[发明专利]多轴支撑气浮平台的调平方法

说明书

技术领域

本发明涉及多轴支撑气浮平台的调平方法，属于超精密仪器设备平台技术领域。

背景技术

在现代社会中，经常需要高平面度的平台，比如在空间交汇对接、地面测量、导航、网络通信和编队控制等全物理仿真试验中，需要支撑整个地面仿真器，为地面仿真实验提供基础平台；为编队卫星地面试验验证、控制算法验证分析等物理仿真试验提供平台支撑。由于平台运动或者是静止时都可能由于大面积水平基座的不平整等原因处于倾斜状态，不利于为负载提供尽可能水平的作业平台保证准确对接，因此需要平台在静止和运动状态都能够被快速、精确的调平，以保证平台足够的水平度。

现有技术中，存在各种使用调平机构的工作平台，其调平机构为重力式(自重)调平机构、四杆调平机构或等容积液压缸调平机构。但是，上述调平机构具有许多缺点，例如：

(1)重力式调平机构依靠自重来调平工作平台，其由工作平台、支架组成，这种调平机构不稳定，安全系数低，操作员操作舒适性差。

(2)四杆调平机构采用的是靠物理中四杆的特性来调平工作平台，它的缺陷是对于结构为伸缩的臂架不适用，应用范围狭窄。

(3)等容积液压缸调平机构采用的是在变幅臂处安装被动油缸，工作平台处安装等容积调平液压缸来调平工作平台，其由工作平台、被动油缸、等容积调平液压缸构成。它的缺点是对于结构为多级伸缩的臂架不适用，应用范围狭窄。

因此，就迫切需要提供一种系统平台，能够在任何状况下，由调平系统调节使工作平台保持为水平状态。

发明内容

本发明目的是为了解决现有支撑平台的调平状态受限，应用范围狭窄的问题，提供了一种多轴支撑气浮平台的调平方法。

本发明所述多轴支撑气浮平台的调平方法，所述多轴支撑气浮平台包括承载平台，M条支撑腿、M个气浮筒和M个气足，M为3、4、5、6、7或8，

所述承载平台为圆形平台，承载平台由M条支撑腿支撑，M条支撑腿与承载平台下表面的M个连接点构成正M边形；

每条支撑腿的末端连接一个气浮筒，每个气浮筒的底端通过气浮球轴承连接一个气足；

所述调平方法通过多轴支撑气浮平台的测量控制系统实现调平，所述测量控制系统包括负载反馈单元、执行单元、位置测量单元、安全保护单元、控制器、旋转电机、直线光源、上位机和状态显示板，

负载反馈单元包括M个压力传感器和四个差动传感器；执行单元包括M个伺服音圈电机和M个伺服音圈电机驱动器；位置测量单元包括平面光栅、M个直线光栅、线阵CCD、倾角传感器、M个电子水平仪和室内GPS；安全保护单元包括2M个接近传感器和M个温度传感器，线阵CCD由不少于六个CCD组成，

所述多轴支撑气浮平台设置于圆形水平混凝土基座上，线阵CCD所包括的所有CCD沿圆形水平混凝土基座的圆周方向均匀放置，承载平台上设置有旋转电机，旋转电机的上表面设置直线光源，

每条支撑腿内部安装有一个压力传感器、一个伺服音圈电机和一个直线光栅，压力传感器用来检测相应支撑腿的力矩，伺服音圈电机用来驱动相应的支撑腿的伸缩，每个伺服音圈电机由一个伺服音圈电机驱动器驱动，直线光栅用于采集伺服音圈电机驱动支撑腿所产生的位移，

四个差动传感器沿承载平台的圆周方向均匀分布在承载平台的上表面外边缘上，差动传感器用来测量承载平台与承载平台上的负载之间的相对位置，

平面光栅安装在承载平台的上表面，平面光栅用于测量承载平台上的负载相对承载平台在两个相互垂直方向上发生的相对位移量；

倾角传感器和M个电子水平仪均安装在承载平台的上表面上，倾角传感器用于测量承载平台移动过程中在空间坐标系的X方向和Y方向上的振动角度；M个电子水平仪所处的位置分别对应于M条支撑腿与承载平台下表面的M个连接点，电子水平仪用于测量承载平台静止时的状态；

室内GPS安装于相对圆形水平混凝土基座的上方空间，用于测量承载平台在圆形水平混凝土基座上的位置坐标，

每条支撑腿内部的上限行程和下限行程分别安装一个接近传感器，接近传感器用于实现限位报警；每个伺服音圈电机内部安装一个温度传感器，温度传感器用于实现温度报警；

压力传感器的压力信号输出端连接控制器的压力信号输入端，差动传感器的位置信号输出端连接控制器的位置信号输入端，控制器的驱动控制信号输出端连接伺服音圈电机驱动器的驱动控制信号输入端，伺服音圈电机驱动器的驱动信号输出端连接伺服音圈电机的驱动信号输入端，伺服音圈电机的驱动信号输出端连接支撑腿的驱动信号输入端；