該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)X方向運(yùn)動(dòng)、Y方向運(yùn)動(dòng)、Z方向運(yùn)動(dòng)、俯仰α運(yùn)動(dòng)、偏航β運(yùn)動(dòng)和滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)。

2、該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的各個(gè)該移動(dòng)副移動(dòng)方向在空間上布置為相互平行，便于控制計(jì)算。

3、該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、誤差小。

4、該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)布局合理、Z方向運(yùn)動(dòng)范圍大、承載能力大。

5、該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)的控制方法簡(jiǎn)單，適用于大型光學(xué)模塊裝校。

附圖說(shuō)明

為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，以下將參照附圖中所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)以上概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明。應(yīng)理解的是，這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，通過(guò)使用附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體和更詳細(xì)的說(shuō)明和闡述。在附圖中：

圖1是該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)的簡(jiǎn)圖示意圖。

具體實(shí)施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒(méi)有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

如圖1，根據(jù)本發(fā)明的精神提供了一種用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)，其中該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)包括一個(gè)動(dòng)平臺(tái)1、多個(gè)滑塊2以及多個(gè)支鏈3，各個(gè)該支鏈3的兩個(gè)端部分別連接于該動(dòng)平臺(tái)1和各個(gè)該滑塊2，以及由該動(dòng)平臺(tái)1、各個(gè)該滑塊2和各個(gè)該支鏈3相互配合而實(shí)現(xiàn)光學(xué)模塊的精確裝校。

優(yōu)選地，該支鏈3的數(shù)量是六個(gè)，即，該用于巨型光機(jī)模塊大行程非接觸空間六自由度裝校平臺(tái)包括一個(gè)該動(dòng)平臺(tái)1、六個(gè)該滑塊2和兩個(gè)端部分別連接于該動(dòng)平臺(tái)1和該滑塊2的六個(gè)該支鏈3。

各個(gè)該支鏈3分別包括一個(gè)支桿31以及兩個(gè)球鉸32，各個(gè)該球鉸32分別設(shè)置于該支桿31的兩個(gè)端部，以使該支桿31的兩個(gè)端部分別通過(guò)一個(gè)該球鉸32連接于該動(dòng)平臺(tái)1和該滑塊2。值得一提的是，各個(gè)該滑塊2只能夠沿著固定坐標(biāo)系O_bX_bY_bZ_b的Z軸方向運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)并聯(lián)機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述和空間變換理論，可以得到在固定坐標(biāo)系中，末端模型的位姿可由wz＝(x,y,z,γ,α,β)^T來(lái)表示，其中x、y和z為機(jī)體坐標(biāo)系原點(diǎn)O_p在固定坐標(biāo)系下分別沿O_bX_b、O_bY_b和O_bZ_b方向的位移，γ，α和β根據(jù)之前定義分別為滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角。

對(duì)于繞X軸旋轉(zhuǎn)的滾轉(zhuǎn)角γ，其旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

對(duì)于繞Y軸旋轉(zhuǎn)的俯仰角α，其旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

對(duì)于繞Z軸旋轉(zhuǎn)的偏航角β，其旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

根據(jù)角位移的定義，應(yīng)按照偏航、俯仰和滾轉(zhuǎn)的順序繞動(dòng)坐標(biāo)系進(jìn)行變換，其旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

R＝Rot(Z,β)Rot(Y,α)Rot(X,γ) (4)

將公式(1)～(3)代入公式(4)后，得到的旋轉(zhuǎn)變換矩陣為：

該動(dòng)平臺(tái)1上的該球鉸32的中心在固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)記為p_i＝(p_ix,p_iy,p_iz)^T，由模型的位姿和旋轉(zhuǎn)變換矩陣可得到兩坐標(biāo)系之間的關(guān)系為：

p1_ix,p1_iy,p1_iz分別為動(dòng)平臺(tái)上p1_i在機(jī)體坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，i＝1,2,…,6

根據(jù)末端模型的位姿，求解六個(gè)該滑塊2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是6-PSS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆解。在已知末端模型位姿wz＝(x,y,z,γ,α,β)^T的情況下，由公式(6)可求得球鉸P_i在固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)p_i＝(p_ix,p_iy,p_iz)^T，由于拉桿為定長(zhǎng)桿，所以球鉸P_i和B_i的球心距始終保持不變，由此可建立方程：

l_i²＝(b_ix-p_ix)²+(b_iy-p_iy)²+(b_iz-p_iz)²，i＝1,2,…,6 (7)

由前面的推導(dǎo)可知，在公式(7)中，只有b_iz為未知數(shù)，求解出b_iz便得到了滑塊上球鉸b_i的中心在固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，完成了機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)位置逆解，根據(jù)(7)式可得到b_iz的表達(dá)式：

因此，得到最終該滑塊2的位置和該動(dòng)平臺(tái)1的位姿的關(guān)系函數(shù)如下：

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但該內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。