空间大型光学载荷用并联调整机构精度设计与运动学标定研究

发布时间：2021-04-15 21:24

　　对于空间大型多功能光机结构而言,被动支撑框架无法满足光学系统的支撑刚度要求,受到发射振动环境以及在轨重力卸载、高低温真空环境影响,会造成各个光学元件的相对位置发生偏移,从而对成像质量影响严重。同时,大型空间望远镜为了完成在民用、商用、军工等多领域侦察任务,需要模块切换机构将光路切换到不同后端模块焦面。针对大型空间望远镜各光学组件在轨修正失调量以及各模块组件切换光路时高精度定位需求,本文研究了基于6-RRRPRR构型并联调整机构精度设计及运动学标定技术,旨在实现大型空间望远镜快速稳定、多模式以及高清晰成像。由于偏置RR铰链更容易加工和装配,并且偏置量的设计使其刚度更高,以及铰链自身的转动角度更大,然而,相对于传统6-SPS,6-UCU以及6-UPS构型的并联调整机构的精度设计与运动学标定,偏置RR关节将铰链轴的偏移参数引入到运动学模型中,从而增加了待识别的运动参数的数量。本文首先建立6-RRRPRR构型并联调整机构正、逆运动学模型,利用Newton-Raphson数值迭代算法对其正、逆运动学问题进行求解。在此基础上,按照支腿的驱动腿长以及铰链旋转角度等设计约束,完成了6RRRPRR构型并... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

LSST望远镜用6自由度并联调整机构

大型空间望远镜用高精度高刚度并联调整平台设计与测试研究26对于外部测量方式，根据并联调整平台末端位姿信息测量类型的不同，外部测量方式可以分为针对末端绝对位置坐标和末端相对距离的测量。末端绝对位置坐标方法通常需要明确测量参考系，理论上，末端测量位姿信息需要分布并联调整机构整个工作空间，才使辨识的结构参数具有可观测性137,138。为了提高结构参数误差的辨识精度，ZhuangH等139利用经纬仪上平台末端的位子误差全集，对6自由度并联调整平台进行运动学标定。(a)2自由度球型运动小型并联机构（b）基于视觉系统的运动学标定设备图1.22基于视觉系统的小型球面并联调整机构运动学标定Figure1.22Vision-basedkinematiccalibrationofasmall-scaleparallelkinematicmachine与末端绝对位置相比，相对距离的测量方法不需要对测量参考系进行明确的规定，只需要获取动平台末端从某一位姿到另一位姿的距离误差，因此，该方式的测量方式比较简单，仅采用距离测量设备即可，对于特殊运动学标定场合适应性较强，最近几年广泛应用并联机器人运动学标定领域140,141。CorbelD等142通过激光跟踪仪获取高速运动的机器人两点之间的距离误差信息，对其进行运动学补偿研究。ZhangT等143为了提高机器人在全局工作空间的定位精度，利用Hayati"s修正D-H方法建立机器人距离误差到结构参数误差之间的映射模型，采用激光跟踪仪测量末端位置的距离误差，运动学标定结果显示机器人末端定位精度得到显著提高。（2）内部测量相对于外部测量方法，内部测量方法主要是在并联调整机构内部布置更多的

第4章几何误差辨识与测量位形优选894.4.1雅克比矩阵建立并联调整机构的第i个运动支链如图4.1所示，iL表示点Rpi与点Rbi之间的腿长，向量iu为腿长的单位向量，变量iB为局部坐标iBY轴与向量ibiBR之间的夹角，变量iP为为局部坐标iPY轴与向量ipiBR

本文编号：3140109