一種六自由度微位移測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、針對(duì)當(dāng)今制造業(yè)多自由度位移測(cè)量的方法測(cè)量自由度少，安裝調(diào)試?yán)щy等特點(diǎn)，提出利用永磁體產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)信息進(jìn)行多自由度位移解算的方法。在建立了永磁體磁場(chǎng)分布模型的基礎(chǔ)上利用有限元仿真數(shù)據(jù)繪出磁場(chǎng)分布圖比較磁場(chǎng)分布特點(diǎn)；之后利用順序求解方法實(shí)現(xiàn)了六自由度的位移解算并仿真驗(yàn)證該解算算法的正確性與可行性；最后在現(xiàn)有的多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上搭建了一套六自由度位移測(cè)量系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)空間六自由度的位移測(cè)量功能。本論文所建立的測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)空間六自由度精

2、密測(cè)量，具有結(jié)構(gòu)尺寸小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。具體工作如下：
　　首先選擇合適的磁場(chǎng)源，圓柱永磁體和矩形永磁體因其結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，用以在空間中產(chǎn)生有利于位移解算的磁場(chǎng)分布。在此基礎(chǔ)上利用電磁學(xué)基本原理建立兩種永磁體的磁場(chǎng)模型即磁感應(yīng)強(qiáng)度與空間位置坐標(biāo)的關(guān)系。運(yùn)用有限元仿真軟件對(duì)磁場(chǎng)模型進(jìn)行仿真，分析磁場(chǎng)分布的特點(diǎn)，驗(yàn)證理論模型的正確性。
　　在建立磁場(chǎng)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種傳感器的安裝拓?fù)洳⒁源送茖?dǎo)傳感器檢測(cè)量模型。對(duì)比圓柱形永磁體

3、和矩形永磁體的檢測(cè)量模型后選擇易于實(shí)現(xiàn)多自由度位移解算的模型。在此基礎(chǔ)上，利用順序求解方法，基于運(yùn)動(dòng)連續(xù)性實(shí)現(xiàn)由上一采樣時(shí)刻的位移高精度求解當(dāng)前時(shí)刻的位移，完成了空間六自由度的位移解算并在理想和有噪聲的條件下對(duì)解算算法進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了該位移解算方法的有效性。
　　最后在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，在現(xiàn)有的六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上完成了磁場(chǎng)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試、上位機(jī)位移解算軟件的編程與調(diào)試等工作。最終完成了六自由度的位移測(cè)量實(shí)