2.2    調(diào)姿實驗平臺運動控制的實現(xiàn)
        在本調(diào)姿實驗平臺的手動控制模式中,根據(jù)工藝要求的不同,手輪功能有兩種不同的驅(qū)動對象:¹操作對象為現(xiàn)場設(shè)備,即驅(qū)動單個三坐標支撐機構(gòu)沿其軸向運動;º操作對象為剛體,即協(xié)同控制所有軸實現(xiàn)剛體的位置姿態(tài)調(diào)整。
2.2.1    現(xiàn)場設(shè)備的運動控制
        驅(qū)動單個三坐標支撐機構(gòu)沿其軸向運動時,將單個采樣周期內(nèi)采集的脈沖增量轉(zhuǎn)化為電機運動的速度值進行運動控制[9]?？紤]到操作者不能精確的控制每個采樣周期內(nèi)的脈沖增量,從而引起電機不必要的頻繁加速與減速運動,本研究將采樣周期內(nèi)的脈沖增量最小值與最大值之間均勻劃分為若干區(qū)間,每個區(qū)間內(nèi)取其平均值。例如在本實驗平臺中,單個采樣周期內(nèi)脈沖增量范圍為(-max(n),max(n)),將其均勻劃分為m個區(qū)間,若采樣脈沖數(shù)n落在某個區(qū)間,則處理后的采樣脈沖增量f(n)為該區(qū)間的某一特定值,通常選中間值。
        最大脈沖數(shù)max(n)根據(jù)采樣時間及操作者的操作方式而定。
2.2.2    剛體姿態(tài)的運動控制
        當驅(qū)動多軸同步協(xié)調(diào)運動時,需對各運動軸進行精確的位置控制,從而保證剛體的幾何特性。否則三坐標支撐機構(gòu)在運動過程中會出現(xiàn)對剛體的拉扯或者擠壓的現(xiàn)象,這樣就造成了調(diào)整精度的下降,甚至會損壞剛體。本系統(tǒng)采用了位置-時間的運動模式(position-timemotion),簡稱PT運動,它是指將剛體從當前位姿到目標位姿的運動軌跡離散為若干點,并且確保兩點之間的位姿變換的絕對值小于剛體的調(diào)姿精度。每個點就代表一個剛體的位姿,而剛體位姿對應(yīng)著一組所有相關(guān)運動軸的運動位置,從前一點到后一點,每個運動軸的位置差除以各自的額定速度即可求出運動時間,取最大值作為這兩點之間的時間差,即每個點也對應(yīng)一個時間值。然后求出所有點上的時間值與所有相關(guān)運動軸的運動位置,并將這些數(shù)據(jù)傳給運動控制卡,它就會精確控制各相關(guān)運動軸在每個時間點上運動到指定位置,從而完成剛體的姿態(tài)調(diào)整。
3    驗證與分析
        3.1單個定位器的運動控制根據(jù)本手持單元上的/上翻0、/下翻0功能按鍵操作光標行上下移動選擇定位器(PO-GO),通過/進入0按鍵選擇查看當前光標行所在設(shè)備的位置信息,通過右邊的方向選擇旋鈕選擇要所要操作的軸向,利用左邊的倍乘旋鈕選擇脈沖倍乘參數(shù),按下左右脈沖使能開關(guān),即可實現(xiàn)設(shè)備單軸的操作。
        為驗證本調(diào)姿系統(tǒng)手輪模塊功能的跟隨特性,本研究作了如下實驗。
        在利用手持單元對三坐標支撐機構(gòu)運動的速度控制中,操作者由慢到快發(fā)送脈沖,驅(qū)動單軸運動,并實時采集設(shè)備的實際速度與理論速度數(shù)據(jù),繪制成速度曲線,從圖中明顯反映出單軸運動的跟隨特性,并且速度值呈階梯狀變化,有效地避免了頻繁的加減速運動。本實驗的采樣周期為200ms。
3.2    剛體的位置姿態(tài)控制
        在調(diào)姿階段,手輪界面通過右邊的方向選擇旋鈕選擇要所要操作的運動方向,利用左邊的倍乘旋鈕選擇脈沖倍乘參數(shù),按下左右脈沖使能開關(guān),即可發(fā)送脈沖設(shè)定在該方向所要運動的距離或旋轉(zhuǎn)的角度,設(shè)定好之后,按下/運動0按鍵,即可實現(xiàn)剛體的位姿變化。
4    結(jié)束語
        本研究提出的大型剛體調(diào)姿實驗平臺手輪功能的實現(xiàn)方法,使得操作者在工作現(xiàn)場,通過一部手持操作單元,即可以便捷的實現(xiàn)對于實驗平臺中的所有三坐標支撐機構(gòu)的軸向速度運動控制,又可以實現(xiàn)多定位器協(xié)同運動控制以完成剛體位姿調(diào)整。該手輪功能模塊在大型剛體調(diào)姿實驗平臺系統(tǒng)已得到充分的驗證與使用。具有很強的工程應(yīng)用價值,并對并聯(lián)機床的手輪功能開發(fā)也具有一定的指導意義。