[发明专利]基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法，其球铰链是由底座和端盖构成内部具有球窝的球座，球头置入在同心的球窝中并可转动，在球头的球冠顶部连接球铰杆；在球头的表面按设定的规律分布各直径相同、深度不相同的呈圆柱形的盲孔；在底座中设置若干电涡流传感器，电涡流传感器的轴线，以及盲孔的轴线均为球窝径向；利用所有电涡流传感器的输出信号的组合判断球头与球窝之间的相对角度位置及相对运动的方向。本发明根据人工神经网络理论进行训练，建立电涡流传感器的输出信号与球头的空间回转角度值的关系，获得测量模型，利用测量模型实现球铰链空间三维回转角度的实时测量。

技术领域

本发明涉及球铰链空间三维回转角度测量方法，更具体地说是一种基于电涡流传感器位移测量的球铰链空间三维回转角度测量方法。

背景技术

传统的角度传感器只能用于一维回转角度的测量，不能实现多维空间回转角度的测量；

本申请人在公开号为CN103527620A、申请号为ZL201310502930.2的发明专利申请文件中公开了一种可实现回转角度测量的球铰链及测量方法，其运用等效磁荷法建立了解析的数学模型，得到了球铰链空间回转角度值与所用霍尔传感器测量的磁感应强度值变化量之间的关系，相关技术已成功实现；但是，该数学模型法存在多重积分，解算角度值时迭代次数较多、耗时较长，易被周边磁场干扰，不利于球铰链空间回转角度实时检测，并且测量精度有待提高。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测量精度高、抗环境干扰能力强的基于电涡流传感器位移测量的球铰链空间三维回转角度测量方法，以实现快速实时测量。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法，所述球铰链是由底座和端盖构成内部具有球窝的球座，球头置入在所述球窝中，并在端盖的开口处露出球冠，在球头的球冠顶部连接球铰杆，所述球头与球窝为同心，球头可相对于球窝同心转动；

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法的特点是：在所述球头的表面按设定的规律分布各直径相同、深度不相同的呈圆柱形的盲孔；在所述底座中呈阵列设置电涡流传感器，所述电涡流传感器的轴线，以及盲孔的轴线均为球窝径向；利用所述所有电涡流传感器的输出信号的组合判断所述球头与球窝之间的相对角度位置及相对运动的方向。

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法的特点也在于：

针对所述电涡流传感器的输出信号，定义如下不同三种形式：

若，所述电涡流传感器与被测盲孔处在正相对的位置上，则电涡流传感器的输出信号表征其测头与被测盲孔的孔底距离S；

若，所述电涡流传感器与被测盲孔处在完全相错的位置上，则电涡流传感器的输出信号表征其测头与球头的表面的间隙d；

若，所述电涡流传感器与被测盲孔形成部分相错，则电涡流传感器的输出信号与被测孔和电涡流传感器相错程度相关。

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法的特点也在于：将所述球铰链放置于标定装置中，根据人工神经网络理论进行训练，建立电涡流传感器的输出信号与球头的空间回转角度值的关系，获得测量模型，利用所述测量模型实现球铰链空间三维回转角度的实时测量。

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法的特点也在于：所述根据人工神经网络理论进行训练是指：针对置于标定装置中的球铰链，按设定方向和步距带动球头在空间内回转，为球头设置空间回转角度标定值，相应记录各电涡流传感器的实测值；将所述标定值与实测值一一对应为数组，利用所述数组进行人神经网络建模。

本发明基于电涡流效应的球铰链空间三维回转角度测量方法的特点也在于：调整所述步距，从而得到不同的数组量，并获得不同的测量精度。