[发明专利]一种连杆转台及其解耦控制方法

权利要求书

1.一种连杆转台，其特征在于，包括：转台立柱(1)、连杆转台(8)、X轴光栅尺读数头(10)、X轴光栅尺(13)、转台基座(14)，滑动机构A、滑动机构B，所述转台立柱(1)垂直安装在所述转台基座(14)上，所述连杆转台(8)通过滑动机构A与所述转台立柱(1)滑动连接，所述连杆转台(8)通过所述滑动机构B与所述转台基座(14)滑动连接，所述X轴光栅尺读数头(10)安装在所述滑动机构B上，所述X轴光栅尺(13)安装于所述转台基座(14)下方、并与所述X轴光栅尺读数头(10)相对设置。

2.如权利要求1所述的连杆转台，其特征在于，所述滑动机构A包括：Z0轴滚珠丝杠(2)、Z0轴滑枕(3)、连杆机构第一旋转节点(4)、连杆机构连杆(5)、Z0轴导轨(6)，所述Z0轴导轨(6)设于所述转台立柱(1)上，所述Z0轴滚珠丝杠(2)与所述Z0轴导轨(6)连接，所述Z0轴滑枕(3)与所述Z0轴导轨(6)滑动连接，所述连杆机构连杆(5)的一端通过所述连杆机构第一旋转节点(4)与所述Z0轴滑枕(3)可旋转连接、另一端与所述连杆转台(8)连接。

3.如权利要求1所述的连杆转台，其特征在于，所述滑动机构B包括：水平导轨(7)、连杆机构第二旋转节点(9)、水平滑枕(11)，所述水平导轨(7)设于所述转台基座(14)上，所述连杆转台(8)通过所述连杆机构第二旋转节点(9)与所述水平滑枕(11)可旋转连接，所述水平滑枕(11)与所述水平导轨(7)滑动连接，所述X轴光栅尺读数头(10)安装在所述水平滑枕(11)上。

4.如权利要求1所述的连杆转台，其特征在于，还包括连杆转台滑枕(12)、床身(15)、转台导轨(16)、转台拖动丝杠(17)、转台拖动螺母(18)，所述床身(15)设有所述转台导轨(16)、转台拖动丝杠(17)和连杆转台滑枕(12)，所述连杆转台滑枕(12)与所述转台导轨(16)滑动连接，所述转台拖动丝杠(17)上设有所述转台拖动螺母(18)。

5.一种连杆转台的解耦控制方法，其特征在于，步骤如下：

S1、测量三角结构斜边的长度L；

S2、将系统输入的A轴坐标，按照

Z0＝L*cosα

换算成Z0轴的坐标，输入到Z0轴上，Z0代表Z0轴的螺母位置相对Z0轴参考点的长度，参考点位于连杆结构两个旋转节点位移轨迹的延长线相交处，α代表转台的角度，即转台法线与X′轴正方向的夹角；

如果是速度控制方法，按照

ΔZ0＝L*(cosα₁-cosα₂)

换算成Z0的周期性位移，输入到Z0轴，ΔZ0表示Z0轴的位移，α₁表示转台在移动之前的角度，α₂表示转台移动后的角度。

6.如权利要求5所述的连杆转台的解耦控制方法，其特征在于，测量三角结构斜边的长度L前对连杆转台进行装配，装配步骤如下：

S0.1、将X轴光栅尺平行于X轴安装于床身；

S0.2、将X轴光栅尺读数头对准X轴光栅尺，固定在水平滑枕上，反复水平移动连杆转台，检查读数；

S0.3、将连杆转台的圆光栅安装正对A轴旋转中心，同轴安装。

7.如权利要求5所述的连杆转台的解耦控制方法，其特征在于，通过以下步骤获取三角结构斜边的长度L：

移动Z0到第一个位置，记录Z0坐标Z0₁，A轴角度α₁；移动Z0到第二个位置，记录Z0坐标Z0₂，转台角度α₂，可以得到以下等式：

L*cosα₁-L*cosα₂＝Z0₁-Z0₂；

继而得出三角结构斜边的长度L：

L＝ΔZ0/(cosα₁-cosα₂)。

8.如权利要求5所述的连杆转台的解耦控制方法，其特征在于，步骤S2详细步骤如下：

S2.1、指令A0即Δα，发送到Z0控制器；指令X发送到X轴控制器；

S2.2、Z0控制器根据指令和反馈回来的A轴转角计算出下一周期A轴需要走的距离Δα，发出的指令角度Δα当中包含了跟随误差与速度前馈；

A0轴控制器根据指令和反馈回来的A轴转角计算出下一周期A轴需要走的距离Δα，发出的指令角度Δα当中包含了跟随误差与速度前馈；X轴执行同样的流程；

S2.3、在输入到Z0执行机构前，Δα根据公式ΔZ0＝L(cosα₁-cos(α₁+Δα))，换算成当前要Z0要走的直线距离ΔZ0，再将指令发送到Z0执行机构；ΔX发送到X轴执行机构；

S2.4、Z0执行机构带动转台联动机构产生了A轴摆角变化Δα′、以及X轴方向水平位移ΔX′，Δα′用来参与下一周期的闭环运算；X轴执行机构同样产生位移ΔX₀，ΔX₀与转台联动机构所产生的水平位移ΔX′叠加参与下一周期的闭环运算；

S2.5、周期性循环执行步骤S2.1-步骤S2.4。