一種視覺設(shè)備作為傳感器的并聯(lián)平臺跟蹤控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及平面并聯(lián)平臺位置測量與跟蹤控制，尤其設(shè)及一種視覺設(shè)備作為 傳感器的并聯(lián)平臺跟蹤控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 精密定位平臺是精密操作，精密制造，精密測量領(lǐng)域中的重要組成部分。傳統(tǒng)的精 密定位平臺通常是由壓電陶瓷驅(qū)動的柔順機構(gòu)構(gòu)成，其特點是高精度，響應(yīng)時間快；但其固 有的行程短的缺點限制了其使用的范圍。當(dāng)今技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致跨尺度的使用場合越來越多， 大行程、高精度成為了精密定位平臺的瓶頸，為了實現(xiàn)大行程的目標(biāo)，宏微結(jié)合的方法被提 出。宏微結(jié)合的方法是把微動平臺放到宏動平臺上，采用大行程的宏動平臺進行粗定位，然 后再用微動的精密定位平臺進行精定位。為了實現(xiàn)該樣的目標(biāo)，宏動平臺的定位精度必須 在微動平臺的工作空間內(nèi)，該就為宏動平臺的定位精度提出了很高的要求。由于缺乏合適 的傳感器，傳統(tǒng)的并聯(lián)平臺都是半閉環(huán)的定位平臺，也就是只有關(guān)節(jié)閉環(huán)的平臺。由于實際 應(yīng)用當(dāng)中，加工誤差、裝配誤差、關(guān)節(jié)間隙、摩擦、彈性變形等各種不確定性因素廣泛存在， 盡管并聯(lián)平臺的關(guān)節(jié)能精確定位，但傳遞到平臺末端后，會引入各種前述的誤差，因此，必 須保證末端的定位精度，而不單純是關(guān)節(jié)的定位精度。
[0003]目前還沒有一種可W測量平面3自由度（兩個平動，一個轉(zhuǎn)動）的傳感器可用于 平面并聯(lián)平臺的末端反饋。為了精確測量平面3自由度的誤差，可通過=個單自由度傳感 器，例如激光位移傳感器，通過一定的排布測量后計算平臺的位置與姿態(tài)角誤差，但該無疑 增加了整個機構(gòu)的體積，使得機構(gòu)不能應(yīng)用于例如掃描電鏡腔體等有尺寸限制的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于為了克服平面并聯(lián)機構(gòu)沒有合適的平面3自由度測量傳 感器存在的問題和不足，提供一種視覺設(shè)備作為傳感器的并聯(lián)平臺跟蹤控制裝置。本實用 新型采用CCD相機視覺測量系統(tǒng)并結(jié)合位置跟蹤反饋控制裝置作為傳感器，不僅能通過圖 像處理測量的方法解決平面3自由度的測量問題，還能實現(xiàn)末端位置與姿態(tài)角的實時反 饋，實現(xiàn)并聯(lián)平臺的全閉環(huán)控制，對提高平面并聯(lián)定位平臺的末端精度有顯著的作用。并且 CCD相機視覺測量設(shè)備只需要CCD相機、鏡頭、光源等設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，適合集成于 空間尺寸狹小的場合。本發(fā)明能使動平臺在毫米級行程下達(dá)到亞微米級別定位精度。
[0005] 本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] -種視覺設(shè)備作為傳感器的并聯(lián)平臺跟蹤控制裝置，包括并聯(lián)平臺機構(gòu)、CCD相機 視覺測量系統(tǒng)、位置跟蹤反饋控制裝置；
[0007] 所述并聯(lián)平臺機構(gòu)包括；靜平臺4、設(shè)置在靜平臺4上方的動平臺3、=臺超聲直線 電機1、超聲直線電機的驅(qū)動器；動平臺3具有=個轉(zhuǎn)軸，分別呈等邊=角形分布在動平臺 3的外邊緣；=臺超聲直線電機1分別呈等邊=角形分布并安裝在靜平臺4的邊沿處；各超 聲直線電機1上安裝的轉(zhuǎn)動軸10的軸端分別通過一根從動桿2連接動平臺3的其中一個 轉(zhuǎn)軸；各超聲直線電機1上分別設(shè)有直線光柵編碼器5 ;
[000引一臺超聲直線電機1、一根從動桿2和動平臺3的一個轉(zhuǎn)軸，組成一個并聯(lián)分支；
[0009] =臺超聲直線電機1聯(lián)合驅(qū)動從動桿2,使動平臺3移動定位到目標(biāo)位置；
[0010] 超聲直線電機1運動過程中帶動直線光柵編碼器5運動，用于檢測電機1實際位 置；
[0011] 動平臺3上安裝有兩個直線分布的聚焦藍(lán)光激光的第一點光源標(biāo)志物8-1、第二 點光源標(biāo)志物8-2,作為視覺檢測特征物；
[0012] 所述CCD相機視覺測量系統(tǒng)包括；置于動平臺3上方的CCD相機11、安裝在CCD相 機11端部的鏡頭6、設(shè)置在鏡頭6 -側(cè)的相機光源9、USB接口、計算機；所述CCD相機11 通過USB接口連接計算機；
[0013] 鏡頭6垂直并正對動平臺3,使鏡頭6的中屯、點與動平臺3的原點重合；
[0014] 所述位置跟蹤反饋控制裝置包括；具有增量式編碼器接口模塊和D/AC接口的 化pace半物理仿真控制器，所述D/AC接口連接超聲直線電機的驅(qū)動器，各直線光柵編碼器 5與增量式編碼器接口模塊連接，增量式編碼器接口模塊連接計算機，計算機連接D/AC接 P。
[0015] 所述CCD相機11還具有一個支撐機構(gòu)，該支撐機構(gòu)包括帶活動關(guān)節(jié)的支架7和用 于固定支架7的磁性底座12,所述CCD相機11固定在支架7的端部。
[0016] 所述相機光源（9)為L邸光源。所述動平臺（3)為圓形。
[0017] 本實用新型利用CCD相機視覺測量系統(tǒng)結(jié)合位置跟蹤反饋控制裝置作為傳感器， 至少具有如下的優(yōu)點及效果；
[0018] 作為傳感器檢測動平臺末端的位置與姿態(tài)角誤差，是非接觸式測量，機構(gòu)小巧緊 湊，不增加結(jié)構(gòu)附加質(zhì)量，不改變結(jié)構(gòu)特征，具有測量精度高，采樣頻率高，動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu) 點。
[0019] 易于集成到本身已經(jīng)具有視覺設(shè)備的使用場合，例如沈M(掃描式電子顯微鏡）的 腔體中；
[0020] 采用點光源標(biāo)志物配合相機光源（L邸無影燈）拍照，成像效果好，簡化了圖像處 理的難度和提高了圖像處理的速度；
[0021] 位置跟蹤反饋控制裝置是雙閉環(huán)裝置，不僅具有驅(qū)動關(guān)節(jié)閉環(huán)，還具有末端閉環(huán)， 能顯著的提高動平臺末端的定位精度。
[0022] 利用CCD相機視覺測量設(shè)備作為傳感器是非接觸式測量，機構(gòu)小巧緊湊，不增加 結(jié)構(gòu)附加質(zhì)量，不改變結(jié)構(gòu)特征，具有測量精度高，采樣頻率高，動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點；并能同 時測量兩個平動自由度與一個轉(zhuǎn)動自由度。
[0023] CCD相機垂直正對動平臺進行拍攝，拍攝圖像通過圖像處理算法實時測量動平臺 上相應(yīng)標(biāo)志物的位置，不僅能用于測量，還能實現(xiàn)動平臺末端位置的實時反饋，構(gòu)成全閉環(huán) 系統(tǒng)。采用高速、高分辨率CCD相機，在動態(tài)軌跡跟蹤過程中采用像素定位，在靜態(tài)點鎮(zhèn)定 的情況下采用亞像素定位，實現(xiàn)對并聯(lián)平臺的位置精確跟蹤目的。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型視覺設(shè)備作為傳感器的并聯(lián)平臺跟蹤控制裝置整體結(jié)構(gòu)示意 圖；其中，圖中虛線為電信號連接圖。
[0025] 圖2為圖11正視圖。
[0026] 圖3為圖1俯視圖。
[0027] 圖4表示動平臺上第一點光源標(biāo)志物8-1、第二點光源標(biāo)志物8-2,在CCD相機的 視場內(nèi)呈直線分布。
[0028] 圖5表示第一點光源標(biāo)志物8-1、第二點光源標(biāo)志物8-2在運動前后的位置變化關(guān) 系不意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細(xì)描述。
[0030] 實施例
[0031] 如圖1至5所示。本實用