李亮亮，謝志江，羅 歡，宋寧策

(重慶大學(xué) 機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400044)

天平校準(zhǔn)系統(tǒng)是風(fēng)洞天平靜校準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備，其通過(guò)對(duì)天平按已知的坐標(biāo)軸系精確地加載靜態(tài)載荷，以獲取天平公式和評(píng)估天平的性能。風(fēng)洞天平靜校準(zhǔn)是指對(duì)天平進(jìn)行質(zhì)量檢查、性能鑒定和靜態(tài)標(biāo)定[1]。在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的精確度和天平本身的性能共同決定風(fēng)洞天平對(duì)作用在飛行器模型上氣動(dòng)載荷測(cè)量的精確度[2]。國(guó)內(nèi)外都十分重視空氣動(dòng)力試驗(yàn)，全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)是各國(guó)研究的重點(diǎn)，我國(guó)先后研發(fā)了多套全自動(dòng)天平校準(zhǔn)設(shè)備[3-5]。近些年，在建模方法和硬件裝置等方面，國(guó)外對(duì)風(fēng)洞天平校準(zhǔn)技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí)和發(fā)展，新技術(shù)在風(fēng)洞天平校準(zhǔn)中的應(yīng)用提高了校準(zhǔn)效率和精確度，降低了校準(zhǔn)成本[6]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量和控制技術(shù)不斷獲得突破，新材料不斷應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，天平校準(zhǔn)系統(tǒng)在全自動(dòng)、大載荷和高精確度方面取得了一定的成就。然而，針對(duì)天平靜校準(zhǔn)過(guò)程的研究較少，在精準(zhǔn)力加載和快速?gòu)?fù)位方面還有較大的改進(jìn)空間，而二者直接關(guān)系到天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、校準(zhǔn)精確度和校準(zhǔn)效率。

除了設(shè)備本身的誤差外，校準(zhǔn)方法也會(huì)對(duì)校準(zhǔn)精確度有影響。靜校準(zhǔn)方法帶來(lái)的誤差主要有力加載系統(tǒng)的加載誤差、位姿檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差、坐標(biāo)系統(tǒng)偏移帶來(lái)的誤差和數(shù)學(xué)計(jì)算帶來(lái)的誤差[7]。因此，施力系統(tǒng)、復(fù)位系統(tǒng)、位姿檢測(cè)系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)空間坐標(biāo)之間的相對(duì)位置等四者的方案設(shè)計(jì)與選擇十分重要。

基于6-UPS型Stewart平臺(tái)復(fù)位的全自動(dòng)天平校準(zhǔn)測(cè)控系統(tǒng)是利用Stewart六自由度平臺(tái)作為復(fù)位機(jī)構(gòu)的全自動(dòng)體軸系天平校準(zhǔn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、加載頭與天平、復(fù)位系統(tǒng)、施力系統(tǒng)、位姿檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8部分組成。本文只對(duì)復(fù)位系統(tǒng)、施力系統(tǒng)、位姿檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，以及對(duì)各子系統(tǒng)之間的空間坐標(biāo)進(jìn)行定義。

1 系統(tǒng)概述

1.1 天平校準(zhǔn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

如圖1系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)(施力系統(tǒng)未畫(huà)出)所示，天平的一端通過(guò)剛性支桿安裝在6-UPS型6自由度復(fù)位平臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)上，加載頭安裝在天平的另一端，施力系統(tǒng)通過(guò)加載頭對(duì)被校天平施加校準(zhǔn)載荷。天平實(shí)為六維力傳感器，天平的校準(zhǔn)為六維力傳感器的校準(zhǔn)，以得到校準(zhǔn)矩陣。加載頭和施力系統(tǒng)用來(lái)給天平施加校準(zhǔn)力系。位姿檢測(cè)系統(tǒng)和Stewart平臺(tái)用來(lái)確保加載力系與天平相對(duì)位姿的準(zhǔn)確性。數(shù)采系統(tǒng)用來(lái)采集天平信號(hào)、加載頭位姿信號(hào)和加載力的信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)信息控制施力系統(tǒng)對(duì)天平施加的力值和控制Stewart平臺(tái)對(duì)加載頭的復(fù)位。

圖1 系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)

在校準(zhǔn)過(guò)程中，施力系統(tǒng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)對(duì)加載頭施加載荷，并通過(guò)高精度力傳感器測(cè)量所加載的力值。因力的加載，導(dǎo)致天平及尾支桿產(chǎn)生變形，加載力系坐標(biāo)與天平坐標(biāo)相對(duì)位置發(fā)生變化，利用位姿檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算出因加載力導(dǎo)致的加載頭的空間位姿變化量，Stewart平臺(tái)根據(jù)加載頭的空間位姿做出相應(yīng)調(diào)整，使加載頭與天平相對(duì)位姿復(fù)位到初始狀態(tài)，即加載力系坐標(biāo)與天平坐標(biāo)相對(duì)位置復(fù)位。當(dāng)加載力值在目標(biāo)力值誤差允許范圍之內(nèi)，且加載頭位姿處于正確空間姿態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)天平信號(hào)進(jìn)行采集，并記錄力傳感器顯示的數(shù)值和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，即完成一次天平校準(zhǔn)力加載過(guò)程。重復(fù)以上過(guò)程，求出校準(zhǔn)矩陣。系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖

1.2 復(fù)位系統(tǒng)

復(fù)位系統(tǒng)是全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，也是難點(diǎn)部分。在天平校準(zhǔn)的過(guò)程中，保持天平體軸系與加載頭體軸系空間位姿相對(duì)不變，天平受力后產(chǎn)生變形，使得加載頭體軸系產(chǎn)生位移，從而使載荷產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)換誤差[8]。復(fù)位系統(tǒng)用來(lái)使加載頭軸系與加載力系軸系相對(duì)位置保持不變。

文獻(xiàn)[5，8-10]表明：目前全自動(dòng)天平復(fù)位系統(tǒng)主要有層迭設(shè)計(jì)、正交布局6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)和Stewart六自由度平臺(tái)3種，其中層迭設(shè)計(jì)已應(yīng)用到我國(guó)某型號(hào)全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)中。

層迭設(shè)計(jì)如圖3所示，其最大的優(yōu)點(diǎn)是：6個(gè)自由度是解耦的，在復(fù)位時(shí)容易使用簡(jiǎn)單的算法達(dá)到復(fù)位的目的；其缺點(diǎn)是：機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、承載能力差，因加工和安裝造成的誤差難以補(bǔ)償。

圖3 層迭設(shè)計(jì)

正交布局6-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)如圖4所示。在角度變化很小的情況下，其運(yùn)動(dòng)可以看作是解耦的[9]。在實(shí)際應(yīng)用中，很難滿(mǎn)足正交的條件，若按解耦計(jì)算，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)固有誤差，且因不正交引起的誤差和加工與安裝造成的誤差難以補(bǔ)償。

圖4 正交布局6-SPS

6-UPS型Stewart平臺(tái)如圖5所示，該機(jī)構(gòu)為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。將其應(yīng)用到天平校準(zhǔn)系統(tǒng)中，主要特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件少，建造成本低，易于運(yùn)輸；能模塊化生產(chǎn)，適合各種機(jī)械加工方法，且易于維護(hù)；是一個(gè)耦合系統(tǒng)，適合于三維復(fù)雜曲面場(chǎng)合，精度高，其誤差補(bǔ)償只需要計(jì)算調(diào)整桿長(zhǎng)[8]。

圖5 6-UPS型Stewart

Stewart平臺(tái)應(yīng)用到天平校準(zhǔn)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足天平校準(zhǔn)系統(tǒng)大載荷、高精確度的要求。當(dāng)前，Stewart平臺(tái)的研究已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用到天平校準(zhǔn)系統(tǒng)比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，所以本文選取6-UPS型Stewart平臺(tái)作為復(fù)位系統(tǒng)。

1.3 施力系統(tǒng)

施力系統(tǒng)由16個(gè)施力單元組成，每套施力單元都由力發(fā)生器、鋼帶、高精度力傳感器和重力平衡自適應(yīng)裝置組成。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用到全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的力發(fā)生器有砝碼式、氣壓式、液壓式和機(jī)械式。機(jī)械式相比氣壓和液壓式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，控制簡(jiǎn)單；相比砝碼式，機(jī)械式更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且可實(shí)現(xiàn)力值的連續(xù)加載。本文使用機(jī)械式力發(fā)生器，它主要由伺服電機(jī)、電動(dòng)缸、阻尼彈簧減震器組成，如圖6～8所示。選用高準(zhǔn)確度的伺服電機(jī)，電機(jī)的分辨力可以達(dá)到微米級(jí)，通過(guò)彈簧產(chǎn)生的拉力最小可以精確到克[10]。

圖6 Z+向力加載單元

圖7 Z-向力加載單元

圖8 X/Y向力加載單元

為了降低因安裝誤差、加工誤差和加載頭位姿變化使鋼帶與加載頭施力基準(zhǔn)不垂直造成的對(duì)施力的影響，施力單元距離施力點(diǎn)3～5 m(盡可能遠(yuǎn)離)。施力點(diǎn)布局如圖9所示，加載頭位姿檢測(cè)如圖10所示。

圖9 施力點(diǎn)布局

由X1、X2、X3、X4模擬X向拉力和Mz，由Y1、Y2、Y3、Y4模擬Y向拉力和Mx，由Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8模擬Z向拉力和My。在加載頭處于正確位姿狀態(tài)時(shí)，加載頭軸系與力系軸系重合，在施力范圍內(nèi)，16個(gè)拉力可以模擬出空間任意組合力。

1.4 位姿檢測(cè)系統(tǒng)

位姿檢測(cè)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)校準(zhǔn)過(guò)程中加載頭的空間位姿變化，采用非接觸式測(cè)量方案。非接觸式測(cè)量可以避免接觸測(cè)量帶來(lái)的微小力加載誤差[9]。位姿檢測(cè)系統(tǒng)利用6個(gè)激光位移傳感器測(cè)量6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位移變化，解算出加載頭的空間線(xiàn)位移和角位移。激光位移傳感器的安裝采用文獻(xiàn)[11]提供的方案激光位移傳感器的布局，如圖10所示，傳感器X1、X2、X3用來(lái)測(cè)量加載頭X方向位移變化，傳感器Z1、Z2用來(lái)測(cè)量Z方向位移變化，傳感器Y1用來(lái)測(cè)量Y方向位移變化。

圖10 位姿檢測(cè)

根據(jù)激光位移傳感器的度數(shù)計(jì)算出加載頭的線(xiàn)位移為：

(1)

Δy=Δy1

(2)

(3)

角位移為：

(4)

(5)

(6)

式(1)～(6)中：Δx1、Δx2、Δx3為激光位移傳感器測(cè)的X向位移；Δy1為激光位移傳感器測(cè)的Y向位移；Δz1、Δz2為激光位移傳感器測(cè)的Z向位移；L1為X3到X1和X2安裝位置水平連線(xiàn)的距離；L2為X1和X2安裝位置水平方向的距離；L3為Z1和Z2安裝位置水平方向的距離。

2 天平校準(zhǔn)算法

2.1 施力環(huán)節(jié)

風(fēng)洞天平校準(zhǔn)是指按照事先編制的載荷表，在天平校準(zhǔn)設(shè)備上對(duì)天平施加標(biāo)準(zhǔn)載荷，采集天平信號(hào)，并計(jì)算天平各分量的輸出信號(hào)與校準(zhǔn)載荷的變化關(guān)系，即給出天平校準(zhǔn)公式[12]。天平的校準(zhǔn)方法有單元校準(zhǔn)法和多元校準(zhǔn)法[5]。在校準(zhǔn)天平前，先按照校準(zhǔn)方法編制加載表，根據(jù)加載表推算出施力系統(tǒng)中每個(gè)施力單元的加載表。

在施力開(kāi)始時(shí)先檢測(cè)加載頭位姿是否正確，若正確，則根據(jù)每個(gè)施力單元的加載表對(duì)加載頭加載載荷。在施力過(guò)程中，因施力單元距離加載點(diǎn)距離比較遠(yuǎn)，在位姿檢測(cè)系統(tǒng)的量程范圍之內(nèi)，加載頭位姿變化引起的角度變化對(duì)施力單元加載力值的大小影響很小，且完全復(fù)位后加載頭軸系與力系軸系重合，所以計(jì)算時(shí)只考慮力加載點(diǎn)線(xiàn)位移對(duì)施力單元的影響。

在加載力時(shí)，伺服電機(jī)按某速度運(yùn)行產(chǎn)生拉力，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)力傳感器測(cè)量值、加載點(diǎn)線(xiàn)位移和施力單元加載表控制伺服電機(jī)做出調(diào)整，最終按照力加載表完成力的加載。

2.2 復(fù)位環(huán)節(jié)

復(fù)位的目的是使天平校準(zhǔn)過(guò)程中加載頭軸系與加載力系軸系空間相對(duì)位置保持不變，從而避免因軸系相對(duì)位置改變而導(dǎo)致的載荷轉(zhuǎn)換誤差。天平體軸系與加載頭軸系的相對(duì)位置由安裝保證。

在復(fù)位系統(tǒng)中，6-UPS型Stewart平臺(tái)通過(guò)天平和剛性支桿與加載頭相連，加載頭因加載力產(chǎn)生空間位移，Stewart平臺(tái)根據(jù)位姿檢測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，通過(guò)合理調(diào)整6根桿的桿長(zhǎng)，即可使加載頭軸系與力系軸系恢復(fù)到初始狀態(tài)，達(dá)到復(fù)位的目的。

在實(shí)際應(yīng)用中，因被校準(zhǔn)天平剛度的變化，加載頭與6-UPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間不存在定量模型關(guān)系，6自由度機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行器位姿的不確定性導(dǎo)致很難準(zhǔn)確地推算出加載頭的位移和姿態(tài)變化與6-UPS機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿伸縮量之間的關(guān)系。文獻(xiàn)[8]表明，在復(fù)位的過(guò)程中，當(dāng)把加載力值大小和方向看作不變時(shí)，可以把加載頭與Stewart平臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)作為剛體進(jìn)行計(jì)算，采用“簡(jiǎn)化算法，多次調(diào)整”的策略，經(jīng)過(guò)相同的測(cè)量、計(jì)算、調(diào)整和計(jì)算誤差等步驟，通過(guò)3次調(diào)整即可使復(fù)位達(dá)到滿(mǎn)意的效果。

2.3 快速校準(zhǔn)算法

在天平校準(zhǔn)時(shí)，力值加載和加載頭復(fù)位同時(shí)進(jìn)行，以減少二者分步進(jìn)行導(dǎo)致的時(shí)間浪費(fèi)，提高天平校準(zhǔn)效率。本文所闡述的基于6-UPS型Stewart平臺(tái)復(fù)位的全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖11所示。天平體軸系與加載頭軸系相對(duì)位置由安裝保證，加載頭軸系和力系軸系重合，加載頭軸系Z軸與復(fù)位系統(tǒng)動(dòng)平臺(tái)軸系Z軸和靜平臺(tái)軸系Z軸和3軸重合，三者的X軸和Y軸正方向相同且平行。在加載頭軸系的X軸方向上，沿X軸負(fù)方向，依次為位姿檢測(cè)系統(tǒng)、加載頭、天平和支桿。天平安裝于加載頭空腔內(nèi)，前端與加載頭連接，后端與支桿連接，支桿與復(fù)位系統(tǒng)動(dòng)平臺(tái)連接，復(fù)位系統(tǒng)與加載頭連接。

在天平校準(zhǔn)過(guò)程中，力值加載會(huì)引起加載頭位姿變化，復(fù)位系統(tǒng)對(duì)加載頭復(fù)位會(huì)引起加載力值的變化，可見(jiàn)二者是矛盾的。它們的效率決定天平校準(zhǔn)效率，它們的精度決定天平校準(zhǔn)精度。因此，力值加載和加載頭復(fù)位是全自動(dòng)天平校準(zhǔn)系統(tǒng)的2個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖11 天平校準(zhǔn)系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

判斷天平一次力值加載校準(zhǔn)是否完成的條件為：加載力值是否已精確加載，且加載頭是否已精確復(fù)位。在位姿檢測(cè)系統(tǒng)最大量程內(nèi)，如果施力系統(tǒng)的步調(diào)與復(fù)位系統(tǒng)步調(diào)協(xié)調(diào)，那么在天平校準(zhǔn)過(guò)程中，施力系統(tǒng)只需關(guān)心加載力值是否精確，復(fù)位系統(tǒng)只需關(guān)心加載頭位姿是否正確。因此，提出“分工明確，步調(diào)協(xié)調(diào)”的控制策略。即在天平校準(zhǔn)過(guò)程中，只要加載頭測(cè)量基準(zhǔn)位于激光位移傳感器最大量程范圍內(nèi)，則施力系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前力值與設(shè)定力值進(jìn)行力加載，復(fù)位系統(tǒng)根據(jù)加載頭當(dāng)前空間位姿進(jìn)行復(fù)位，施力速度和復(fù)位速度相互協(xié)調(diào)，施力與復(fù)位就可以看成是2個(gè)同時(shí)運(yùn)行且獨(dú)立的系統(tǒng)。天平校準(zhǔn)流程如圖12所示。

在天平校準(zhǔn)開(kāi)始時(shí)判斷加載頭位姿是否正確，若不正確，復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位；若正確，施力系統(tǒng)按照力加載表施力。施力開(kāi)始后，復(fù)位系統(tǒng)根據(jù)加載頭位姿變化進(jìn)行復(fù)位，此時(shí)施力系統(tǒng)與復(fù)位系統(tǒng)處于并行狀態(tài)。施力系統(tǒng)在加載頭位姿變化量超出位姿檢測(cè)系統(tǒng)最大量程時(shí)暫停工作，否則一直工作，直到力加載完成。復(fù)位系統(tǒng)在加載頭精確復(fù)位后停止工作。力加載值和加載頭位姿都在允許的誤差范圍內(nèi)，則力加載完成。

圖12 天平校準(zhǔn)流程

根據(jù)施力單元工作原理，施力單元給加載頭所施加力的大小由式(7)得出。

F=kx+cv

(7)

式中：k為剛度系數(shù)；c為阻尼系數(shù)；x為彈簧伸長(zhǎng)量；v為彈簧端運(yùn)動(dòng)速度。因此，加載力的大小與彈簧伸長(zhǎng)量x和力加載速度v有關(guān)，施力完成后，給加載頭加載力的大小只與彈簧伸長(zhǎng)量有關(guān)。在力加載過(guò)程中，加載頭的位姿由位姿檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量計(jì)算出，力加載點(diǎn)的空間位移根據(jù)加載頭位姿變化及加載頭的幾何形狀計(jì)算出?？梢?jiàn)，施力單元所加載力值與加載頭的空間位姿之間的關(guān)系是確定的，而復(fù)位系統(tǒng)與加載頭的空間位姿之間的關(guān)系是不確定的[8]。在校準(zhǔn)過(guò)程中，加載頭角位移變化對(duì)施力單元的影響很小，施力單元只需要考慮加載頭力加載點(diǎn)的線(xiàn)位移，并保證加載力的大小即可。復(fù)位系統(tǒng)只根據(jù)加載頭位姿變化進(jìn)行復(fù)位。即施力系統(tǒng)只做力值加載的工作，復(fù)位系統(tǒng)只做復(fù)位的工作。為了消除施力與復(fù)位的矛盾關(guān)系，施力系統(tǒng)需要及時(shí)地補(bǔ)償力加載點(diǎn)位移變化對(duì)力加載值的影響，即施力系統(tǒng)與復(fù)位系統(tǒng)必須步調(diào)協(xié)調(diào)。

施力單元的目標(biāo)力值為Fl，力傳感器所測(cè)力值為Ft，設(shè)施力系統(tǒng)力加載設(shè)定速度為v0，力加載點(diǎn)線(xiàn)位移變化為Δ，根據(jù)復(fù)位規(guī)劃速度推算出的力加載點(diǎn)的復(fù)位速度為vx。加載頭空間某方向的位移為Δx,位姿檢測(cè)系統(tǒng)的最大量程為xmax,設(shè)復(fù)位設(shè)定速度為vr0。為了保持步調(diào)一致，應(yīng)具備以下速度關(guān)系：

1) 對(duì)于目標(biāo)力值Fl=0的施力單元，在校準(zhǔn)過(guò)程中只需補(bǔ)償對(duì)應(yīng)力加載點(diǎn)的線(xiàn)位移，與力傳感器顯示的力值無(wú)關(guān)，力加載速度為

vl=f(Δ,vx)

(8)

2) 對(duì)于目標(biāo)力值Fl≠0的施力單元，在校準(zhǔn)過(guò)程中，施力單元需要按照設(shè)定速度施力，且施力過(guò)程中需要補(bǔ)償對(duì)應(yīng)力加載點(diǎn)線(xiàn)位移，力加載速度為

(9)

3) 復(fù)位系統(tǒng)對(duì)應(yīng)方向的復(fù)位規(guī)劃速度為：

(10)

式(7)～(9)中：vl為力加載速度；vre為復(fù)位規(guī)劃速度；kl為力加載參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)力值Fl的大小選取，以提高施力系統(tǒng)的工作效率；kre為復(fù)位參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)力值Fl的大小選取，以保證復(fù)位系統(tǒng)的復(fù)位效率和校準(zhǔn)過(guò)程中的步調(diào)協(xié)調(diào)；f(Δ,vx)為步調(diào)協(xié)調(diào)函數(shù)，由復(fù)位系統(tǒng)的速度解算和加載頭的幾何尺寸推導(dǎo)得出，主要目的是補(bǔ)償因加載頭位姿變化造成的力加載點(diǎn)的線(xiàn)位移對(duì)施力單元的影響。

在校準(zhǔn)過(guò)程中，因加載頭空間位姿到復(fù)位系統(tǒng)的不確定性以及所用的復(fù)位算法，在選擇合適的步調(diào)協(xié)調(diào)函數(shù)的情況下，施力系統(tǒng)先達(dá)到校準(zhǔn)目標(biāo)力值，然后施力系統(tǒng)保持目標(biāo)力值，復(fù)位系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前加載頭的位姿狀態(tài)，經(jīng)過(guò)數(shù)次簡(jiǎn)單計(jì)算的復(fù)位即可達(dá)到復(fù)位目的，最終完成天平校準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

概述了基于6-UPS型Stewart平臺(tái)復(fù)位的全自動(dòng)天平校準(zhǔn)測(cè)控系統(tǒng)，對(duì)復(fù)位系統(tǒng)、施力系統(tǒng)和位姿檢測(cè)系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單闡述，定義了整套系統(tǒng)的坐標(biāo)和各系統(tǒng)坐標(biāo)間的空間位置關(guān)系，推導(dǎo)了施力環(huán)節(jié)和復(fù)位環(huán)節(jié)，提出了一種快速校準(zhǔn)算法，并提出“分工明確，步調(diào)協(xié)調(diào)”的算法策略。根據(jù)提出的算法策略，對(duì)校準(zhǔn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)，提出校準(zhǔn)過(guò)程中的步調(diào)協(xié)調(diào)函數(shù)，分析了步調(diào)函數(shù)的推導(dǎo)、組成要素和在算法中的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，因每次實(shí)驗(yàn)所用天平不一樣，復(fù)位效率還不夠理想，故后續(xù)可通過(guò)數(shù)據(jù)記錄分析同類(lèi)力組合作用下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)等加快復(fù)位效率。

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