[发明专利]一种三自由度可移动试验平台及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可移动试验平台，尤其是一种三自由度可移动试验平台及控制方法，属于多自由度机械结构设计领域。

背景技术

现有的三自由度试验平台主要由x、y、z共三个方向的丝杆直线导轨或同步带直线导轨组成，导轨由步进电机驱动。该类三自由度全线性导轨试验平台一般应用在3D打印机、雕刻机、激光切割机等领域，具有结构简单、操作方便、响应速度快等优点。但是，一般线性导轨试验平台在搭载精密传感器进行试验时，存在一些缺陷，如下：

1)导轨导程较短，特别是水平运动的导轨，不适合搭载需要长距离大范围探测的传感器；

2)导轨模组的滑台为纯线性运动，滑台角度调节极不方便，不适合搭载需要进行特定角度调节才能实现准确探测的传感器；

3)一般的三自由度试验平台大多在室内特定位置使用，拆装和移动都不方面，不适合在室外搭载传感器使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种三自由度可移动试验平台，该平台结构简单、使用方便，可以实现对所搭载传感设备的高度调节、水平运动控制和角度调节。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述试验平台的控制方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种三自由度可移动试验平台，包括第一可移动底座托架、第二可移动底座托架、第一垂直同步带滑台模组、第二垂直同步带滑台模组、水平同步带滑台模组、电动旋转台和控制系统；

所述第一垂直同步带滑台模组的底端与第一可移动底座托架固定连接，所述第二垂直同步带滑台模组的底端与第二可移动底座托架固定连接，所述水平同步带滑台模组的两端分别与第一垂直同步带滑台模组、第二垂直同步带滑台模组的第一滑台固定连接，所述电动旋转台设置在水平同步带滑台模组的第二滑台上；

所述控制系统分别与第一垂直同步带滑台模组、第二垂直同步带滑台模组、水平同步带滑台模组、电动旋转台连接。

进一步的，所述第一垂直同步带滑台模组和第二垂直同步带滑台模组均包括第一滑台、第一同步带导轨、第一导轨三角支架、第一变速轮套件和第一驱动电机，所述第一滑台通过连接槽与第一同步带导轨滑动连接，所述第一变速轮套件的一端与第一同步带导轨连接，另一端与第一驱动电机连接，所述第一驱动电机带动第一变速轮套件转动，从而带动第一滑台在第一同步带导轨上滑动；所述第一垂直同步带滑台模组的底端通过第一导轨三角支架与第一可移动底座托架固定连接，所述第二垂直同步带滑台模组的底端通过第一导轨三角支架与第二可移动底座托架固定连接。

进一步的，所述第一垂直同步带滑台模组和第二垂直同步带滑台模组的长度为0.5～2米，重复定位精度不大于0.05mm，两端均内置限位开关；所述第一滑台的负载大于15kg，长宽尺寸不小于100×90mm；所述第一驱动电机为步进电机或伺服电机。

进一步的，所述水平同步带滑台模组包括第二滑台、第二同步带导轨、第二导轨三角支架、第三导轨三角支架、第二变速轮套件、第二驱动电机和第一水平尺，所述第二滑台通过连接槽与第二同步带导轨滑动连接，所述第二变速轮套件的一端与第二同步带导轨连接，另一端与第二驱动电机连接，所述第二驱动电机带动第二变速轮套件转动，从而带动第二滑台在第二同步带导轨上滑动，所述电动旋转台配有第三驱动电机，所述第三驱动电机和第一水平尺均设置在第二滑台上；所述水平同步带滑台模组的一端通过第二导轨三角支架与第一垂直同步带滑台模组的第一滑台固定连接，另一端通过第三导轨三角支架与第二垂直同步带滑台模组的第一滑台固定连接。

进一步的，所述水平同步带滑台模组的长度在2～5米之间，重复定位精度不大于0.05mm，两端均内置限位开关；所述第二滑台的负载大于10kg，长宽尺寸不小于120×100mm；所述第二驱动电机为步进电机或伺服电机；

所述电动旋转台内置限位开关，电动旋转台旋转角度范围为360°，台面直径为100mm，承载不小于10kg，角度分辨率不大于0.01°；所述第三驱动电机为步进电机。

进一步的，所述第一可移动底座托架和第二可移动底座托架之间通过平衡连接支架连接，第一可移动底座托架和第二可移动底座托架均包括底座托架平板、水平调节脚轮和第二水平尺，所述第二水平尺设置在底座托架平板的顶部，所述水平调节脚轮设置在底座托架平板的底部；所述第一可移动底座托架的底座托架平板与第一垂直同步带滑台模组的底端固定连接，所述第二可移动底座托架的底座托架平板与第二垂直同步带滑台模组的底端固定连接。