本文關(guān)鍵詞：基于磁效應(yīng)的嵌入式精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 精密球鉸鏈 空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量 變系數(shù)理論模型 磁敏傳感器

【摘要】：球鉸鏈?zhǔn)且环N能夠提供3自由度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),由球鉸桿、球頭和球基座組成。由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并且能夠靈活地承受來自任意方向的載荷,所以在各種形式的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。如果能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲得球鉸鏈的回轉(zhuǎn)角度,將有助于并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制及精度提高。本文在先前研究的永磁體分離式測(cè)量方式的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深入探索,研究一種矩形永磁體嵌入式精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度的測(cè)量方法。選用特定型號(hào)的永磁體嵌入到球頭的底部,在球鉸鏈球窩底部放置多個(gè)磁敏傳感器組成傳感器陣列,通過磁激勵(lì)源與磁敏傳感器相互配合的方式可以實(shí)時(shí)獲知球鉸鏈回轉(zhuǎn)角度信息。本文首先建立了兩種矩形永磁體空間磁場(chǎng)分布理論模型,并探討了兩種理論模型的優(yōu)缺點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論模型的合理性,對(duì)建立模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,探索了永磁體附近適合用來角度信息檢測(cè)的空間區(qū)域。接著根據(jù)球鉸鏈的結(jié)構(gòu)進(jìn)行樣機(jī)設(shè)計(jì)和改進(jìn),樣機(jī)結(jié)構(gòu)能夠模擬球鉸鏈運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)反解角度值的標(biāo)定。大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析表明,球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度分量α、β都在-100～10°范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí),α在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差為0.36°,β在其區(qū)域內(nèi)的平均誤差也為0.36°°當(dāng)α、β超過該范圍時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)測(cè)值變化強(qiáng)于理論值,但變化趨勢(shì)基本相同,針對(duì)該問題本文給出一種新的變系數(shù)理論模型,有效地利用了磁場(chǎng)待測(cè)空間,擴(kuò)大了量程。通過該模型反解出的α在-20°～20°范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí),平均誤差為0.42°,β在-16°～16°的平均誤差0.36。,相對(duì)先前的方案,測(cè)量精度和反解速度都有很大提高。
【關(guān)鍵詞】：精密球鉸鏈 空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量 變系數(shù)理論模型 磁敏傳感器
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242;TH712
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀16-22
• 1.2.1 球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量相關(guān)技術(shù)國外現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量相關(guān)技術(shù)國內(nèi)現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀評(píng)述21-22
• 1.3 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容22
• 1.3.1 課題來源22
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第二章 測(cè)量技術(shù)原理23-45
• 2.1 測(cè)量基本思路23-24
• 2.1.1 永磁體分離式測(cè)量方案23
• 2.1.2 永磁體嵌入式測(cè)量方案23-24
• 2.2 永磁體相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用24-25
• 2.3 矩形永磁體空間磁場(chǎng)分布模型的建立25-31
• 2.3.1 矩形永磁體分子環(huán)流模型25-29
• 2.3.2 矩形永磁體等效磁荷模型29-31
• 2.4 矩形永磁體等效磁荷模型驗(yàn)證以及剩磁B_r的標(biāo)定31-37
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)32
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)分析32-36
• 2.4.3 誤差分析36-37
• 2.4.4 結(jié)論37
• 2.5 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論37-39
• 2.6 嵌入式測(cè)量模型的建立39-40
• 2.7 球鉸桿回轉(zhuǎn)角度和方位角的反算40-42
• 2.8 理論模型正解與角度反解分析42-43
• 2.8.1 理論模型正解42
• 2.8.2 角度反解42-43
• 2.9 本章小節(jié)43-45
• 第三章 實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案設(shè)計(jì)45-54
• 3.1 傳感器和永磁體的選型45-46
• 3.2 測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-47
• 3.3 矩形永磁體嵌入式方案47-48
• 3.4 測(cè)量樣機(jī)的設(shè)計(jì)48-49
• 3.5 矩形永磁體外部空間磁場(chǎng)仿真49-50
• 3.6 不同材料對(duì)矩形永磁體磁場(chǎng)分布的影響50-51
• 3.7 傳感器與永磁體的位置匹配51-53
• 3.8 本章小節(jié)53-54
• 第四章 實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析54-71
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建54-55
• 4.2 理論數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析55-63
• 4.2.1 理論數(shù)據(jù)55-57
• 4.2.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)57-59
• 4.2.3 磁感應(yīng)強(qiáng)度誤差分布59-60
• 4.2.4 -10°～10°區(qū)域內(nèi)角度反解及誤差分布60-63
• 4.3 變系數(shù)理論模型與大角度測(cè)量數(shù)據(jù)處理63-69
• 4.3.1 變系數(shù)理論模型63-67
• 4.3.2 變系數(shù)理論模型角度反解67-69
• 4.4 誤差分析69-70
• 4.5 本章小節(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-72
• 5.1 課題總結(jié)71
• 5.2 課題展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄1 位置1處磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值76-78
• 附錄2 位置2處磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值78-80
• 附錄3 位置3處磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值80-82
• 附錄4 位置4處磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值82-84
• 附錄5 位置5處磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值84-86
• 讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況86

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1 朱良;基于磁效應(yīng)的嵌入式精密球鉸鏈空間回轉(zhuǎn)角度測(cè)量技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

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