[发明专利]基于机械臂运动装置的定位方法、定位测试装置及方法

说明书

本发明提供一种基于机械臂运动装置的定位测试装置，可对机械臂运动装置虚拟回转中心及其虚拟轴系进行精确定位测试。定位测试装置包括：三轴转台、激光测距仪、钢球、固定支架和激光跟踪仪。其中，采用固定支架和钢球设置测量点使得机械臂运动装置虚拟回转中心可测，误差不超过1.5´。采用激光测距仪可快速测量两点距离信息并使得三轴转台滚动轴和机械臂运动装置负载回转轴可见；采用三轴转台和激光跟踪仪可基于三轴转台建立视线坐标系，精确定位机械臂运动装置轴系，误差不超过5，本发明还提供一种空间虚点激光指向定位方法和空间虚拟轴系测试方法，用于复合制导系统半实物仿真技术领域，亦可适用于其它领域内复杂大系统中类似功能设备的精确定位测试。

技术领域

本发明涉及大型设备精确定位技术领域，具体涉及一种基于机械臂运动装置的定位测试装置、定位方法及定位测试方法，用于复合制导系统半实物仿真技术领域，亦可适用于其它领域内复杂大系统中类似功能设备的精确定位测试。

背景技术

一种机械臂结构形式的运动装置包括长臂、短臂、负载回转装置和台体，其长臂、短臂和负载回转装置都能够绕各自的回转轴在一定的范围内转动，三个回转轴在空间中交于一点，该点称为虚拟回转中心。该装置能够带动负载在回转半径和圆心角一定的球形轨迹面上运动，同时可带动负载绕其回转轴做旋转运动，并保证负载回转轴始终指向球形轨迹面的回转中心，即该装置的虚拟回转中心。该运动装置可作为目标视线角运动模拟设备，应用在复合制导半实物仿真系统中，能够在避免对一路目标信号造成遮挡的情况下，带动另一路目标模拟装置实现目标视线角运动的精确模拟。应用条件是：（1）保证该运动装置在半实物仿真系统中进行精确定位：该装置虚拟回转中心与三轴转台回转中心在同一铅垂平面内，高度差1500mm；水平距离1500mm，空间距离偏差不大于9mm。（2）对该运动装置不同运动点处负载回转轴空间位置进行精确测试，角度误差不大于2´。

由于该设备体积庞大，重达6吨，定位点为距离地面高约4m的空间虚拟点，待测回转轴为空间动轴，导致对该运动装置的定位测试成为难题。国内外尚无此类结构的目标运动模拟设备应用先例，无技术对比途径。

发明内容

本发明提出一种基于机械臂运动装置的定位测试装置、定位方法及定位测试方法。用于复合制导系统半实物仿真技术领域，亦可适用于其它领域内复杂大系统中类似功能设备的精确定位测试。

本发明提供一种基于机械臂运动装置的定位测试装置，可对机械臂运动装置虚拟回转中心及其虚拟轴系进行精确定位测试。定位测试装置包括：三轴转台、激光测距仪、钢球、固定支架和激光跟踪仪。其中，采用固定支架和钢球设置测量点，使得机械臂运动装置虚拟回转中心可测，误差不超过1.5´。采用激光测距仪可快速测量两点距离信息并使得三轴转台滚动轴和机械臂运动装置负载回转轴可见；采用三轴转台和激光跟踪仪可基于三轴转台建立视线坐标系，精确定位机械臂运动装置轴系，误差不超过5。

可选的，采用固定支架和钢球可在距离地面高度5m处设置测量点，使得机械臂运动装置虚拟回转中心位置可测，交点误差不超过1.5´。

可选的，所述三轴转台包括：具有回转中心和滚动轴，可带动负载绕所述滚动轴进行滚动运动，并相对所述滚动轴作水平方向和垂直方向角运动，滚动轴能够受控指向机械臂运动装置虚拟回转中心，角度控制偏差不大于±0.004º。

可选的，所述激光测距仪能够安装在三轴转台和机械臂运动装置上，使得三轴转台滚动轴和机械臂运动装置负载回转轴可见，能并够测量激光出射端面到测量点的距离，其中，5m处激光光斑直径不大于4.5mm，测距精度不低于1mm。

可选的，所述激光跟踪仪包括测量球和主机，将测量球放置在空间目标上，通过主机跟踪测量球，可对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标，并依此计算测量目标间的距离和角度关系。所述距离测量精度为0.2mm，角度测量精度为5。