[發明專利]一種姿態測量裝置

有效

• 申請號: 201611133624.6
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN106525100B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 王東平;吳志會;倪明陽;張德福;楊懷江;隋永新
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D5/58
• 分類號: G01D5/58;G01C25/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明的目的在于提供一種姿態測量傳感裝置，利用柔性鉸鏈的并聯機構實現微小六自由度位移的一級放大和角度轉化，再利用光杠桿原理實現被測物體位移的二級放大，將納米級微小六自由度微位移放大為位置探測器可以測量的μm級位移，從而用低成本的測量方案實現了六自由度微位移高精度測量，具有低成本、高精度、便于集成的優點。

技術領域

本發明涉及測量領域，特別涉及一種姿態測量裝置。

背景技術

在現代高精度裝備制造業和科研中，空間六自由度位姿測量的需求非常廣泛。如機器人的位姿測量標定、航空航天飛行器對接、納米級工件工作臺、光刻物鏡多自由度調節機構的標定等領域，多自由度位姿測量技術都發揮關鍵作用。

目前空間多自由度位姿測量廣泛采用的方法包括GPS技術、圖像處理技術、多路位移傳感器測量技術等。其中GPS技術適用于室外大空間的位姿測量，精度在亞米級；圖像處理技術在機器視覺領域有廣泛應用，精度相對也較低；在高精度多自由度位移測量方面，采用多路激光干涉儀或者電容傳感器的測量技術可以做到nm級的位置測量精度，但是該類方法成本昂貴、測量系統裝調復雜，例如雙頻激光干涉儀雖然各個測量部件已經模塊化,但是要實現多自由度的位移測量,占用空間較大，且對測量環境的要求很高，不適合集成為小型專用傳感器。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種姿態測量裝置。

本發明提供一種姿態測量裝置，包括位移放大系統、光杠桿位移測量系統，其中所述位移放大系統包括靜平臺、動平臺以及位于所述動平臺和所述靜平臺之間的柔性鉸鏈支撐腿，所述柔性鉸鏈支撐腿包括可轉動安裝在所述動平臺上的動支腿以及可轉動安裝在所述靜平臺上的靜支腿，所述光杠桿位移測量系統包括激光器、固定在所述動支腿上的上反射鏡、固定在所述靜支腿上的下反射鏡以及安裝在所述靜平臺上的位置探測器，所述上反射鏡的鏡面和所述下反射鏡的鏡面相對設置，由所述激光器發射的激光束經由所述上反射鏡、所述下反射鏡照射在所述位置探測器上。

可選地，在初始狀態下，所述動支腿和所述靜支腿平行設置，所述上反射鏡與所述下反射鏡之間平行間隔設置。

可選地，所述靜平臺上設有支架，所述激光器安裝在所述支架上。

可選地，所述支架的截面為等腰梯形，所述激光器豎直安裝在所述支架的側面上，所述位置探測器位于所述支架的上底面。

可選地，所述柔性鉸鏈支撐腿還包括上柔性十字鉸鏈及下柔性十字鉸鏈，所述動平臺的底部設有用于連接所述柔性鉸鏈支撐腿一端的第一安裝部，所述靜平臺的頂部設有用于支撐所述柔性鉸鏈支撐腿另一端的第二安裝部，所述上柔性十字鉸鏈的一端和所述動支腿連接，所述上柔性十字鉸鏈的另一端和所述第一安裝部連接，所述下柔性十字鉸鏈的一端與所述靜支腿連接，所述下柔性十字鉸鏈的另一端與所述第二安裝部連接。

可選地，所述第一安裝部與所述動平臺之間可轉動連接，所述第二安裝部與所述靜平臺之間可轉動連接。

可選地，所述柔性鉸鏈支撐腿包括六個，所述位移放大系統為六自由度位移放大系統，所述第一安裝部設有三個且均布在所述動平臺的底部，所述第二安裝部設有三個且均布在所述靜平臺的頂部，所述支架具有三個且位于相鄰兩個第二安裝部之間，所述第一安裝部與所述第二安裝部在垂直方向上的投影夾角為60度。

可選地，每相鄰的兩個柔性鉸鏈支撐腿的一端共同連接在同一個第一安裝部上，每相鄰的兩個柔性鉸鏈支撐腿的另一端共同連接在同一個第二安裝部上。

可選地，共用一個第一安裝部的兩個相鄰的柔性鉸鏈支撐腿與支架位于同一平面內。

可選地，所述柔性鉸鏈支撐腿的材料為采用MEMS工藝在硅基材質上加工而成。

從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：