[發明專利]全自由度調節的掃描裝置及運動建模方法及控制方法

有效

• 申請號: 201910095746.8
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109765937B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 袁菁;陳鍵偉;劉廣才;龔輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學蘇州腦空間信息研究院
• 主分類號: G05D3/10
• 分類號: G05D3/10
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

1.一種全自由度調節的掃描裝置的運動建模方法，其特征在于，包括：

步驟S1、獲得待掃描樣品目標位置相對初始位置在六個自由度的改變量；

步驟S2、計算產生所述六個自由度的改變量需要各金屬球的位移；

步驟S3、計算各金屬球的位移沿對應直線導軌方向以及Z軸方向的投影，從而獲得六個線性促動器的位移。

2.根據權利要求1所述的一種全自由度調節的掃描裝置的運動建模方法，其特征在于，所述步驟S1中的六個自由度改變量，記為x，y，z，θ_x，θ_y，θ_z；

所述步驟S2，包括：

步驟S21、計算角度旋轉θ_x，θ_y，θ_z導致的金屬球的位置變化，變化前位置為a,b,c，變化后位置為a',b',c'；

步驟S22、計算位移x，y，z導致金屬球的位置變化，變化前位置為a',b',c'，變化后位置為a，b，c；

步驟S23、計算從a,b,c變化到a，b，c的位移；

所述步驟S3中的六個線性促動器的位移，記為a1，a2，b1，b2，c1，c2，其中，a1，a2為第一組線性促動器的位移，b1，b2為第二組線性促動器的位移，c1，c2為第三組線性促動器的位移。

3.根據權利要求2所述的一種全自由度調節的掃描裝置的運動建模方法，其特征在于，在步驟S1之前，還包括建立運動坐標系，將6個促動器的半行程位置設為掃描裝置的初始位置，以此時三個金屬球構成的三角形的外接圓中心為坐標原點o，三個金屬球所在的平面為xoy，其中oa為y軸，構建三維坐標系；

當金屬球構成的三角形為正三角形時，設金屬球到o點的距離為R，初始狀態下三個金屬球的球心坐標分別為：

4.根據權利要求3所述的一種全自由度調節的掃描裝置的運動建模方法，其特征在于，所述步驟S21，包括：對于a點的金屬球繞著x軸旋轉θ_x求解出旋轉后的位置坐標a'為

繞著y軸旋轉θ_y求解出旋轉后的位置坐標a'為

繞著z軸旋轉θ_z求解出旋轉后的位置坐標a'為

經過繞著三個軸旋轉后的坐標為

同理，對于b點的金屬球和c點的金屬球通過同樣的公式分別計算得到

以及

所述步驟S22，包括：

對于a'點的金屬球沿著x，y，z方向移動距離d_x，d_y，d_z后，其位置坐標a為

所述步驟S23，包括：三個金屬球從a,b,c變化到a，b，c的位移分別用矢量Δ_a，Δ_b，Δ_c表示，則

5.根據權利要求4所述的一種全自由度調節的掃描裝置的運動建模方法，其特征在于，所述步驟S3，包括：

所述直線導軌的單位矩陣i_a，i_b，i_c分別為

則六個線性促動器的位移量a1，a2，b1，b2，c1，c2分別為

其中，α為斜面零件的斜面與xy平面的夾角，i_z為Z方向的單位矢量，即