精密定位搭载平台的设计与研究

摘要

在惯性约束聚变(ICF)实验中，需要设计一个通用的搭载平台将各种诊断设备搭载进入实验装置中。搭载平台要求占用有限的空间位置，能提供较大搭载行程，满足各种诊断设备的高定位精度要求，同时保证实验装置的真空度。本文针对实验的搭载要求，根据相关的技术指标，设计了一个能满足搭载要求的搭载平台，此搭载平台机构为一个2自由度的并联机构与一个移动副的混合，能够满足诊断设备径向递送与指向调节的需要。
　　 论文首先对并联机构的研究概况进行的了介绍，对搭载平台进行了流程与功能分析，结合搭载平台的使用条件及设计准则、技术指标，提出了搭载平台的整体设计方案。将搭载平台分为搭载小车组件、两级伸缩机构、指向调节机构、瞄准系统四个模块，完成了搭载平台的结构设计。
　　 其次，简要介绍了运动学的相关数学理论，建立的搭载平台的运动学模型，对搭载平台机构的自由度进行了计算。用解析法解出了机构的运动学正解，并解出机构的运动学逆解，利用解出的逆解，计算出了两电动推杆的理论长度调整精度。
　　 再次，运用虚拟样机技术，基于指向调整的流程，将搭载平台的Pro/E模型导入Pro/Mechanism中进行运动学仿真，得到两个电动推杆的位移、速度、加速度曲线，确定了两电动推杆的行程。对搭载平台的驱动力进行仿真，得到了出两个电动推杆的驱动力，为电动推杆的选型提供参考。
　　 最后，对搭载平台的瞄准系统进行了设计，阐述了搭载平台所采用的双CCD交汇瞄准系统的原理，根据其原理完成了瞄准系统的结构设计，并介绍了瞄准过程的图像处理方法及软件设计。