本发明专利技术公开了一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置与方法该装置包括并联平台本体、CCD相机与镜头，相机光源，计算机、Dspace半物理仿真控制器，超声电机驱动器等部件。并联平台包括超声直线电机、直线光栅编码器、从动杆、动平台、静平台等部分。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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及平面并联平台位置测量与跟踪控制，尤其涉及一种视觉设备作为传感 器的并联平台跟踪控制装置与方法。
技术介绍
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。为了实现这样的目标，宏动平台的定位精度必须 在微动平台的工作空间内，这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。目前还没有一种可以测量平面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，可通过三个单自由度传感 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，但这无疑 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。
技术实现思路
本专利技术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。本发 明采用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。本专利技术能使动平台在毫米级行程下达到亚微米级别定位精度。 本专利技术通过下述技术方案实现： -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； 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、三台超声直线 电机1、超声直线电机的驱动器；动平台3具有三个转轴，分别呈等边三角形分布在动平台 3的外边缘；三台超声直线电机1分别呈等边三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; -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； 三台超声直线电机1联合驱动从动杆2,使动平台3移动定位到目标位置； 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； 动平台3上安装有两个直线分布的聚焦蓝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； 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C⑶相机11 通过USB接口连接计算机； 镜头6垂直并正对动平台3,使镜头6的中心点与动平台3的原点重合； 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 Dspace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 □〇 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。 上述视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置的控制方法如下： (-）CCD相机视觉测量步骤C⑶相机11拍照获取动平台3图像信号，并通过USB接口传输给计算机； 计算机获取图像信号后经过图像处理，提取动平台3上第一点光源标志物8-1及 第二点光源标志物8-2的特征，计算得到坐标； 通过第一点光源标志物8-1及第二点光源标志物8-2坐标计算动平台3运动的平 移量AX，Ay与转动角度A0; 动平台3的两个平动位移值AX，Ay和一个转动角度值A0通过以下公式计算 出： 设第一点光源标志物8-1运动前的坐标为（XpyD，运动后的坐标为（x/，y/ )， 第二点光源标志物8-2运动前的坐标为（x2,y2)，运动后的坐标为（x' 2,y'J，设运动前第 一点光源标志物8-1与第二点光源标志物8-2组成矢量S= ((x2_Xl)，（y2_yi))，运动后变 为矢量S' =((V_Xl' )，（y2' -y/ )); 动平台3平移量【主权项】1. 一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置，其特征在于，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； 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)、三台超声直 线电机（1)、超声直线电机的驱动器；动平台（3)具有三个转轴，分别呈等边三角形分布在 动平台（3)的外边缘；三台超声直线电机（1)分别呈等边三角形分布并安装在静平台（4) 的边沿处；各超声直线电机⑴上安装的转动轴（10)的轴端分别通过一根从动杆⑵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); 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； 三台超声直线电机（1)联合驱动从动杆（2)，使动平台（3)移动定位到目标位置； 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； 动平台（3)上安装有两个直线分布的聚焦蓝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； 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； 镜头（6)垂直并正对动平台（3)，使镜头（6)的中心点与动平台（3)的原点重合； 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Dspace 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接口。2. 根据权利要求1所述视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置，其特征在于： 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。3. 权利要求1或当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种视觉设备作为传感器的并联平台跟踪控制装置，其特征在于，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；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)、三台超声直线电机(1)、超声直线电机的驱动器；动平台(3)具有三个转轴，分别呈等边三角形分布在动平台(3)的外边缘；三台超声直线电机(1)分别呈等边三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)；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；三台超声直线电机(1)联合驱动从动杆(2)，使动平台(3)移动定位到目标位置；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；动平台(3)上安装有两个直线分布的聚焦蓝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；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)一侧的相机光源(9)、USB接口、计算机；所述CCD相机(11)通过USB接口连接计算机；镜头(6)垂直并正对动平台(3)，使镜头(6)的中心点与动平台(3)的原点重合；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Dspace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接口。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，莫嘉嗣，邱志成，魏骏杨，李海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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