[發明專利]一種六自由度位移平臺位置檢測方法

有效

• 申請號: 202110696626.0
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113532352B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 李強;周烽;王輝;金春水
• 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: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G01B21/00;G01B21/22
• 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: 魏毅宏

1.一種六自由度位移平臺位置檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

a.根據欲檢測的六自由度位移平臺的幾何關系以及傳感器布局，計算得到位置變化引起的傳感器數據變化的線性矩陣T；

b.根據線性矩陣T，依據歐拉法，計算得到位置變化導致的傳感器真實數據變化；

c.根據上述傳感器真實數據變化，利用仿真計算得到對應的傳感器真實測量數據，對所述傳感器真實測量數據采用線性化方法解算自由度，比較與真實輸入的差值，假設此差值是與多自由度位置相關的函數，首先篩選出此函數的主要影響變量；

d.采用多變量擬合法得到上述函數與其他自由度的函數關系，并得到六自由度位移平臺的位置數據；

所述的步驟a具體包括：

T的形式如下，矩陣中元素為分析得到的常數：

假設六自由度位移平臺的空間位置變化為P＝[x,y,z,α,γ,θ]^T，傳感器數據為S＝[S₁,S₂,S₃,S₄,S₅,S₆]^T，由于分析得到的線性轉化關系為S＝TP，因此由T和傳感器數據S得到自由度解算方法為：P_L＝inv(T)S

所述的步驟b包括：

假設六自由度位移平臺按照自身坐標系旋轉，當依次按照Z、Y、X軸旋轉角度分別為θ、γ、α，則：

所述六自由度位移平臺的空間旋轉矩陣表示為R_I：

傳感器數據為檢測位置變化在傳感器檢測方向的位移，假設某一個傳感器檢測方向的單位向量描述為[i_s(n),j_s(n),k_s(n)]^T：

S_{n_ou}＝[i_s(n),j_s(n),k_s(n)]^T·[X_new(n),Y_new(n),Z_new(n)]^T,(n＝1,2,...,6)

從而得到位置變化導致的所有傳感器真實的數據變化為：

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟c包括：

對上述仿真計算得到的傳感器真實測量數據采用線性化方法解算自由度P_L，比較與真實輸入P_S的差值P_E＝P_S-P_L；由于位置誤差遠遠小于行程，以X自由度為例，對于某一自由度的誤差可以表示為與行程范圍內位置相關的非線性函數：P_Ex＝f(P_S)≈f(P_L)。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步驟c還包括：

在仿真過程中，若仿真所有變量自由度對某一自由度的誤差影響導致數據量過大，則在對變量自由度選擇時首先大間隔采樣，篩選影響較大的變量自由度，并簡化上述非線性函數的變量個數。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步驟d包括：

對上述篩選后的變量，進行細化間隔采樣得到足夠的位置誤差與對應的變量自由度位置數據，再采用多變量擬合法得到P_Ex與位置的函數關系P_E＝f(P_L)，根據擬合得到的函數f，依據傳感器數據S直接計算得到位置數據，計算方法為：

P＝P_L+f(P_L)＝inv(T)S+f(inv(T)S)。