(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置であって、
並列プラットフォーム機構、ＣＣＤカメラ視覚測定システム、位置トレース・フィードバック制御装置を含み、
前記並列プラットフォーム機構は、静的プラットフォーム（４）と、静的プラットフォーム（４）の上方に設置される可動プラットフォーム（３）と、３台の超音波リニアモータ（１）と、超音波リニアモータの駆動器とを含み、可動プラットフォーム（３）は、それぞれ、正三角形に可動プラットフォーム（３）の外辺縁に分布する３つの回転軸を有し、３台の超音波リニアモータ（１）は、それぞれ、正三角形に静的プラットフォーム（４）の辺縁箇所に分布して取り付けられ、それぞれの超音波リニアモータ（１）に取り付けられた回動軸（１０）の軸端は、それぞれ、１本のフォロワーレバー（２）を介して可動プラットフォーム（３）の１つの回転軸に接続し、それぞれの超音波リニアモータ（１）には、それぞれ、線形格子エンコーダ（５）が設けられており、
１台の超音波リニアモータ（１）、１本のフォロワーレバー（２）及び可動プラットフォーム（３）の１つの回転軸は、１つの並列分岐を構成し、
３台の超音波リニアモータ（１）は、協力してフォロワーレバー（２）を駆動することにより、可動プラットフォーム（３）を目標位置まで移動して位置決めし、
超音波リニアモータ（１）は、運動過程において、線形格子エンコーダ（５）を駆動して運動させ、モータ（１）の実際位置を検出し、
可動プラットフォーム（３）には、視覚検出特徴物とし、２つの直線状に分布する、青色レーザーをフォーカスする第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）が取り付けられ、
前記ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、可動プラットフォーム（３）の上方に置かれるＣＣＤカメラ（１１）と、ＣＣＤカメラ（１１）の端部に取り付けられるレンズ（６）と、レンズ（６）一側に設けられるカメラ光源（９）と、ＵＳＢインターフェイスと、コンピュータとを含み、前記ＣＣＤカメラ（１１）は、ＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに接続し、
レンズ（６）は、垂直して可動プラットフォーム（３）に対向し、レンズ（６）の中心点と可動プラットフォーム（３）の原点とを重合させ、
前記位置トレース・フィードバック制御装置は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュール及びＤ／ＡＣインターフェイスを有するＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器を含み、前記Ｄ／ＡＣインターフェイスは、超音波リニアモータの駆動器に接続し、それぞれの線形格子エンコーダ（５）は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールに接続し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールは、コンピュータに接続し、コンピュータは、Ｄ／ＡＣインターフェイスに接続していることを特徴とする視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置。
【請求項２】
前記ＣＣＤカメラ（１１）は、さらに、支持機構を有し、該支持機構は、可動関節を有するブラケット（７）とブラケット（７）を固定するための磁性ベース（１２）を含み、前記ＣＣＤカメラ（１１）は、ブラケット（７）の端部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置。
【請求項３】
（一）ＣＣＤカメラ視覚測定ステップ
ＣＣＤカメラ（１１）は、可動プラットフォーム（３）の画像信号を撮影して取得し、かつＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、
コンピュータが画像信号を取得した後に、画像処理を行って、可動プラットフォーム（３）における第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）の特徴を抽出し、計算して座標が得られ、
第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）の座標により可動プラットフォーム（３）が運動する平行移動量Δx，Δy及び回動角度Δθを計算し、
可動プラットフォーム（３）の２つの平行移動の変位値Δx，Δyおよび１つの回動角度値Δθは、以下の公式により計算され、
第１点光源標識物（８−１）の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物（８−２）の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっており、
可動プラットフォーム（３）の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の負方向へ運動することを示し、
可動プラットフォーム（３）の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）が反時計回りに回動することを示し、
（二）並列プラットフォーム位置追跡測定フィードバック制御ステップ
第１、超音波リニアモータ（１）が超音波リニアモータ駆動器が伝送する駆動信号を受信した後に、フォロワーレバー（２）により、可動プラットフォーム（３）を目標位置に位置決めした後、可動プラットフォーム（３）は、位置及び姿勢角には誤差があり、
第２、超音波リニアモータ（１）は、線形格子エンコーダ（５）を駆動し、関節が運動する実際位置を検出し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスによりコンピュータにフィードバックされ、実際位置と所望位置とが差分して偏差信号を発生し、偏差信号が相応する位置制御アルゴリズムにより制御信号を発生し、制御信号は、Ｄ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、それにより、関節が所望位置に運動し、
第３、ＣＣＤカメラ（１１）は、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を取得し、
第１点光源標識物（８−１）の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物（８−２）の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっており、
可動プラットフォーム（３）の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の負方向へ運動することを示し、
可動プラットフォーム（３）の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）が反時計回りに回動することを示し、
第４、コンピュータが可動プラットフォーム（３）の位置及び姿勢角の誤差を計算した後、関節駆動量を補正し、補正した後の関節制御信号がＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、それにより、可動プラットフォーム（３）を所望の姿勢で所望位置まで運動させ、
（三）可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差計算ステップ
第１、画像に対して、最適閾値セグメンテーションを行って二値化画像が得られ、
第２、二値化画像に対して、連結領域解析を行い、連結領域面積特徴に基いて第１光源標識物（８−１）及び第２光源標識物（８−２）を弁別し、かつ小面積連結領域の干渉を除外し、
第３、モーメント法により、それぞれ、第１光源標識物（８−1）及び第２光源標識物（８−２）が位置する連結領域の画像中心座標を求め、具体的な計算公式は、以下の通りであり、
二次元有界画像関数f(x,y)は、そのj+kモーメントが
【数１】
0006424281.tif 000005
であり、二値画像質量分布が均一的であり、そのため、その質量中心と画像中心とが重合し、画像における物体が対応するピクセル位置座標が(xi+yj) (i=0,1,…n-1; j=0,1,…m-1)であると、x=M10/M00、y=M01/M00であり、
第４、撮影した第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）の座標情報を取得した後に、以下の公式により、可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を計算し、
第１点光源標識物（８−１）の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物（８−２）の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後に、ベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっており、
可動プラットフォーム（３）の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の負方向へ運動することを示し、
可動プラットフォーム（３）の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォームが反時計回りに回動することを示すことを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置の制御方法。
【請求項４】
線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップと、ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップとを含み、
ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップにおいて、
ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォーム（３）の位置及び姿勢角の誤差を計算し、
第１点光源標識物（８−１）の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物（８−２）の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動前に、第１点光源標識物（８−１）及び第２点光源標識物（８−２）は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっており、
可動プラットフォーム（３）の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）がｙ軸の負方向へ運動することを示し、
可動プラットフォーム（３）の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム（３）が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム（３）が反時計回りに回動することを示し、
線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップにおいて
超音波リニアモータは、線形格子エンコーダを駆動し、測定した実際位置がＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のインクリメンタルエンコーダインターフェイスを介してコンピュータにフィードバックし、コンピュータが関節位置決め制御アルゴリズムを実行し、関節制御駆動信号を発生し、Ｄｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、関節を所望位置に達させることを特徴とする請求項３に記載の視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面並列プラットフォーム位置測定及び追跡制御に関し、特に、視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密位置決めプラットフォームは、精密操作、精密製造、精密測定分野における重要な構成部分である。従来の精密位置決めプラットフォームは、通常、圧電セラミックスにより駆動されるフレキシブル機構構造であり、精度が高く、応答時間が速いというメリットを有する。しかし、その固有のストロークが短い欠点なのでその使用範囲を制限する。現在、技術の発展により、そのスケールを超えて使用する場合がますます多くなり、ストロークが大きく、精度が高いというのは、精密位置決めプラットフォームのボトルネックになっており、大きなストロークの目標を実現するために、マクロ・マイクロ結合方法が提出される。マクロ・マイクロ結合方法は、マイクロ移動プラットフォームをマクロ移動プラットフォームに置かれ、ストロークが大きいマクロ移動プラットフォームにより、略に位置決めし、その後に、マイクロ移動の精密位置決めプラットフォームにより精密に位置決めする。このような目標を実現するために、マクロ移動プラットフォームの位置決め精度は、必ず、マイクロ移動プラットフォームの作業空間にあり、それは、マクロ移動プラットフォームの位置決め精度が高く要求される。適当なセンサがないので、従来の並列プラットフォームは、いずれも、半閉ループの位置決めプラットフォームであり、つまり、関節閉ループのみを有するプラットフォームである。実際の応用において、加工誤差、組立誤差、関節隙間、摩擦、弾性変形などの各種の不確定的な要素が広く存在し、並列プラットフォームの関節が正確に位置決めすることができるが、プラットフォームの末端に伝達した後に、各種の前記誤差を導入してしまい、そのため、単に関節の位置決め精度ではなく、必ず、末端の位置決め精度を保証する。
【０００３】
現在、平面並列プラットフォームの末端フィードバックに用いられる平面３自由度（２つの変更移動、１つの回動）を測定することができるセンサは、存在していない。平面３自由度の誤差を正確に測定するために、３つの一方向センサ、例えばレーザー変位センサを採用することができ、一定の配布で測定した後にプラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を測定するが、それは、機構全体の体積を増加してしまい、それにより、機構は、例えば、走査型電子顕微鏡のキャビティなどのサイズが制限される場合に応用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、平面並列機構が適当な平面３自由度測定センサを有しない問題及び不足を克服するために、視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置及びその方法を提供することである。本発明は、ＣＣＤカメラ視覚測定システムを採用して、かつ位置トレース・フィードバック制御装置を結び合わせてセンサとし、画像処理測定の方法により平面３自由度の測定問題を解決することができるだけでなく、末端位置及び姿勢角のリアルタイムなフィードバックを実現することもでき、並列プラットフォームの全閉ループ制御を実現し、平面並列位置決めプラットフォームの末端精度の向上に対して、顕著な作用を有する。かつ、ＣＣＤカメラ視覚測定デバイスは、ＣＣＤカメラ、レンズ、光源などのデバイスのみが必要であり、構成が簡単であり、体積が小さく、空間サイズが狭い場合に集積することに適合する。本発明は、可動プラットフォームがミリレベルのストロークでサブミクロンレベルの位置決め精度に達することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は下記の技術案により実現される。
【０００６】
視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置であって、
並列プラットフォーム機構、ＣＣＤカメラ視覚測定システム、位置トレース・フィードバック制御装置を含む。
【０００７】
前記並列プラットフォーム機構は、静的プラットフォーム４と、静的プラットフォーム４の上方に設置される可動プラットフォーム３と、３台の超音波リニアモータ１と、超音波リニアモータの駆動器とを含み、可動プラットフォーム３は、それぞれ、正三角形に可動プラットフォーム３の外辺縁に分布する３つの回転軸を有する。３台の超音波リニアモータ１は、それぞれ、正三角形に静的プラットフォーム４の辺縁箇所に分布して取り付けられる。それぞれの超音波リニアモータ１に取り付けられた回動軸１０の軸端は、それぞれ、１本のフォロワーレバー２を介して可動プラットフォーム３の１つの回転軸に接続する。それぞれの超音波リニアモータ１には、それぞれ、線形格子エンコーダ５が設けられている。
【０００８】
１台の超音波リニアモータ１、１本のフォロワーレバー２及び可動プラットフォーム３の１つの回転軸は、１つの並列分岐を構成する。
【０００９】
３台の超音波リニアモータ１は、協力してフォロワーレバー２を駆動することにより、可動プラットフォーム３を目標位置まで移動して位置決めする。
【００１０】
超音波リニアモータ１は、運動過程において、線形格子エンコーダ５を駆動して運動させ、モータ１の実際位置を検出する。
【００１１】
可動プラットフォーム３には、視覚検出特徴物とし、２つの直線状に分布する、青色レーザーをフォーカスする第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２が取り付けられている。
【００１２】
前記ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、可動プラットフォーム３の上方に置かれるＣＣＤカメラ１１と、ＣＣＤカメラ１１の端部に取り付けられるレンズ６と、レンズ６一側に設けられるカメラ光源９と、ＵＳＢインターフェイスと、コンピュータとを含み、前記ＣＣＤカメラ１１は、ＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに接続する。
【００１３】
レンズ６は、垂直して可動プラットフォーム３に対向し、レンズ６の中心点と可動プラットフォーム３の原点とを重合させる。
【００１４】
前記位置トレース・フィードバック制御装置は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュール及びＤ／ＡＣインターフェイスを有するＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器を含み、前記Ｄ／ＡＣインターフェイスは、超音波リニアモータの駆動器に接続し、それぞれの線形格子エンコーダ５は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールに接続し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールは、コンピュータに接続し、コンピュータは、Ｄ／ＡＣインターフェイスに接続している。
【００１５】
前記ＣＣＤカメラ１１は、さらに、支持機構を有し、該支持機構は、可動関節を有するブラケット７とブラケット７を固定するための磁性ベース１２を含み、前記ＣＣＤカメラ１１は、ブラケット７の端部に固定されている。
【００１６】
上記視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置の制御方法は、以下の通りである。
【００１７】
（一）ＣＣＤカメラ視覚測定ステップ
ＣＣＤカメラ１１は、可動プラットフォーム３の画像信号を撮影して取得し、かつＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送する。
【００１８】
コンピュータが画像信号を取得した後に、画像処理を行って、可動プラットフォーム３における第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の特徴を抽出し、計算して座標が得られる。
【００１９】
第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標により可動プラットフォーム３が運動する平行移動量Δx，Δy及び回動角度Δθを計算する。
【００２０】
可動プラットフォーム３の２つの平行移動の変位値Δx，Δyおよび１つの回動角度値Δθは、以下の公式により計算される。
【００２１】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００２２】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００２３】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００２４】
（二）並列プラットフォーム位置追跡測定フィードバック制御ステップ
第１、超音波リニアモータ１が超音波リニアモータ駆動器が伝送する駆動信号を受信した後に、フォロワーレバー２により、可動プラットフォーム３を目標位置に位置決めした後、可動プラットフォーム３は、位置及び姿勢角には誤差がある。
【００２５】
第２、超音波リニアモータ１は、線形格子エンコーダ５を駆動し、関節が運動する実際位置を検出し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスによりコンピュータにフィードバックされ、実際位置と所望位置とが差分して偏差信号を発生し、偏差信号が相応する位置制御アルゴリズムにより制御信号を発生し、制御信号は、Ｄ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、それにより、関節が正確に所望位置に運動する。
【００２６】
第３、ＣＣＤカメラ１１は、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を取得する。
【００２７】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００２８】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００２９】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただしS・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００３０】
第４、コンピュータが可動プラットフォーム３の位置及び姿勢角の誤差を計算した後、関節駆動量を補正し、補正した後の関節制御信号がＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、それにより、可動プラットフォーム３を所望の姿勢で所望位置まで運動させる。
【００３１】
（三）可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差計算ステップ
第１、画像に対して二値化処理を行い、第１点光源標識物８−１、第２点光源標識物８−２の境界及び領域情報が得られ、
第２、二値化した画像信号は、質量中心法によりそのｘ，ｙ座標を求め、計算公式は、以下の通りである。
【００３２】
二次元有界画像関数f(x,y)は、そのj+kモーメントが
【数１】
0006424281.tif 000002
であり、二値画像質量分布が均一的であり、その質量中心と画像中心とが重合し、画像における物体が対応するピクセル位置座標が(xi+yj)(i=0,1,…n-1; j=0,1,…m-1)であると、x=M10/M00、y=M01/M00である。
【００３３】
第３、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得した後に、以下の公式により、可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を計算する。
【００３４】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後に、ベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００３５】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００３６】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォームが反時計回りに回動することを示す。
【００３７】
第４、モーメント不変特徴に基いて、２次中心モーメントを用いて姿勢角を計算した後、第３ステップにて計算した姿勢角と平均値演算を行い、姿勢角の誤差を補正し、画像処理の姿勢角は、以下の公式により計算される。
【００３８】
中心モーメントが
【数２】
0006424281.tif 000003
に定義され、２次中心モーメントM’11が最も小さくなる回転角θ=(1/2)×arctan{2M’11/(M’20-M’02)}である。
【００３９】
上記制御方法は、さらに、線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップと、ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップとを含む。
【００４０】
ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップにおいて、
ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォーム３の位置及び姿勢角の誤差を計算する。
【００４１】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物（８−２）は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００４２】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００４３】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００４４】
線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップにおいて
超音波リニアモータは、線形格子エンコーダを駆動し、測定した実際位置がＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のインクリメンタルエンコーダインターフェイスを介してコンピュータにフィードバックし、コンピュータが関節位置決め制御アルゴリズムを実行し、関節制御駆動信号を発生し、Ｄｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、関節を所望位置に達させる。
【００４５】
本発明は、ＣＣＤカメラ視覚測定システムを利用して、位置トレース・フィードバック制御装置を結び合わせてセンサとして、少なくとも、以下のメリット及び効果を有する。
【００４６】
センサが可動プラットフォーム末端の位置及び姿勢角の誤差を検出することは、非接触式測定であり、機構が小さく、コンパクトであり、構成の付加質量を増加せず、構成特徴を改変しなく、測定精度が高く、サンプリング周波数が高く、動的応答が速いメリットを有する。
【００４７】
自身がもう視覚デバイスを有する使用形態の場合、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）のキャビティに集積しやすい。
【００４８】
点光源標識物を採用してカメラ光源（ＬＥＤ無影灯）と配合して撮影し、イメージング効果がよく、画像処理の難しさを簡易化させ、画像処理の速度を向上する。
【００４９】
位置トレース・フィードバック制御装置は、二重閉ループ装置であり、駆動関節閉ループを有するだけでなく、さらに、末端閉ループを有し、可動プラットフォーム末端の位置決め精度を顕著に向上することができる。
【００５０】
ＣＣＤカメラ視覚測定デバイスをセンサとすることは、非接触式測定であり、機構が小さく、コンパクトであり、構成の付加質量を増加せず、構成特徴を改変しなく、測定精度が高く、サンプリング周波数が高く、動的応答が速いメリットを有する。かつ、２つの平行移動自由度及び１つの回動自由度を同時に測定することができる。
【００５１】
ＣＣＤカメラは、垂直して、可動プラットフォームに対向して撮影し、撮影画像が画像処理アルゴリズムによりリアルタイムに可動プラットフォームにおける相応する標識物の位置を測定し、測定に用いられることができるだけでなく、可動プラットフォーム末端位置のリアルタイムなフィードバックを実現することもでき、全閉ループシステムを構成する。高速、高解像度のＣＣＤカメラを採用し、動的軌道追跡過程においてピクセルを採用して位置決めし、静的点安定化の情況でサブピクセルを採用して位置決めし、並列プラットフォームの位置を正確に追跡する目的を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明に係る視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置の全体構成を示す模式図である。ただし、点線が電気信号接続図である。
【図２】図２は、図１の正面図である。
【図３】図３は、図１の上面図である。
【図４】図４は、可動プラットフォームにおける第１点光源標識物８−１、第２点光源標識物８−２のＣＣＤカメラの視野における直線分布を示す。
【図５】図５は、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の運動前後の位置変化関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、具体的な実施例を結び合わせて、さらに、本発明を具体的に説明する。
【００５４】
実施例
図１乃至５に示すように、本発明に係る視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置は、並列プラットフォーム機構、ＣＣＤカメラ視覚測定システム、位置トレース・フィードバック制御装置を含む。
【００５５】
前記並列プラットフォーム機構は、静的プラットフォーム４と、静的プラットフォーム４の上方に設置される可動プラットフォーム３と、３台の超音波リニアモータ１と、超音波リニアモータの駆動器とを含む。可動プラットフォーム３は、それぞれ、正三角形に可動プラットフォーム３の外辺縁に分布する３つの回転軸を有する。３台の超音波リニアモータ１は、それぞれ、正三角形に静的プラットフォーム４の辺縁箇所に分布して取り付けられる。それぞれの超音波リニアモータ１に取り付けられた回動軸１０の軸端は、それぞれ、１本のフォロワーレバー２を介して可動プラットフォーム３の１つの回転軸に接続する。それぞれの超音波リニアモータ１には、それぞれ、線形格子エンコーダ５が設けられている。
【００５６】
１台の超音波リニアモータ１、１本のフォロワーレバー２及び可動プラットフォーム３の１つの回転軸は、１つの並列分岐を構成し、合計３つの並列分岐を有する。
【００５７】
３台の超音波リニアモータ１は、協力してフォロワーレバー２を駆動することにより、可動プラットフォーム３を目標位置まで移動して位置決めする。
【００５８】
超音波リニアモータ１は、運動過程において、線形格子エンコーダ５を駆動して運動させ、モータ１の実際位置を検出する。
【００５９】
可動プラットフォーム３には、視覚検出特徴物とし、２つの直線状に分布する、青色レーザーをフォーカスする第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２が取り付けられている。
【００６０】
前記ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、可動プラットフォーム３の上方に置かれるＣＣＤカメラ１１と、ＣＣＤカメラ１１の端部に取り付けられるレンズ６と、レンズ６一側に設けられるカメラ光源９と、ＵＳＢインターフェイスと、コンピュータとを含み、前記ＣＣＤカメラ１１は、ＵＳＢ（３．０）を介してコンピュータに接続する。
【００６１】
レンズ６は、垂直して可動プラットフォーム３に対向し、レンズ６の中心点と可動プラットフォーム３の原点とを重合させる。
【００６２】
前記位置トレース・フィードバック制御装置は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュール及びＤ／ＡＣインターフェイスを有するＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器を含み、前記Ｄ／ＡＣインターフェイスは、超音波リニアモータの駆動器に接続し、それぞれの線形格子エンコーダ５は、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールに接続し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスモジュールは、コンピュータに接続し、コンピュータは、Ｄ／ＡＣインターフェイスに接続している。
【００６３】
前記ＣＣＤカメラ１１は、さらに、支持機構を有し、該支持機構は、可動関節を有するブラケット７とブラケット７を固定するための磁性ベース１２を含み、前記ＣＣＤカメラ１１は、ブラケット７の端部に固定されている。
【００６４】
上記視覚デバイスをセンサとする並列プラットフォーム追跡制御装置の制御方法は、以下の通りである。
【００６５】
（一）ＣＣＤカメラ視覚測定ステップ
ＣＣＤカメラ１１は、可動プラットフォーム３の画像信号を撮影して取得し、かつＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送する。
【００６６】
コンピュータが画像信号を取得した後に、画像処理を行って、可動プラットフォーム３における第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の特徴を抽出し、計算して座標が得られる。
【００６７】
第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標により可動プラットフォーム３が運動する平行移動量Δx，Δy及び回動角度Δθを計算する。
【００６８】
可動プラットフォーム３の２つの平行移動の変位値Δx，Δyおよび１つの回動角度値Δθは、以下の公式により計算される。
【００６９】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００７０】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００７１】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００７２】
（二）並列プラットフォーム位置追跡測定フィードバック制御ステップ
第１、超音波リニアモータ１が超音波リニアモータ駆動器が伝送する駆動信号を受信した後に、フォロワーレバー２により、可動プラットフォーム３を目標位置に位置決めした後、可動プラットフォーム３は、位置及び姿勢角には誤差がある。
【００７３】
第２、超音波リニアモータ１は、線形格子エンコーダ５を駆動し、関節が運動する実際位置を検出し、インクリメンタルエンコーダインターフェイスによりコンピュータにフィードバックされ、実際位置と所望位置とが差分して偏差信号を発生し、偏差信号が相応する位置制御アルゴリズムにより制御信号を発生し、制御信号は、Ｄ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し（駆動器が１６０ｋＨｚの交流高電圧を発生する）、モータを駆動して運動させ、それにより、関節が正確に所望位置に運動する。
【００７４】
第３、ＣＣＤカメラ１１は、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を取得する。
【００７５】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００７６】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘの軸正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００７７】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただしS・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００７８】
第４、コンピュータが可動プラットフォーム３の位置及び姿勢角の誤差を計算した後、関節駆動量を補正し、補正した後の関節制御信号がＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、それにより、可動プラットフォーム３を所望の姿勢で所望位置まで運動させる。
【００７９】
（三）可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差計算ステップ
第１、画像に対して、最適閾値セグメンテーションを行って二値化画像が得られる。
【００８０】
第２、二値化画像に対して、連結領域解析を行い、連結領域面積特徴に基いて第１光源標識物及び第２光源標識物を弁別し、かつ小面積連結領域の干渉を除外する。
【００８１】
第３、モーメント法により、それぞれ、第１標識物及び第２標識物が位置する連結領域の画像中心座標を求め、具体的な計算公式は、以下の通りである。
【００８２】
二次元有界画像関数f(x,y)は、そのj+kモーメントが
【数３】
0006424281.tif 000004
であり、二値画像質量分布が均一的であり、その質量中心と画像中心とが重合し、画像における物体が対応するピクセル位置座標が(xi+yj) (i=0,1,…n-1; j=0,1,…m-1)であると、x=M10/M00、y=M01/M00であり、そのため、２つの標識物が位置する連結領域に対して質量中心を計算することにより対応する画像中心座標が得られる。
【００８３】
第４、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得した後に、以下の公式により、可動プラットフォームの位置及び姿勢角の誤差を計算する。
【００８４】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動する前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後に、ベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００８５】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００８６】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォームが反時計回りに回動することを示す。
【００８７】
上記制御方法は、さらに、線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップと、ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップとを含む。
【００８８】
ＣＣＤカメラ視覚測定末端フィードバックステップにおいて、
ＣＣＤカメラ視覚測定システムは、サンプリング周期ごとに撮影し、画像信号がＵＳＢインターフェイスを介してコンピュータに伝送し、コンピュータが相応する画像処理を実行し、撮影した第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２の座標情報を取得し、かつ以下の公式により可動プラットフォーム３の位置及び姿勢角の誤差を計算する。
【００８９】
第１点光源標識物８−１の運動する前の座標を（x1，y1）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’1，y’1）とし、第２点光源標識物８−２の運動する前の座標を（x2，y2）とし、運動した後の座標である目標座標を（x’2，y’2）とし、運動前に、第１点光源標識物８−１及び第２点光源標識物８−２は、ベクトルS=((x2-x1),(y2-y1))を構成し、運動した後にベクトルS’=((x’2-x’1),(y’2-y’1))になっている。
【００９０】
可動プラットフォーム３の平行移動量Δx={(x2-x1)-(x’2-x’1)}/2、Δy={(y2-y1)-(y’2-y’1)}/2、Δxが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の正方向へ運動することを示し、Δxが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｘ軸の負方向へ運動することを示し、Δyが零より大きいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の正方向へ運動することを示し、Δyが零より小さいと、可動プラットフォーム３がｙ軸の負方向へ運動することを示す。
【００９１】
可動プラットフォーム３の回動角度Δθ=arccos{(S・S’)/|S|2}、ただし、S・S’=(x2-x1)(x’2-x’1)+(y2-y1)(y’2-y’1)、|S|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2、Δθが零より大きいと、可動プラットフォーム３が時計回りに回動することを示し、Δθが零より小さいと、可動プラットフォーム３が反時計回りに回動することを示す。
【００９２】
線形格子エンコーダ関節位置フィードバックステップにおいて
超音波リニアモータは、線形格子エンコーダを駆動し、測定した実際位置がＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のインクリメンタルエンコーダインターフェイスを介してコンピュータにフィードバックし、コンピュータが関節位置決め制御アルゴリズムを実行し、関節制御駆動信号を発生し、Ｄｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器のＤ／ＡＣインターフェイスを介して直流制御信号を超音波リニアモータの駆動器に出力し、モータを駆動して運動させ、関節を所望位置に達させる。
【００９３】
本実施例において、静的プラットフォーム４のサイズは、外接円の半径が３６５ｍｍ以下であり、ツァィス走査型電子顕微鏡ＥＶＯ ＬＳ１５のキャビティ内に置かれることができ、可動プラットフォーム３の頂部が円形であり、底部が正三角形であり、正三角形の外接円の半径が２８ｍｍであり、厚さが１０ｍｍであり、フォロワーレバー２のサイズパラメータが９５ｍｍ×２０ｍｍ×３０ｍｍであり、すべての部材は、いずれも、アルミ合金であり、表面処理を行わない。
【００９４】
ＣＣＤカメラ１１は、カナダのＰｏｉｎｔＧｒｅｙ（登録商標）の型番ＧＳ３−Ｕ３−４１Ｃ６Ｃ／Ｍ−ＣのＣＣＤカメラを採用し、その解像度が２０４８ ×２０４８であり、２０ｍｍ×２０ｍｍの視野に１０μｍのピクセル位置決め精度を提供することができ、サブピクセルと配合して位置決めすると、１μｍの位置決め精度が得られ、フレームレートが９０ｆｐｓであり、トランスポート・プロトコルがＵＳＢ３．０であり、レートが５００ｍｂ／ｓ、リアルタイムにフィードバックするレート要求を満足することができる。
【００９５】
線形格子エンコーダ５は、グレーティングスケール、読取ヘッド、細化ジョイントから構成し、それぞれ、ＲＥＬＥグレーティングスケール：型番ＲＥＬＥ ＩＮ ２０Ｕ １Ａ ０１８０ Ａ、ピッチ２０μｍ、インバールグレーティングスケール、長さ１８０ｍｍ、端部からの２０ｍｍ箇所が基準点であり、読取ヘッド：型番Ｔ１６１１３０Ｍ；ＴＯＮＩＣ系真空読取ヘッド、ＲＥＬＥグレーティングスケールと互換でき、すべての参考基準点がいずれも出力し、真空ケーブルの長さが３ｍであり、Ｔｉ細分インターフェイス：型番Ｔｉ０４００Ａ０１Ａ、解像度が５０ｎｍであり、線形に駆動して出力し、すべてのアラーム、受信器クロックが１ＭＨｚであり、標準が基準点を参照する。
【００９６】
超音波リニアモータ１は、ドイツのＰＩ会社のＵ−２６４．３０モータを採用し、ストロークが１５０ｍｍであり、開ループ精度が０．１μｍであり、開ループ速度が２５０ｍｍ／ｓであり、シャットダウン剛性１．５Ｎ／μｍであり、シャットダウン保持力が８Ｎであり、プッシュ力、プル力が７Ｎ（５０ｍｍ／ｓで駆動時）、２Ｎ（２５０ｍｍ／ｓで駆動時）であり、共振周波数が１５８ｋＨｚであり、モータ電圧が２００Ｖｐｐであり、入力抵抗が４０乃至８０オームである。超音波リニアモータ１は、ドイツのＰＩ会社のＣ−８７２．１６０駆動器を採用して駆動し、ＰＩの超音波リニアモータを支持し、点から点まで運動し、遅く運動し、正確に位置決めする。
【００９７】
ドイツのＤｓｐａｃｅ半物理シミュレーション制御器は、ＰＣＩインターフェイスがコンピュータに接続し、１６ビットのＡ／Ｄ及びＤ／ＡＣインターフェイスを提供し、電圧範囲が−１０Ｖ〜＋１０Ｖであり、デジタルＩ／Ｏ、インクリメンタルエンコーダインターフェイス、ＲＳ２３２、ＳＰＩ及びＩ２Ｃ通信インターフェイスを提供する。ソフトウェアディベロップメントは、Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ＲＴＩリアルタイムシミュレーションを採用し、サンプリング時間が最も高いのが０．０１ｍｓである。
【００９８】
選択されるコンピュータのＣＰＵ型番は、Ｃｏｒｅ ｉ７ ４７７０であり、メモリーが８Ｇである。
【００９９】
本発明の上記実施例は、本発明をはっきり説明するための示例であり、本発明の実施形態を限定しない。当業者にとっては、上記説明の基礎で、そのほかの異なる形式の変化や、変動を行うことができる。ここで、すべての実施形態を説明することができない。本発明の精神及び原則に従って行ったいずれかの修正や、等効的な置換、改良などは、いずれも、本発明の請求範囲に含まれる。
【図１】
0006424281.tif 000006
【図２】
0006424281.tif 000007
【図３】
0006424281.tif 000008
【図４】
0006424281.tif 000009
【図５】
0006424281.tif 000010