[发明专利]一种基于Tsai并联机构的视频测量方法及测量仪

说明书

本发明公开了一种基于Tsai并联机构的视频测量方法及测量仪，属于精密测量技术领域，其中，测量仪包括支架、Tsai并联运动模块和视频传感器，所述支架包括底座、立柱和静平台，静平台通过立柱与底座相连；所述Tsai并联运动模块包括Tsai并联机构、驱动电机、转动副、主动杆倾角传感器、从动杆倾角传感器和动平台；所述Tsai并联机构、驱动电机和转动副均与静平台固定连接，所述视频传感器安装在动平台上；所述Tsai并联机构包括三套连杆机构，三套连杆机构共同连接动平台，所述主动杆倾角传感器安装在主动杆上，从动杆倾角传感器安装在从动杆上。本发明不存在累积误差，机构响应速度快、易于加、精度高、适用于精密传动。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，更具体地，涉及一种基于Tsai并联机构的视频测量方法及测量仪。

背景技术

目前视频测量技术成熟，借助于图像处理技术和精密位移技术，能够较大范围的几何量测量，测量精度较高，满足现代机械加工、微电子、半导体等领域的测量分析要求，广泛用于科研院校、工业生产中。

目前常用的视频测量仪主要使用笛卡尔坐标和球面坐标系，通用性强，但存在串联误差大，刚度小等缺点。若有较高的精度要求，使得传统测量仪加工难度大，成本高。

并联机构具有刚度大，运动惯量小，具有误差平均效应等优点，在并联机器人、并联机床上应用成熟，但是在尺寸检测领域没有得到充分的应用。

现有技术中公开了一种精密视频测绘分析仪，采用笛卡尔坐标系运动机构作为视频测量仪的移动机构，用龙门结构对垂直运动机构和视频传感器进行支撑，通过数控系统对移动机构进行运动控制，运用精密位移检测和图像测量技术对被测工件进行视频测量。该视频测量仪的移动机构由于采用了笛卡尔坐标系结构，存在累积误差，机构响应速度慢；同时，使用龙门结构支撑竖直位移机构和视频传感器，缩小了仪器的测量范围。

现有技术中公开了一种基于Delta并联机构的三坐标测量机及测量方法，采用Delta并联机构作为视频测量仪的移动机构。相比于传统的笛卡尔三坐标移动机构，使用Delta并联机构使得三坐标测量机的动态响应速度提高，机构刚度也有较大提升。但是，由于Delta并联机构采用的是球铰链接，虽然使得机构部件数量减少，安装方便，但由于球铰需要对球面进行精密加工，相比于圆柱面加工难度增大，精度难以保证，所以Delta并联机构只适用于对精度要求较低的场合，而不适用于精密传动。

由此可见，现有技术存在累积误差，机构响应速度慢、加工难度大、精度难以保证、不适用于精密传动的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于Tsai并联机构的视频测量方法及测量仪，由此解决现有技术存在累积误差，机构响应速度慢、加工难度大、精度难以保证、不适用于精密传动的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于Tsai并联机构的视频测量仪，包括：支架、Tsai并联运动模块和视频传感器，

所述支架包括底座、立柱和静平台，静平台通过立柱与底座相连；

所述Tsai并联运动模块包括Tsai并联机构、驱动电机、转动副、主动杆倾角传感器、从动杆倾角传感器和动平台；所述Tsai并联机构、驱动电机和转动副均与静平台固定连接，所述视频传感器安装在动平台上；

所述Tsai并联机构包括三套连杆机构，三套连杆机构共同连接动平台，每套连杆机构包括主动杆、上连接杆、圆柱销、从动杆、下连接杆和轴承，所述主动杆与上连接杆通过轴承连接；所述上连接杆与从动杆通过圆柱销铰接，所述从动杆与下连接杆通过圆柱销铰接，所述主动杆倾角传感器安装在主动杆上，从动杆倾角传感器安装在从动杆上。

进一步地，三套连杆在空间上围绕垂直于静平台中心的轴线呈圆周均匀分布。

进一步地，下连接杆与动平台通过轴承连接。