空間大型光學(xué)載荷用并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)精度設(shè)計與運動學(xué)標定研究
發(fā)布時間：2021-04-15 21:24
對于空間大型多功能光機結(jié)構(gòu)而言,被動支撐框架無法滿足光學(xué)系統(tǒng)的支撐剛度要求,受到發(fā)射振動環(huán)境以及在軌重力卸載、高低溫真空環(huán)境影響,會造成各個光學(xué)元件的相對位置發(fā)生偏移,從而對成像質(zhì)量影響嚴重。同時,大型空間望遠鏡為了完成在民用、商用、軍工等多領(lǐng)域偵察任務(wù),需要模塊切換機構(gòu)將光路切換到不同后端模塊焦面。針對大型空間望遠鏡各光學(xué)組件在軌修正失調(diào)量以及各模塊組件切換光路時高精度定位需求,本文研究了基于6-RRRPRR構(gòu)型并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)精度設(shè)計及運動學(xué)標定技術(shù),旨在實現(xiàn)大型空間望遠鏡快速穩(wěn)定、多模式以及高清晰成像。由于偏置RR鉸鏈更容易加工和裝配,并且偏置量的設(shè)計使其剛度更高,以及鉸鏈自身的轉(zhuǎn)動角度更大,然而,相對于傳統(tǒng)6-SPS,6-UCU以及6-UPS構(gòu)型的并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)的精度設(shè)計與運動學(xué)標定,偏置RR關(guān)節(jié)將鉸鏈軸的偏移參數(shù)引入到運動學(xué)模型中,從而增加了待識別的運動參數(shù)的數(shù)量。本文首先建立6-RRRPRR構(gòu)型并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)正、逆運動學(xué)模型,利用Newton-Raphson數(shù)值迭代算法對其正、逆運動學(xué)問題進行求解。在此基礎(chǔ)上,按照支腿的驅(qū)動腿長以及鉸鏈旋轉(zhuǎn)角度等設(shè)計約束,完成了6RRRPRR構(gòu)型并...
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：165 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
LSST望遠鏡用6自由度并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)
大型空間望遠鏡用高精度高剛度并聯(lián)調(diào)整平臺設(shè)計與測試研究26對于外部測量方式，根據(jù)并聯(lián)調(diào)整平臺末端位姿信息測量類型的不同，外部測量方式可以分為針對末端絕對位置坐標和末端相對距離的測量。末端絕對位置坐標方法通常需要明確測量參考系，理論上，末端測量位姿信息需要分布并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)整個工作空間，才使辨識的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有可觀測性137,138。為了提高結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的辨識精度，ZhuangH等139利用經(jīng)緯儀上平臺末端的位子誤差全集，對6自由度并聯(lián)調(diào)整平臺進行運動學(xué)標定。(a)2自由度球型運動小型并聯(lián)機構(gòu)（b）基于視覺系統(tǒng)的運動學(xué)標定設(shè)備圖1.22基于視覺系統(tǒng)的小型球面并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)運動學(xué)標定Figure1.22Vision-basedkinematiccalibrationofasmall-scaleparallelkinematicmachine與末端絕對位置相比，相對距離的測量方法不需要對測量參考系進行明確的規(guī)定，只需要獲取動平臺末端從某一位姿到另一位姿的距離誤差，因此，該方式的測量方式比較簡單，僅采用距離測量設(shè)備即可，對于特殊運動學(xué)標定場合適應(yīng)性較強，最近幾年廣泛應(yīng)用并聯(lián)機器人運動學(xué)標定領(lǐng)域140,141。CorbelD等142通過激光跟蹤儀獲取高速運動的機器人兩點之間的距離誤差信息，對其進行運動學(xué)補償研究。ZhangT等143為了提高機器人在全局工作空間的定位精度，利用Hayati"s修正D-H方法建立機器人距離誤差到結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差之間的映射模型，采用激光跟蹤儀測量末端位置的距離誤差，運動學(xué)標定結(jié)果顯示機器人末端定位精度得到顯著提高。（2）內(nèi)部測量相對于外部測量方法，內(nèi)部測量方法主要是在并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)內(nèi)部布置更多的
第4章幾何誤差辨識與測量位形優(yōu)選894.4.1雅克比矩陣建立并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)的第i個運動支鏈如圖4.1所示，iL表示點Rpi與點Rbi之間的腿長，向量iu為腿長的單位向量，變量iB為局部坐標iBY軸與向量ibiBR之間的夾角，變量iP為為局部坐標iPY軸與向量ipiBR
本文編號：3140109
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：165 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
LSST望遠鏡用6自由度并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)
大型空間望遠鏡用高精度高剛度并聯(lián)調(diào)整平臺設(shè)計與測試研究26對于外部測量方式，根據(jù)并聯(lián)調(diào)整平臺末端位姿信息測量類型的不同，外部測量方式可以分為針對末端絕對位置坐標和末端相對距離的測量。末端絕對位置坐標方法通常需要明確測量參考系，理論上，末端測量位姿信息需要分布并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)整個工作空間，才使辨識的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有可觀測性137,138。為了提高結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的辨識精度，ZhuangH等139利用經(jīng)緯儀上平臺末端的位子誤差全集，對6自由度并聯(lián)調(diào)整平臺進行運動學(xué)標定。(a)2自由度球型運動小型并聯(lián)機構(gòu)（b）基于視覺系統(tǒng)的運動學(xué)標定設(shè)備圖1.22基于視覺系統(tǒng)的小型球面并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)運動學(xué)標定Figure1.22Vision-basedkinematiccalibrationofasmall-scaleparallelkinematicmachine與末端絕對位置相比，相對距離的測量方法不需要對測量參考系進行明確的規(guī)定，只需要獲取動平臺末端從某一位姿到另一位姿的距離誤差，因此，該方式的測量方式比較簡單，僅采用距離測量設(shè)備即可，對于特殊運動學(xué)標定場合適應(yīng)性較強，最近幾年廣泛應(yīng)用并聯(lián)機器人運動學(xué)標定領(lǐng)域140,141。CorbelD等142通過激光跟蹤儀獲取高速運動的機器人兩點之間的距離誤差信息，對其進行運動學(xué)補償研究。ZhangT等143為了提高機器人在全局工作空間的定位精度，利用Hayati"s修正D-H方法建立機器人距離誤差到結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差之間的映射模型，采用激光跟蹤儀測量末端位置的距離誤差，運動學(xué)標定結(jié)果顯示機器人末端定位精度得到顯著提高。（2）內(nèi)部測量相對于外部測量方法，內(nèi)部測量方法主要是在并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)內(nèi)部布置更多的
第4章幾何誤差辨識與測量位形優(yōu)選894.4.1雅克比矩陣建立并聯(lián)調(diào)整機構(gòu)的第i個運動支鏈如圖4.1所示，iL表示點Rpi與點Rbi之間的腿長，向量iu為腿長的單位向量，變量iB為局部坐標iBY軸與向量ibiBR之間的夾角，變量iP為為局部坐標iPY軸與向量ipiBR
本文編號：3140109
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