UVW平台介紹以及運動控制算法


一、UVW平台介紹

1、這是一種可以實現以平面上任意一點為中心,進行旋轉運動的裝置,並可沿着任意的方向平移。

2、此平台和視覺CCD糾偏系統對接在一起,可以很快完成高精度的糾偏工作,重復定位精度一般可達±1μm;

UVW平台和以前的xyθ平台相比,有以下幾點不同:

1、控制精度高於xyθ平台;

2、UVW平台可以平面上任意一點為中心做旋轉運動(包括無限遠);而xyθ平台由於僅僅依靠一個電機的轉動控制,所以旋轉中心必須是固定在平台上某處(θ電機連接處),且必須隨平台一同運動。

3、基於第二點的區別,顯然UVW平台是需要一個絕對坐標系作為參考系,其旋轉中心才有意義;而xyθ平台則必須是一個隨平台動的坐標系作為參考系,這樣控制計算方法便完全不一樣了。
二、計算方法
[計算示例]
各軸腳初始坐標(固有值)
U:(Ux,Uy)
V:(Vx,Vy)
W:(Wx,Wy)
旋轉中心:(at,bt)
台面移動量(X,Y,Q)

U軸執行機構
Xd(u)=(Ux-at)xcosQ-(Uy-bt)xsinQ+at+X .......1
Yd(u)=(Ux-at)xsinQ+(Uy-bt)xcosQ+bt+Y .......2
U軸執行機構進給量St(u)
St(u)=tanQx(Yd(u)-Uy)+Xd(u)-Ux .......3
將上面公式(1),(2)帶入公式3得:
St(u)=(Ux-at)x(sinQtanQ+cosQ)+(bt+Y-Uy)xtanQ+at+X-Ux

V軸執行機構
Xd(v)=(Vx-at)xcosQ-(Vy-bt)xsinQ+at+X
Yd(v)=(Vx-at)xsinQ+(Vy-bt)xcosQ+bt+Y
V軸執行機構進給量St(v)
St(v)=tanQx(Vx-Xd(v))+Yd(v)-Vy
將上面公式(1),(2)帶入公式3得:
St(v)=(Vy-at)x(sinQtanQ+cosQ)+(Vx-at-X)xtanQ+bt+Y-Vy

W軸執行機構
Xd(w)=(Wx-at)xcosQ-(Wy-bt)xsinQ+at+X
Yd(w)=(Wx-at)xsinQ+(Wy-bt)xcosQ+bt+Y
W軸執行機構進給量St(w)
St(w)=tanQx(Wx-Wd(w))+Yd(w)-Wy
將上面公式(1),(2)帶入公式3得:
St(w)=(Wy-bt)x(sinQtanQ+cosQ)+(Wx-at-X)xtanQ+bt+Y-Wy

簡單說明一下視覺對位和運動控制思路:

1、通過UVW平台供應商提供的說明書,找到機械參數,得到UVW三個軸的初始坐標(基於UVW平台原點坐標系);

2、通過視覺標定方法,確定相機坐標系到UVW平台坐標系的轉換矩陣;確定標志物模板基於UVW平台原點坐標系的坐標值(x_m, y_m);

3、通過相機得到標志物模板位置和待糾偏標志物之間的x、y、θ偏移量(基於UVW平台原點坐標系);

4、按照上圖公式,輸入三個軸初始坐標,設置旋轉中心為(0,0),輸入θ偏移量,可得到UVW三軸新的坐標值,以及待糾偏物體的新的坐標,以及三個電機對應的給進量A1、A2、A3;

5、輸入上一步求得的UVW三軸新的坐標值,另外通過上一步求得的待糾偏物體的新的坐標,計算得此時待糾偏物體到模板點位置的x2、y2偏移量;輸入x2、y2偏移量,則可以得到三個電機對應給進量B1、B2、B3;

6、將5和6步獲取的三個電機的給進量對應相加,分別得到對應電機給進量C1、C2、C3,並用此給進量驅動對應電機即可。即是,將運動過程拆解,變成平移和旋轉部分,分別計算電機給進量。


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