CN111256743A - 一种xy平台标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种XY平台标定系统，包括底座、纵向主动导轨机构、竖向主动导轨机构和横向主动导轨机构，所述底座顶部的两侧分别安装有纵向主动导轨机构与纵向从动导轨机构，所述纵向主动导轨机构与纵向从动导轨机构的顶部皆滑动安装有底板，所述底板的顶部皆安装有支撑板，所述支撑板的正面分别固定安装有竖向主动导轨机构与竖向从动导轨机构，所述竖向主动导轨机构与竖向从动导轨机构的正面滑动安装有横板。本发明实现了多轴集合矫正的效果，避免或减少传统的XY平台存在非线性的误差，有效的保证了系统的检测精度，定制标定板与plc控制器，plc控制器作为系统的控制机构，配合标定进行混合换算，补偿了非线性的不足。

Description

一种XY平台标定系统

技术领域

本发明涉及平台标定技术领域，具体为一种XY平台标定系统。

背景技术

标定，主要是指使用标准的计量仪器对所使用仪器的准确度(精度)进行检测是否符合标准，一般大多用于精密度较高的仪器，标定也可以认为是校准，因此，也可以认为标定包含以上两方面的意思，其标定的作用有：

1、确定仪器或测量系统的输入—输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；

2、确定仪器或测量系统的静态特性指标；

3、消除系统误差，改善仪器或系统的精确度；

4、在科学测量中，标定是一个不容忽视的重要步骤。

现有XY平台硬件精度和安装方式，发现装配后的XY平台存在非线性的误差，超出视觉检测精度要求，这样不但导致其无法更好的运用到生产加工中，同时又导致整体作业的精度要求降低，难以达到了加工标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种XY平台标定系统，以解决上述技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种XY平台标定系统，包括底座、纵向主动导轨机构、竖向主动导轨机构和横向主动导轨机构，所述底座顶部的两侧分别安装有纵向主动导轨机构与纵向从动导轨机构，所述纵向主动导轨机构与纵向从动导轨机构的顶部皆滑动安装有底板，所述底板的顶部皆安装有支撑板，所述支撑板的正面分别固定安装有竖向主动导轨机构与竖向从动导轨机构，所述竖向主动导轨机构与竖向从动导轨机构的正面滑动安装有横板，所述横板的正面通过螺栓结构固定安装有横向主动导轨机构，且横向主动导轨机构的正面滑动安装有安装板，所述底座的顶部通过支撑架固定安装有安装台，所述安装台的顶部固定安装有定制标定板，所述底座顶部前侧固定安装有安装室，且安装室内设有plc控制器。

进一步，所述纵向从动导轨机构与竖向从动导轨机构的内部皆通过推杆贯穿安装有滑块，且滑块与底板以及横板固定连接，纵向从动导轨机构与竖向从动导轨机构分别配合纵向主动导轨机构与竖向主动导轨机构进行配合作业。

进一步，所述纵向主动导轨机构与竖向主动导轨机构以及横向主动导轨机构上皆固定安装有配套使用的伺服电机，且伺服电机带动纵向主动导轨机构与竖向主动导轨机构以及横向主动导轨机构内的导向结构对接传动作业。

进一步，所述安装室的顶部通过支撑座固定安装有显示屏，所述安装室的正面设有面板，且面板上均匀分布有控制按钮。

进一步，所述plc控制器内建1组RS-232，2组RS-485通讯端口，均支持MODBUS主/从站模式，LD：0.54μs，MOV：3.4μs；程序容量：16k steps数据寄存器：10k words。

与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益效果是：

1、通过纵向主动导轨机构、竖向主动导轨机构与横向主动导轨机构使标定系统达到了横纵竖导向的效果，已实现XYZ轴之间的调节作业，实现了多轴集合矫正的效果，避免或减少传统的XY平台存在非线性的误差，多向调节矫正有效的保证了系统的检测精度，保证了作业质量；

2、通过定制标定板与标定系统为配套作业，定制标定板上的标定位置已通过绘制记录在控制系统的内部，以便于工作人员通过系统内的标定图进行操作，达到标定效果；

3、通过定制标定板与plc控制器，plc控制器作为系统的控制机构，实现了对标定机构的编程设计，配合标定进行混合换算，补偿了非线性的不足，保证了检测精度，以达到了加工作业的需求。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的多轴集合矫正动作示意图；

图4为本发明的多轴集合矫正效果图示意图；

图5为本发明的旧标定方式中心点分布示意图；

图6为本发明的新标定方式中心点分布示意图。

图中：1、底座；2、纵向主动导轨机构；201、纵向从动导轨机构；3、伺服电机；4、底板；5、支撑板；6、横板；7、竖向主动导轨机构；701、竖向从动导轨机构；8、顶板；9、横向主动导轨机构；901、螺纹导杆；902、导向块；903、安装板；10、定制标定板；11、安装台；12、支撑架；13、安装室；14、plc控制器；15、显示屏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1-6，本发明提供的实施例：一种XY平台标定系统，包括底座1、纵向主动导轨机构2、竖向主动导轨机构7和横向主动导轨机构9，底座1顶部的两侧分别通过螺栓安装有纵向主动导轨机构2与纵向从动导轨机构201，纵向主动导轨机构2与纵向从动导轨机构201互为配套使用，纵向主动导轨机构2通过内部的动力元件带动平移运动，并且带动纵向从动导轨机构201上的滑动机构进行滑动作业，实现了纵向运动作业，纵向主动导轨机构2与纵向从动导轨机构201的顶部皆滑动安装有底板4，底板4起到了承接安装的效果，保证了其他安装部件的安装固定，底板4的顶部皆通过螺栓结构安装有支撑板5，支撑板5对竖向主动导轨机构7与竖向从动导轨机构701承接安装，实现了竖向主动导轨机构7与竖向从动导轨机构701竖立安装，支撑板5的正面分别通过螺栓结构固定安装有竖向主动导轨机构7与竖向从动导轨机构701，竖向主动导轨机构7与竖向从动导轨机构701互为配套使用，竖向主动导轨机构7与竖向从动导轨机构701的正面滑动安装有横板6，横板6的正面通过螺栓结构固定安装有横向主动导轨机构9，且横向主动导轨机构9的正面滑动安装有安装板903，安装板903作为承接安装结构，便于工作人员将相应的作业机构进行安装固定，以实现系统带动作业机构进行标定作业，纵向主动导轨机构2、竖向主动导轨机构7与横向主动导轨机构9使标定系统达到了横纵竖导向的效果，已实现XYZ轴之间的调节作业，实现了多轴集合矫正的效果，避免或减少传统的XY平台存在非线性的误差，多向调节矫正有效的保证了系统的检测精度，保证了作业质量，底座1的顶部通过支撑架12以及安装部件固定安装有安装台11，安装台11便于工作人员将相应的标定板进行安装固定，安装台11的顶部通过螺栓结构固定安装有定制标定板10，定制标定板10与标定系统为配套作业，定制标定板10上的标定位置已通过绘制记录在控制系统的内部，以便于工作人员通过系统内的标定图进行操作，达到标定效果，底座1顶部前侧通过螺钉结构固定安装有安装室13，且安装室13内设有plc控制器14，定制标定板10与plc控制器14，plc控制器14作为系统的控制机构，实现了对标定机构的编程设计，配合标定进行混合换算，补偿了非线性的不足，保证了检测精度，以达到了加工作业的需求。

进一步，纵向从动导轨机构201与竖向从动导轨机构701的内部皆通过推杆贯穿安装有滑块，且滑块与底板4以及横板6固定连接，滑块与纵向从动导轨机构201与竖向从动导轨机构701的内部滑槽对接作业，滑块打动底板4以及横板6进行平移作业，且推杆既保证了滑动作业，同时又保证了平移时的稳定性，纵向从动导轨机构201与竖向从动导轨机构701分别配合纵向主动导轨机构2与竖向主动导轨机构7进行配合作业。

进一步，纵向主动导轨机构2与竖向主动导轨机构7以及横向主动导轨机构9上皆通过螺栓结构固定安装有配套使用的伺服电机3，且伺服电机3带动纵向主动导轨机构2与竖向主动导轨机构7以及横向主动导轨机构9内的导向结构对接传动作业，伺服电机3作为标定系统作业的电力部件，保证了系统的横纵竖的自动化调节作业，伺服电机3的主体设有配套的减速器，同时也是实现多轴运动的基本要素。

进一步，安装室13的顶部通过支撑座固定安装有显示屏15，安装室13的正面设有面板，且面板上均匀分布有控制按钮，显示屏15与控制按钮皆为系统的操作机构，保证了工作人员在作业时的便捷性，显示屏与plc控制器14电性连接，配合作业，可以将系统的作业数值进行显示作业，同时期间，可以通过控制按钮对plc控制器14进行控制作业，达到了系统的标定作业。

进一步，plc控制器14内建1组RS-232，2组RS-485通讯端口，均支持MODBUS主/从站模式，LD：0.54μs，高于同级PLC处理速度，MOV：3.4μs；程序容量：16k steps数据寄存器：10kwords，针对大程序容量，提供高效率处理能力，1k steps可在1ms内处理完成，提供100kHz的脉冲控制，可搭配各种运动控制指令(如遮蔽、对标、立即变更频率等)精确应用于各种多轴运动控制中。

实施例2

一、标定平台

该系统为并联标定平台，它们被安装在一个刚性机架中，作为作业设备的调整对位模块，该并联标定平台的运动支链较短，动平台较大，并由四个滚轮支撑，这种设计既增大动平台尺寸以适应各种大小的承印物，也增加了平台的整体刚度，平面对位机构通常以终端调整的平移量和转动量为并联平台的输出，导致基于矢量闭环的几何误差建模方法难以实现，本文针对平面对位机构的特点，提出了一种多轴几何校准算法和XY平台混合标定算法。

二、视觉测量

B、βr和B3分别为各主动移动副方向与坐标系对应坐标轴方向的夹角，a1和a2分别为支链1和支链2、支链3被动移动副方向与坐标系的轴xp正方向夹角，它们的名义值β＝βz＝B3＝a2＝0，a1＝r/2，该模型考虑了所有可能的几何误差，其中定长杆与被动移动副方向的角度误差可等效为有效杆长与实际杆长的误差。

三、平台位姿重复精度测试

机械系统的重复定位精度主要受伺服系统特性、进给系统的间隙、刚性和构件间的摩擦影响，因标定平台采用步进电动机驱动，以及各运动副间隙的作用，另外动平台由滚轮支撑，也具有一定的不确定性，因此在对该标定平台运动学标定前，必须对其位姿重复精度进行评估，目前，针对标定平台的位置和姿态重复性测试并没有一个标准的评估流程，由于本文所研究的并联标定平台主要应用在需精密对位的工业设备中，因此本文按ISO9283标准(24(工业机器人性能及相关测试方法)所提的位置重复性测试方法，使用视觉测量系统对标定平台的位置和姿态的单向、多向重复精度进行测试。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种XY平台标定系统，其特征在于：包括底座(1)、纵向主动导轨机构(2)、竖向主动导轨机构(7)和横向主动导轨机构(9)，所述底座(1)顶部的两侧分别安装有纵向主动导轨机构(2)与纵向从动导轨机构(201)，所述纵向主动导轨机构(2)与纵向从动导轨机构(201)的顶部皆滑动安装有底板(4)，所述底板(4)的顶部皆安装有支撑板(5)，所述支撑板(5)的正面分别固定安装有竖向主动导轨机构(7)与竖向从动导轨机构(701)，所述竖向主动导轨机构(7)与竖向从动导轨机构(701)的正面滑动安装有横板(6)，所述横板(6)的正面通过螺栓结构固定安装有横向主动导轨机构(9)，且横向主动导轨机构(9)的正面滑动安装有安装板(903)，所述底座(1)的顶部通过支撑架(12)固定安装有安装台(11)，所述安装台(11)的顶部固定安装有定制标定板(10)，所述底座(1)顶部前侧固定安装有安装室(13)，且安装室(13)内设有plc控制器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种XY平台标定系统，其特征在于：所述纵向从动导轨机构(201)与竖向从动导轨机构(701)的内部皆通过推杆贯穿安装有滑块，且滑块与底板(4)以及横板(6)固定连接，纵向从动导轨机构(201)与竖向从动导轨机构(701)分别配合纵向主动导轨机构(2)与竖向主动导轨机构(7)进行配合作业。

3.根据权利要求1所述的一种XY平台标定系统，其特征在于：所述纵向主动导轨机构(2)与竖向主动导轨机构(7)以及横向主动导轨机构(9)上皆固定安装有配套使用的伺服电机(3)，且伺服电机(3)带动纵向主动导轨机构(2)与竖向主动导轨机构(7)以及横向主动导轨机构(9)内的导向结构对接传动作业。

4.根据权利要求1所述的一种XY平台标定系统，其特征在于：所述安装室(13)的顶部通过支撑座固定安装有显示屏(15)，所述安装室(13)的正面设有面板，且面板上均匀分布有控制按钮。

5.根据权利要求1所述的一种XY平台标定系统，其特征在于：所述plc控制器(14)内建1组RS-232，2组RS-485通讯端口，均支持MODBUS主/从站模式，LD：0.54μs，MOV：3.4μs；程序容量：16k steps数据寄存器：10k words。

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