三杆模块姿态控制机构的测试方法
专利汇可以提供三杆模块姿态控制机构的测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且三杆模 块 姿态 控制机构的测试方法，安装与测量借助全站仪完成，步骤如下：首先将全站仪安置在一个固定 基座 上，并在一定距离外的一根柱子上贴上靶标，建立 坐标系 ；每次测量前均利用全站仪对该靶标进行一次复测以确定初始 位置 ；将待测试的单元块上贴三个以上的靶标，并设置在坐标系中；然后分别测量以下三个项目：促动器的 定位 精度 ；促动器作上升下降运动后，背架和促动器本身的复位性；三个促动器同时上升一定距离后背架与未上升位置的相对转动量。本 发明 方法简单实用，解决了主动光学 天文望远镜 或设有主动主反射面的射电望远镜 中子 镜模块姿态控制机构的测试、调试方面的技术问题。，下面是三杆模块姿态控制机构的测试方法专利的具体信息内容。
1、一种三杆模块姿态控制机构的测试方法，安装与测量借助全站仪完成，步骤如下：首先将全站仪安置在一个固定基座上，并在一定距离外的一根柱子上贴上靶标，建立坐标系；每次测量前均利用全站仪对该靶标进行一次复测以确定初始位置；将待测试的单元块上贴三个以上的靶标，并设置在坐标系中；然后分别测量以下三个项目：促动器的定位精度；促动器作上升下降运动后，背架和促动器本身的复位性；三个促动器同时上升一定距离后背架与未上升位置的相对转动量。
2、 按照权利要求1所述的三杆模块姿态控制机构的测试方法，其特征 在于，所述的测试的具体步骤如下，促动器定位精度的测试：通过控制计算机发出信号让促动器运动一定的距离，在运动前、后分别 利用全站仪测出设置在促动器轴线上靶标的坐标值，求出两次坐标位置间的 距离，将此值与计算机发出的运动命令相比较即得到促动器的定位精度；重复精度的测试：先由全站仪测出单元块上各个靶标的某一初始坐标值，同时控制计算机 记录下此时促动器的位置值；用各种方式运动促动器，经过一段时间运行后让控制计算机控制促动器此时再次用全站仪测出各个靶标的坐标值；比较两次测量数据的差值即得出促动器的重复精度；背架平行上升后的转动测试：首先测出单元块上3个靶标A!， Bp d在初始位置时的坐标； 然后将3个促动器都上升到实验模型升高的极限位置； 在此位置测出3个靶标的坐标值；利用测出的两组坐标值，考察由3个靶标组成的AA^iQ在两个位置的 相互关系，计算出背架在此两个位置是否相互平行，同时通过计算AA^iQ 的3条边在这两个位置水平投影对Y轴的夹角，比较出背架在这两个位置的 相对旋转量；所述的单元块上的靶标设置方法是：在促动器轴线上放置3个靶标，对 应球节点上放置3个靶标。
三杆模块姿态控制机构的测试方法
技术领域
天文望远镜的口径越大，获取的天体信息就越多，所以建造巨大的天文 望远镜一直是天文学家不断追求的目标，但是随着望远镜口径的加大，建造 时的困难会呈指数式变大，以至无法建造。现有技术采用拼接式的大型望远
镜技术解决这一矛盾，即由若干块"子镜"拼接成大型天文望远镜；拼接结 构中的各子镜在控制系统操纵下同时动作，可以形成整个镜面的形变，达到 天文观测的需要，这一技术运用在光学波段的天文望远镜上即构成主动光学 天文望远镜。如运用在无线电波段的射电望远镜上就成为主动主反射面的射 电望远镜。对于子镜位置和姿态的控制，是该技术中的重要课题。
决定一个空间刚体的位置和姿态的参数共有六个，其中三个参数决定其 在空间的位置，另外三个参数决定其在空间的姿态。对于六自由度的机构如 Stewart平台，由于具有六个主动输入构件，因此在其运动范围内六个位姿参 数是由六个促动器完全控制的。第99228295.0号中国实用新型专利公开了 一 种模块姿态控制机构，是只有三个主动构件的机构，该机构的空间位姿参数 仍然为六个，但由于只有三个促动器，因此输入的运动参数只有三个。也就 是说，六个位姿参数中只有三个是由输入运动参数决定的，另外三个参数是不独立的，它们由机构的约束关系决定。参照图1:该机构的特殊空间约束 关系有两个； 一是构件l, 2, 3的轴线均相交于一点，二是构件4， 5， 6按 120。角分布在一个平面内，同时也相交于一点。由于有这两个特殊的约束关 系，通过3个起始构件输入运动就可以控制刚体的空间运动位置和姿态。
把这种结构应用到实际的天文望远镜上，还需要解决大量的技术问题， 其中之一就是该机构的测试与调试方面的技术问题。而现有技术中没有这方 面的现成4支术。 发明内容
为了完成上述技术课题，本发明提供一种三杆模块姿态控制机构的测试 方法，该方法可以实现对第99228295.0号中国实用新型专利的模块姿态控制 机构的测试工作，以使其达到在天文望远镜中实际应用的要求。
完成上述发明任务的方案是：三杆模块姿态控制机构的测试方法，安装 与测量借助全站仪完成，步骤如下：
首先将全站仪安置在一个固定基座上，并在一定距离外的一根柱子上贴 上靶标，建立坐标系；
每次测量前均利用全站仪对该靶标进行一次复测以确定初始位置；
将待测试的单元块上贴三个以上的靶标，并设置在坐标系中；
然后分别测量以下三个项目：
促动器的定位精度；
促动器作上升下降运动后，背架和促动器本身的复位性； 三个促动器同时上升一定距离后，背架与未上升位置的相对转动量。 以上方案中所述的全站仪与贴靶标柱子的"一定距离"是指：在全站仪望远镜可清楚分辨靶标的距离内。
单元块上的靶标数量在理论上只要三个即可，多设可以改善测量的重复 性。靶标安置在六角型单元块的三个角上，构成一个三角型。
以上步骤中的三个测试项目分别详述如下： 促动器定位精度的测试：
通过控制计算机发出信号让促动器运动一定的距离，在运动前、后分别 利用全站仪测出设置在促动器轴线上靶标的坐标值，求出两次坐标位置间的 距离，将此值与计算机发出的运动命令相比较即可得到促动器的定位精度。
重复精度的测试：
先由全站仪测出单元块上各靶标的某一初始坐标值，同时控制计算机记
录下此时促动器的位置值；
用各种方式运动促动器：有3台依次开动、或三台一起开动、或两台先
开一台后开，经过一段时间运行后让控制计算机控制促动器回到起始位置； 此时再次用全站仪测出各个靶标的坐标值； 比较两次测量数据的差值即可看出促动器的重复精度。 背架平行上升后的转动测试（单元块背架的空间位姿参数为六个，由于
三个促动器仅控制其中三个位置参数。单元块在运动后可能会产生一个微小
的旋转，在实验中将对此旋转量进行测量）：
首先测出单元块上3个靶标A,, B,, C,在初始位置时的坐标；
然后将3个促动器都上升到实验模型升高的极限位置；
在此位置测出3个靶标的坐标值（因为3个促动器是等距离上升，所以
背架在这两个位置理论上是平行的）；利用测出的两组坐标值，考察由3个靶标组成的AA,B,d在两个位置的 相互关系，可以很方便地计算出背架在此两个位置是否相互平行，同时通过 计算AA,BiQ的3条边在这两个位置水平投影对Y轴的夹角即可以比较背 架在这两个位置的相对旋转量。
本发明上述方案中的运动学分析：
这是一个3自由度的空间并联机构。该机构由3个相同的独立支链组成。 在每个支链中促动器固定在基座上，促动器推动滑块沿导轨作上下运动构成 移动副（简称P)。滑块上端与一个球铰相连构成一个球面副（简称S)。球 面副与背架间通过一个移动副相连接。因此该空间机构为3—PSP型空间并 联机构。在此机构中，基座作为定平台，背架为动平台。该机构共有8个构 ^牛，三个3求面副，六个移动副。
根据Kutzbach grubler公式，机构的自由度可由下式计算 M"O一g —+ (1) 式中 M—机构自由度数 d —环路阶数 n —构件数 g —运动副凄史
fi 一第i个运动副的自由度数 根据上式可得机构自由度 M=6(8-9-1)+(3x3+lx3+lx3) =3
该机构的自由度数是3个，而构件1， 2, 3是3个主动输入的起始构件， 起始构件数与自由度数相等，因此该机构可以做受控运动。本发明方法简单实用，解决了主动光学天文望远镜或设有主动主反射面 的射电望远镜中子镜模块姿态控制机构的测试、调试方面的技术问题。 附图说明
图1为模块姿态控制系统机构原理图； 图2为单元模块姿态控制系统结构示意图； 图3单元块在坐标系中的位置示意图。 具体实施方式
实施例1,我国大射电望远镜"FAST"主动主反射面预研究中，用于控 制主动反射面单元块运动的"三杆模块姿态控制机构"的测试。
参照图2、图3:三杆模块姿态控制机构实验装置的安装与测量是借助全 站仪完成的。首先将全站仪安置在图中7位置的固定基座上，并在约42m外 的一根柱子上贴上靶标，建立了坐标系。单元块8在坐标系中的位置见图3, 9表示被测点。每次测量前均利用全站仪对该靶标进行一次复测以确定初始 位置。主要测量三个项目。 一是促动器的定位精度；二是促动器上升下降运 动后背架和促动器本身的复位性；三是三个促动器同时上升一定距离后背架 与未上升位置的相对转动。
在促动器轴线上放置了 3个靶标A, B, C，对应球节点上分別放置了 3 个靶标分别为Al ， B1 ， C1 。在各种状态下对6个靶标进行了测量。 促动器定位精度的测试
促动器定位精度的测试是通过控制计算机发出信号让促动器运动 一 定 的距离。在运动前后利用全站仪测出设置在促动器轴线上耙标的坐标值，求 出两次坐标位置间的距离，将此值与计算机发出的运动命令相比较即可得到促动器的定位精度。空间任意两点M， （Xl, y!, z!)， M2(x2, y2, z2)间的 距离可以由下列公式求出：
表la、 lb分别是A促动器由初始位置上升80mm、 160mm、 240mm以 及B促动器由初始位置升到240mm四种工作状态下的误差值。由于C促动 器轴线革巴标正好被背架的球节点阻挡，未能测到该促动器的轴线运动数据。
表la A促动器运动的精度测试
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