[发明专利]全自由度调节的扫描装置及运动建模方法及控制方法

权利要求书

1.一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获得待扫描样品目标位置相对初始位置在六个自由度的改变量；

步骤S2、计算产生所述六个自由度的改变量需要各金属球的位移；

步骤S3、计算各金属球的位移沿对应直线导轨方向以及Z轴方向的投影，从而获得六个线性促动器的位移。

2.根据权利要求1所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S1中的六个自由度改变量，记为x，y，z，θ_x，θ_y，θ_z；

所述步骤S2，包括：

步骤S21、计算角度旋转θ_x，θ_y，θ_z导致的金属球的位置变化，变化前位置为a,b,c，变化后位置为a',b',c'；

步骤S22、计算位移x，y，z导致金属球的位置变化，变化前位置为a',b',c'，变化后位置为a，b，c；

步骤S23、计算从a,b,c变化到a，b，c的位移；

所述步骤S3中的六个线性促动器的位移，记为a1，a2，b1，b2，c1，c2，其中，a1，a2为第一组线性促动器的位移，b1，b2为第二组线性促动器的位移，c1，c2为第三组线性促动器的位移。

3.根据权利要求2所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括建立运动坐标系，将6个促动器的半行程位置设为扫描装置的初始位置，以此时三个金属球构成的三角形的外接圆中心为坐标原点o，三个金属球所在的平面为xoy，其中oa为y轴，构建三维坐标系；

当金属球构成的三角形为正三角形时，设金属球到o点的距离为R，初始状态下三个金属球的球心坐标分别为：

4.根据权利要求3所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S21，包括：对于a点的金属球绕着x轴旋转θ_x求解出旋转后的位置坐标a'为

绕着y轴旋转θ_y求解出旋转后的位置坐标a'为

绕着z轴旋转θ_z求解出旋转后的位置坐标a'为

经过绕着三个轴旋转后的坐标为

同理，对于b点的金属球和c点的金属球通过同样的公式分别计算得到

以及

所述步骤S22，包括：

对于a'点的金属球沿着x，y，z方向移动距离d_x，d_y，d_z后，其位置坐标a为

所述步骤S23，包括：三个金属球从a,b,c变化到a，b，c的位移分别用矢量Δ_a，Δ_b，Δ_c表示，则

5.根据权利要求4所述的一种全自由度调节的扫描装置的运动建模方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：

所述直线导轨的单位矩阵i_a，i_b，i_c分别为

则六个线性促动器的位移量a1，a2，b1，b2，c1，c2分别为

其中，α为斜面零件的斜面与xy平面的夹角，i_z为Z方向的单位矢量，即