[发明专利]一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链

权利要求书

1. 一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，包括球窝底座、球头、球头连接杆、输出杆、弧形滑块、销轴和空间回转角测量装置，其特征在于：

所述的空间回转角测量装置包括电容电极阵列、第二电容电极组、第三电容电极组、第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对、第四电容传感电极对、第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对、第八电容传感电极对、第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；

所述球窝底座的球窝两侧对称开设有销轴孔；所述球头的顶部与球头连接杆固定，侧部开设有圆弧形的滑槽；两块弧形滑块设置在滑槽的两端，且均与滑槽的两侧壁通过滚动副连接；所述弧形滑块的外侧固定有销轴；球头嵌入球窝内，两根销轴通过轴承支承在两个销轴孔内；所述输出杆的支承孔通过轴承支承在球头连接杆上；

所述滑槽的底部设有对称布置的两个电容电极阵列；电容电极阵列包括沿滑槽的槽宽方向等距布置的四个第一电容电极组，每个第一电容电极组包括沿滑槽的槽长方向等距布置的10～12个第一电容电极；所述弧形滑块的内侧设置有第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对和第四电容传感电极对；第一电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第一电容传感电极Cθx11和第二电容传感电极Cθx12；第二电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第三电容传感电极Cθx21和第四电容传感电极Cθx22；第三电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第五电容传感电极Cδx11和第六电容传感电极Cδx12；第四电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第七电容传感电极Cδx21和第八电容传感电极Cδx22；

所述的销轴上设有沿销轴轴向等距布置的四个第二电容电极组，每个第二电容电极组包括沿销轴周向均布的5～7个第二电容电极；球窝的销轴孔孔壁设有第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对和第八电容传感电极对；第五电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第九电容传感电极Cθy11和第十电容传感电极Cθy12；第六电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第十一电容传感电极Cθy21和第十二电容传感电极Cθy22；第七电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十三电容传感电极Cδy11和第十四电容传感电极Cδy12；第八电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十五电容传感电极Cδy21和第十六电容传感电极Cδy22；

所述的球头连接杆上设有沿轴向等距布置的四个第三电容电极组；每个第三电容电极组包括沿球头连接杆周向均布的5～7个第三电容电极；输出杆的支承孔孔壁设有第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；第九电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十七电容传感电极Cθz11和第十八电容传感电极Cθz12；第十电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十九电容传感电极Cθz21和第二十电容传感电极Cθz22；第十一电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十一电容传感电极Cδz11和第二十二电容传感电极Cδz12；第十二电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十三电容传感电极Cδz21和第二十四电容传感电极Cδz22。

2.根据权利要求1所述的一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，其特征在于：所述第一电容电极沿滑槽的槽宽方向上的弧长、沿滑槽的槽长方向上的弧长以及相邻两个第一电容电极的间距均为P₁；第二电容传感电极Cθx12和第四电容传感电极Cθx22沿滑槽的槽长方向对齐设置，且第二电容传感电极Cθx12与第一电容传感电极Cθx11、第四电容传感电极Cθx22与第三电容传感电极Cθx21的间距均为2P₁；第一电容传感电极Cθx11与第三电容传感电极Cθx21的间距为1.5P₁；第六电容传感电极Cδx12和第八电容传感电极Cδx22沿滑槽的槽宽方向对齐设置，且第六电容传感电极Cδx12与第五电容传感电极Cδx11、第八电容传感电极Cδx22与第七电容传感电极Cδx21的间距均为2P₁；第五电容传感电极Cδx11与第七电容传感电极Cδx21的间距为1.5P₁。