[发明专利]一种六自由度并联机构的参数标定装置及方法

说明书

本发明涉及一种六自由度并联机构参数标定装置及方法，其中参数标定装置包括位移传感器、传感器座、被测基准块、支架和参数标定计算模块；传感器座包括三个相互正交的平面，三个平面上分别固定有1个、2个和3个位移传感器，且位移传感器的测杆轴线与对应的平面垂直，传感器座通过支架固定在六自由度并联机构的定平台上；被测基准块包括与三个平面一一对应的三个相互正交的基准平面，且位移传感器的触头均与对应的基准平面接触，被测基准块固定在六自由度并联机构的动平台顶部；参数标定计算模块对六自由度并联机构的参数进行标定与补偿。本发明六自由度并联机构参数标定装置具有成本低廉、操作简洁、省时省力、标定效率较高等优点。

技术领域

本发明涉及机构学技术领域，特别是涉及一种六自由度并联机构的参数标定装置及方法。

背景技术

六自由度并联机构因具有高精度、高刚度、无累积误差等优点，被广泛用于光学元件精调、超精密加工等领域。

由于加工及装配误差的存在，六自由度并联机构的实际结构参数与理论结构参数存在一定偏差，这使得根据理论参数建立的运动学模型与实际结构之间存在一定的偏差。采用高精度机床可降低结构件加工误差，但成本高昂，而通过参数标定对误差进行补偿，是一种低成本且行之有效的方法。

在六自由度并联机构标定过程中，需要对其位姿进行测量。目前位姿测量大多采用三坐标测量机、测量臂、激光跟踪仪、激光干涉仪等设备，这些设备虽具有精度高、适应性广等特点，但造价昂贵，操作费时费力、对操作要求高，应用不便，从而导致标定效率较低，尤其是对于大工作空间的并联机构就更明显。由于空间的限制可能造成动平台的某些位姿无法测量，并且当动平台在较大工作空间内变换位姿时，难以获得令人满意的测量数据。因此，考虑其他简洁而高效的位姿测量手段，提升标定效率，是十分有必要的。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的六自由度并联机构标定方法存在的成本高、操作费时费力、标定效率低以及标定精度低等问题，提供一种简洁高效的六自由度并联机构参数标定装置及方法，达到降低成本、简化标定过程、提升标定效率的目的。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种六自由度并联机构参数标定装置，包括位移传感器、传感器座、被测基准块、支架和参数标定计算模块；

所述传感器座包括三个相互正交的平面，三个所述平面上分别固定有1个、2个和3个所述位移传感器，且所述位移传感器的测杆轴线与对应的平面垂直，所述传感器座通过所述支架固定在六自由度并联机构的定平台上；

所述被测基准块包括与三个所述平面一一对应的三个相互正交的基准平面，且所述位移传感器的触头均与对应的基准平面接触，所述被测基准块固定在六自由度并联机构的动平台顶部；

所述参数标定计算模块获取各个所述位移传感器在六自由度并联机构处于不同位姿下的伸缩量实际值，并根据所述伸缩量实际值确定六自由度并联机构的最优结构参数误差，根据所述最优结构参数误差对六自由度并联机构的参数进行标定与补偿。

本发明还提出一种基于上述六自由度并联机构参数标定装置的参数标定方法，所述参数标定计算模块用于执行所述参数标定方法，所述参数标定方法包括以下步骤：

S1：预设六自由度并联机构的结构参数的初值，并为六自由度并联机构的结构参数添加对应的结构参数误差；

S2：预设六自由度并联机构参数标定装置的结构参数的初值，并为六自由度并联机构参数标定装置的结构参数添加对应的结构参数误差；

S3：预设六自由度并联机构的动平台的名义位姿，且所述名义位姿的数量大于等于下限值；

S4：计算各所述名义位姿下各个位移传感器的伸缩量名义值；