[发明专利]一种基于色度法的球形转子姿态检测方法

摘要

本发明公开了一种基于色度法的球形转子姿态检测方法，包括如下步骤：球形转子颜色编码；建立定子坐标系；设置颜色传感器；采集信号，计算颜色传感器坐标值与球形转子坐标系中三个轴的夹角；根据所得夹角，求解传感器坐标系和球形转子坐标系转换的余弦矩阵，得出球形转子的姿态矩阵；本发明通过采用颜色传感器检测球形转子表面的渐变色编码，实现了在小体积内对球形转子进行非接触式姿态检测，解决了传统的检测系统体积过大，对球形转子的材料及表面粗糙度要求较高，仅适用于较低转速环境的问题。

主权项

1.一种基于色度法的球形转子姿态检测方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：对球形转子的球面进行颜色编码；第二步：以球形转子的球心在定子中的位置为基点，建立与定子固连的定子坐标系，定子坐标系中三个坐标轴的单位向量分别为x＝[1,0,0]^T,y＝[0,1,0]^T,z＝[0,0,1]^T；第三步：在球形转子的表面设置至少四个颜色传感器，颜色传感器的执行光轴均正对球形转子的球心，其中三个颜色传感器正交安装，其余颜色传感器斜装，每个颜色传感器上均建立传感器坐标系，所述三个正交安装的颜色传感器坐标系的原点均定义在颜色传感器光轴与球面的交点上，Z轴沿光轴方向，X轴、Y轴相互垂直且与Z轴构成右手系，所述三个正交安装的颜色传感器坐标系的原点在所述定子坐标系中的位置分别为O_sen1＝[1,0,0]^T,O_sen2＝[0,1,0]^T,O_sen3＝[0,0,1]^T；第四步：采集颜色传感器的输出信号，根据颜色传感器的输出信号计算出颜色传感器坐标值与球形转子坐标系中三个轴的夹角，分别设为α、β、γ；第五步：根据α、β、γ，求解出传感器坐标系和球形转子坐标系转换的余弦矩阵，得出球形转子的姿态矩阵；所述第一步中，采用一种色度标记法进行颜色编码，具体为将球面分成六个色块，每个色块的中心分别穿过球形转子坐标系的三个轴x_b＝[1,0,0]^T,y_b＝[0,1,0]^T,z_b＝[0,0,1]^T，并与相邻的四个色块连接，每个色块采用一种色调进行标示，单个色块内的颜色强度随着距离色块中心的角度单调变化形成一一映射。