[发明专利]一种基于球铰链的空间二连杆式球杆仪

权利要求书

1.一种基于球铰链的空间二连杆式球杆仪，主要由第一连杆、第二连杆、精密球铰链、第一精密磁力碗座、第二精密磁力碗座、球面电容传感器、第一精密小球和第二精密小球组成，其特征在于：

所述的第一精密小球固定在第一连杆的外端，并以三点机械定位的方式固定在第一精密磁力碗座上；所述的第二精密小球固定在第二连杆的外端，并以三点机械定位的方式固定在第二精密磁力碗座上；所述精密球铰链的球头固定在第二连杆的内端，精密球铰链的支撑球窝固定在第一连杆的内端；所述的球面电容传感器包括第一球冠形电容电极和第二球冠形电容电极；所述的第一球冠形电容电极设置在精密球铰链的球头底部，第二球冠形电容电极设置在支撑球窝的底部；

所述精密球铰链的球头半径和支撑球窝的内半径均为R₂，球头和支撑球窝的球心重合，记为点C；第一精密小球的球心到C的距离记为L₁，第二精密小球的球心到C的距离记为L₂；将第一精密小球与第二精密小球的球心距离等效为一根连杆，因此等效杆长L可表示为：

                                                   

其中，θ为球面电容传感器检测得到的第一连杆与第二连杆轴线间的夹角；当时，对应的等效杆长L取得最大值；当时，对应的等效杆长L取得最小值；为精密球铰链的极限摆角，其中，r为第二连杆的外圆面半径，h为采用横向剖分式结构的支撑球窝端盖高度；因此，等效杆长的变化范围是。

2.根据权利要求1所述的一种基于球铰链的空间二连杆式球杆仪，其特征在于：所述第一球冠形电容电极、第二球冠形电容电极的球冠中心与边缘间对应的圆心角相等，均为10～60°。

3.根据权利要求1所述的一种基于球铰链的空间二连杆式球杆仪，其特征在于：所述的第一球冠形电容电极和第二球冠形电容电极构成球面电容传感器的两个检测极板。