UVW平台介绍以及运动控制算法

一、UVW平台介绍

1、这是一种可以实现以平面上任意一点为中心,进行旋转运动的装置,并可沿着任意的方向平移。

2、此平台和视觉CCD纠偏系统对接在一起,可以很快完成高精度的纠偏工作,重复定位精度一般可达±1μm;

UVW平台和以前的xyθ平台相比,有以下几点不同:

1、控制精度高于xyθ平台;

2、UVW平台可以平面上任意一点为中心做旋转运动(包括无限远);而xyθ平台由于仅仅依靠一个电机的转动控制,所以旋转中心必须是固定在平台上某处(θ电机连接处),且必须随平台一同运动。

3、基于第二点的区别,显然UVW平台是需要一个绝对坐标系作为参考系,其旋转中心才有意义;而xyθ平台则必须是一个随平台动的坐标系作为参考系,这样控制计算方法便完全不一样了。
二、计算方法
[计算示例]
各轴脚初始坐标(固有值)
U:(Ux,Uy)
V:(Vx,Vy)
W:(Wx,Wy)
旋转中心:(at,bt)
台面移动量(X,Y,Q)

U轴执行机构
Xd(u)=(Ux-at)xcosQ-(Uy-bt)xsinQ+at+X .......1
Yd(u)=(Ux-at)xsinQ+(Uy-bt)xcosQ+bt+Y .......2
U轴执行机构进给量St(u)
St(u)=tanQx(Yd(u)-Uy)+Xd(u)-Ux .......3
将上面公式(1),(2)带入公式3得:
St(u)=(Ux-at)x(sinQtanQ+cosQ)+(bt+Y-Uy)xtanQ+at+X-Ux

V轴执行机构
Xd(v)=(Vx-at)xcosQ-(Vy-bt)xsinQ+at+X
Yd(v)=(Vx-at)xsinQ+(Vy-bt)xcosQ+bt+Y
V轴执行机构进给量St(v)
St(v)=tanQx(Vx-Xd(v))+Yd(v)-Vy
将上面公式(1),(2)带入公式3得:
St(v)=(Vy-at)x(sinQtanQ+cosQ)+(Vx-at-X)xtanQ+bt+Y-Vy

W轴执行机构
Xd(w)=(Wx-at)xcosQ-(Wy-bt)xsinQ+at+X
Yd(w)=(Wx-at)xsinQ+(Wy-bt)xcosQ+bt+Y
W轴执行机构进给量St(w)
St(w)=tanQx(Wx-Wd(w))+Yd(w)-Wy
将上面公式(1),(2)带入公式3得:
St(w)=(Wy-bt)x(sinQtanQ+cosQ)+(Wx-at-X)xtanQ+bt+Y-Wy

简单说明一下视觉对位和运动控制思路:

1、通过UVW平台供应商提供的说明书,找到机械参数,得到UVW三个轴的初始坐标(基于UVW平台原点坐标系);

2、通过视觉标定方法,确定相机坐标系到UVW平台坐标系的转换矩阵;确定标志物模板基于UVW平台原点坐标系的坐标值(x_m, y_m);

3、通过相机得到标志物模板位置和待纠偏标志物之间的x、y、θ偏移量(基于UVW平台原点坐标系);

4、按照上图公式,输入三个轴初始坐标,设置旋转中心为(0,0),输入θ偏移量,可得到UVW三轴新的坐标值,以及待纠偏物体的新的坐标,以及三个电机对应的给进量A1、A2、A3;

5、输入上一步求得的UVW三轴新的坐标值,另外通过上一步求得的待纠偏物体的新的坐标,计算得此时待纠偏物体到模板点位置的x2、y2偏移量;输入x2、y2偏移量,则可以得到三个电机对应给进量B1、B2、B3;

6、将5和6步获取的三个电机的给进量对应相加,分别得到对应电机给进量C1、C2、C3,并用此给进量驱动对应电机即可。即是,将运动过程拆解,变成平移和旋转部分,分别计算电机给进量。

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