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光电望远镜次镜精调Stewart机构优化标定方法
  • ISSN号:1001-5868
  • 期刊名称:《半导体光电》
  • 时间:0
  • 分类:TH743[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41175028)
中文摘要:

针对光电望远镜次镜精调Stewart机构的参数标定问题,在以往标定方法的基础上,首先,提出了在逆运动学模型基础上推导Stewart机构标定模型的方法,避免了正运动学求解析解困难、数值求解效率低且存在误差的问题;其次,对推导出的标定模型求解问题进行了分析,求解了其雅克比矩阵,针对模型系数矩阵不可逆的情况,提出了一种改进的高斯牛顿迭代法及具体的实验步骤;最后,分析了最小二乘原理导致的测量误差对精度影响大的现象,在Matlab中对设计的Stewart机构进行了标定仿真实验,在测量误差为0.1μm以下、标定精度平均提高56倍时,平均精度仅提高7.8倍。对样机进行标定后,位置精度平均提高了30.77倍,姿态精度平均提高了20.73倍。结果表明:该优化标定方法可以得到Stewart机构较精确的结构参数,从而有效提高其位姿调整精度。

英文摘要:

Aiming at the parameters calibration of the fine tuning Stewart mechanism for the secondary mirror of the optoelectronic telescope,based on the previous calibration method,first of all,a method for calibrating model of Stewart mechanism is proposed based on the inverse kinematics model,which avoids the problem of the difficulty of solving the forward kinematics,the low efficiency of numerical solution and the error of the numerical solution.Secondly,the problem of solving the calibration model is analyzed,and the Jacobian matrix is solved and an improved Gauss-Newton iteration method and a specific experimental procedure are presented for the case that the model coefficient matrix is not reversible.Finally,the effect of measurement error caused by the least square principle is analyzed,the calibration simulation experiment on the designed Stewart mechanism is carried out by using the Matlab.The results show that the calibration accuracy is increased by 56 times when the measurement error is less than 0.1μm,the average precision is only increase by 7.8times when the measurement error is less than 1μm.After the calibration of the prototype,the average position precision is increased by 30.77 times,and the attitude accuracy is increased by 20.73 times.The more accurate structure parameters of Stewart mechanism can be obtained by using the optimization proposed calibration method,which can effectively improve the accuracy of position and attitude.

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期刊信息
  • 《半导体光电》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:信息产业部
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第四十四研究所(重庆光电技术研究所)
  • 主编:江永清
  • 地址:重庆市南岸区南坪花园路14号
  • 邮编:400060
  • 邮箱:soe@163.net
  • 电话:023-65860286
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5868
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1092/TN
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 重庆市首届十佳期刊称号,1999年,信息产业部1999-2000年度优秀电子期刊称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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