【技術實現步驟摘要】
【】本專利技術涉及六自由度運動平臺的，特別是六自由度運動平臺控制中心的定位方法的。
技術介紹
0、
技術介紹
1、六自由度運動平臺的運動控制精度，直接影響到其構建環境的模擬效果，大到科研實驗、工程建設、技術開發，小到虛擬現實的浸入式效果，都會受到影響。因此，急需研究科學有效的方法測量校準六自由度運動平臺的特性參數，以驗證實際提供的模擬仿真環境是否達到生產研制的目標要求。目前對六自由度運動平臺的測量校準方法大都是針對單一的姿態或者位移進行部分測試的技術規范，而對位姿的復合運動校準，尤其對復合運動的動態特性校準，還沒有完整系統的方法。
2、現有的對六自由度運動平臺的測量工作一般從單個坐標軸的位移或者單個方向的轉角(以下總結為“單自由度”)獨立測量出發，這實際上不符合六自由度運動平臺的現實情況，對平臺的六個自由度復合運動的測量才是符合測量邏輯的。單自由度獨立的測量方式只能體現六自由度運動平臺對單坐標軸位移或轉角運動的準確性，這意味著當平臺在進行單自由度運動時，無論測量靶標在平臺上的哪個位置，都能獲得準確的測量結果。然而，六自由度運動平臺事實上是在進行六個自由度的復合運動，在這種運動模式下，因為六自由度平臺發送的運動指令只針對控制中心，所以只有對六自由度運動平臺的控制中心的位置姿態描述p6d控制中心(x,y,z,rx,ry,rz)才能夠代表六自由度平臺的運動位置和姿態信息，平臺上其他測量點均無法代表。所以，原來的單自由度獨立測量的方式顯然無法準確反映六自由度運動平臺在復合運動下的平臺性能，是一種局部、片面的測量
3、在實際工作過程中，利用傳統方法也可以大致確定六自由度運動平臺的控制中心。一般情況下，六自由度運動平臺本身不會給出其世界坐標系的基準，因而需要通過測量六自由度運動平臺的各個運動狀態，尋找六自由度運動平臺的世界坐標系和實際控制中心。傳統方法可以將六自由度運動平臺復位至零位，在六自由度運動平臺任意非控制中心位置固定一個靶標，控制六自由度運動平臺沿z軸運動確定z軸方向，沿x軸運動確定x軸方向，最后控制六自由度運動平臺繞控制中心旋轉，確定控制中心位置，即可確定六自由度運動平臺的世界坐標系和控制中心位置。其中，六自由度運動平臺的控制中心在初值位置狀態下坐標系位置即為測試時的世界坐標系位置。
4、但是，尋找六自由度運動平臺控制中心的傳統方法在實際操作時會引入多個較大誤差。通過傳統方法建立的六自由度運動平臺世界坐標系的重復性非常依賴六自由度運動平臺本身的精度，而因為六自由度運動平臺常常被應用與大型工程中，通常采用液壓控制，其本身控制精度不會太高，再加上六自由度運動平臺本身的設計結構因素，在某些自由度上旋轉角度較小(如常規六自由度運動平臺繞z軸可旋轉角度范圍很小，而小角度旋轉量找圓心誤差極大)，也會對其控制中心定位精度造成較大影響。因而這種傳統方法存在理論上能找到六自由度運動平臺世界坐標系和控制中心的可能性，但是實際操作時會引入多個較大誤差。例如，控制六自由度運動平臺繞某軸轉時可以產生控制中心另外兩軸的坐標值，分別繞三個坐標軸旋轉時會產生6個坐標值，而其中三個坐標值是重復的，往往會因為被測設備精度較低的緣故造成這些重復的坐標值之間偏差很大。又或者，通過控制六自由度運動平臺向x，y，z三軸移動時，三軸之間相互不垂直問題，也會引起構造坐標系的誤差。最終這些誤差會反應在兩個誤差上，即傳感器綁定的控制中心和真實控制中心的位置誤差，以及六自由度運動平臺世界坐標系與激光跟蹤儀世界坐標系誤差。因此該傳統方法只能作為粗定位六自由度世界坐標系和控制中心的方式。傳統方法無法對六自由度運動平臺控制中心進行更精確的定位，就無法指導廠家把控制中心調整至平臺上更加直觀準確的初始位置，導致六自由度運動平臺實際的控制精度降低，達不到設計的精度指標要求。
5、六自由度運動平臺目前的主要應用在環境模擬、穩態環境構建和大型工件拼接上，針對這些用途和六自由度運動平臺本身特點，確定六自由度運動平臺世界坐標系測量和實際控制中心十分重要，這不僅有利于平臺的校準、提高平臺的運動精度，也為平臺在實際場景中的應用提供了保障和更好的應用擴展空間。
6、為更好地闡述技術方案，以下名詞解釋為：
7、1.六自由度運動——六自由度運動分為三個平移的位置運動和三個旋轉的姿態運動，尤其在姿態旋轉中，其旋轉方式、旋轉順序都不是唯一的，本文所有描述的位置姿態運動都是先繞世界坐標系的x軸、y軸、z軸的順序，進行(δrx,δry,δrz)的角度旋轉，再經過(dx,dy,dz)的位移；
8、2.六自由度點——它是一個綁定在六自由度運動平臺上的被測坐標系，表示六自由度運動平臺的一種位置姿態的狀態，它表示物體從原點出發，依次經過(δrx,δry,δrz)的順序進行旋轉，再經過(dx,dy,dz)的位移，最終所處的位姿可以用p6d(x,y,z,rx,ry,rz)表示，稱為六自由度點；
9、3.控制中心六自由度點p6d控制中心(x,y,z,rx,ry,rz)——六自由度運動平臺上被綁定了一個被測坐標系，其綁定被測坐標系的原點位置即為控制中心，p6d控制中心(x,y,z,rx,ry,rz)的前三個參量(x,y,z)位置坐標，描述的實際上是控制中心位置，p6d控制中心(x,y,z,rx,ry,rz)的后三個參量(rx,ry,rz)是通過描述控制中心當前姿態來反映六自由度運動平臺的姿態；
10、4.六自由度運動和六自由度點的矩陣公式——為了方便計算的統一，將六自由度運動和六自由度點用矩陣形式表示；
11、5.原點p6d(0,0,0,0,0,0)的矩陣形式——原點的矩陣為單位矩陣
12、6.六自由度平移矩陣——
13、7.六自由度旋轉矩陣——
14、繞z軸旋轉δrz
15、
16、繞y軸旋轉δry
17、
18、繞x軸旋轉δrx
19、
技術實現思路
0、
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是解決現有技術中的問題，提出六自由度運動平臺控制中心的定位方法，能夠提高六自由度運動平臺世界坐標系測量和控制中心尋找的精度，實現六自由度運動平臺動態校準。
2、為實現上述目的，本專利技術提出了六自由度運動平臺控制中心的定位方法，包括以下步驟：
3、s1、使用傳統方法粗定位六自由度運動平臺世界坐標系和控制中心的初始位置；
4、s2、使用激光跟蹤儀和t-mac測頭對均勻分布于六自由度運動平臺行程范圍內的大量運動位姿進行測量；
5、s3、依據六自由度運動平臺的測量模型，以步驟s2中運動位姿作為參數，通過最佳擬合得到六自由度運動平臺控制中心位置偏差和世界坐標系位置偏差；
6、s4、利用步驟s3擬合得到的兩個偏差，分別對六自由度運動平臺的控制中心位置和激光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟S1中，通過傳統方法對六自由度運動平臺的控制中心及世界坐標系進行一輪粗定位：采用六自由度運動平臺表面中心位置的銷孔作為六自由度運動平臺的控制中心，將六自由度運動平臺處于零點狀態時的控制中心位置作為測量坐標系的原點，將六自由度運動平臺的三個坐標軸方向作為測量坐標系的三個軸的方向。
3.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟S2中：在步驟S1粗定位的基礎上，對六自由度運動平臺發送一組i個點的運動控制指令P6d平臺i(x平臺i,y平臺i,z平臺i,rx平臺i,ry平臺i,rz平臺i)，測量得到一組一一對應的i個點的跟蹤儀測得值P6d跟蹤儀i(x跟蹤儀i,y跟蹤儀i,z跟蹤儀i,rx跟蹤儀i,ry跟蹤儀i,rz跟蹤儀i)，將這組測得值在步驟S3中用于作為最佳擬合的參數。
4.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟S3中，P6d(x,y,z
5.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟S4中，將步驟S3得到的(dx1,dy1,dz1,Δrx1,Δry1,Δrz1)用于調整跟蹤儀測量軟件中世界坐標系的位姿；(dx2,dy2,dz2,Δrx2,Δry2,Δrz2)用于六自由度運動平臺的控制軟件調整六自由度運動平臺控制中心的位姿。
...【技術特征摘要】
1.六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟s1中，通過傳統方法對六自由度運動平臺的控制中心及世界坐標系進行一輪粗定位：采用六自由度運動平臺表面中心位置的銷孔作為六自由度運動平臺的控制中心，將六自由度運動平臺處于零點狀態時的控制中心位置作為測量坐標系的原點，將六自由度運動平臺的三個坐標軸方向作為測量坐標系的三個軸的方向。
3.如權利要求1所述的六自由度運動平臺控制中心的定位方法，其特征在于：所述步驟s2中：在步驟s1粗定位的基礎上，對六自由度運動平臺發送一組i個點的運動控制指令p6d平臺i(x平臺i,y平臺i,z平臺i,rx平臺i,ry平臺i,rz平臺i...
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