[发明专利]一种三轴运动平台的高精度控制方法

说明书

本案为一种三轴运动平台的高精度控制方法，包括：步骤1)发射激光控制发出三条激光束，三条激光束包括第一激光束，第二激光束，第三激光束；步骤2)第一激光束在被测物体表面上的第一测量点采用第一CCD成像系统得到第一成像图像，第二激光束在被测物体表面上的第二测量点采用第二CCD成像系统得到第二成像图像，第三激光束在被测物体表面上的第三测量点采用第三CCD成像系统得到第三成像图像；步骤3)根据步骤2)中的三个成像图像，分别计算得到被测物体表面上的第一测量点的距离和角度、第二测量点的距离和角度、第三测量点的距离和角度；步骤4)根据被测物体表面上的第一测量点的距离和角度、第二测量点的距离和角度、第三测量点的距离和角度、材料模型计算得到实际测量点的距离。

技术领域

本发明涉及视觉定位领域，特别是涉及一种三轴运动平台的高精度控制方法。

背景技术

高精度CCD激光三角距离测量技术的基本原理，是一束光从传感器发射到被测物体表面，它相当于一个自动光断面显微镜，有时作为一种结构化的光会被提及。在表面，激光发射光斑在一点上。在与激光形成的某个角度上，用透镜形成影像或在这个影像平面的光斑照片，位置传感的检测器就置于这个影像平面。如果表面进一步远离传感器，检测器的光斑变换到不同的点上。通过确定光斑的位置和测量相关的角度，传感器到表面的距离可被确定。

有两种主要的检测器类型用于非接触式三角测量传感器。它们都是固态的，与具有粗糙结构的电路芯片集成，只要适当地组装传感器外壳，即使在恶劣的环境中，其仍具有可靠的性能。第一种传感器类型是PSD或者称为位置敏感检测器；第二种是CCD也称为带电的耦合设备。

位置敏感器件PSD(Position Sensitive Device)。PSD属于半导体器件，一般做成P+IN结构，具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点，其弱点主要是非线性。其工作原理是基于横向光电效应。作为新型器件，PSD已经被广泛应用在位置坐标的精确测量上，如：兵器制导和跟踪、工业自动控制、或位置变化等技术领域上。PSD光电器件是一种光能/位置转换器件，由于位置量为模拟量输出，系统响应快，分辨率高，成本低，因此具有广泛应用的价值。同时可对目标信号进行调制，因而可以显着提高系统的抗干扰能力，可以用来实现高速、高精度、抗干扰能力强的位置检测系统。因而近年来采用PSD作为位置检测实现技术一直受到重视，并不断研究开发出新的应用技术。研究表明，PSD与CCD器件的最大不同之处是光电位置信号与照射强度相关，以及PSD信号的非线性影响，因而PSD传感装置主要用于一维和二维位置量检测，直接用于D3定位和位置测量还有许多问题需要解决。

CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其显着特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。通常一维的CCD排列用于单点测量。二维的样式与激光线性传感器同时使用，这种传感器可以在一个简单的图象框架中测量二维的外形。

现有三轴运动平台，在尺寸变大以后容易在Z方向上随温度和湿度的变化产生较大的误差，最大的误差可能达到几毫米。目前的技术方案是通过台面校准功能校准Z轴的变化。现有技术存在以下缺点：

1)台面校准比较耗时，一次校准需要接近1小时；

2)太敏感，温度变化1摄氏度就会照成台面较大的误差；

3)不方便，如果平台运行过程中温度发生变化，将不能继续工作，必须停止工作以后重新校准才能恢复正常工作。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种保证实时控制精确度的三轴运动平台的高精度控制方法。