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专利名称：一种复合运动机构六自由度实时测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动测量技术领域，特别是涉及一种复合运动机构六自由度实时
测量装置。
背景技术：
目前，在已有的技术中，复合运动机构自由度实时测量装置，包括控制器和传感 器，传感器连接控制器，但尚没有串联机械结构的复合运动系统自身的六自由度位置和速 度高精度实时测量系统。现有技术状况影响着多坐标加工中心、工业机器人及具有多个运 动自由度设备的研发和测试进程。

发明内容本实用新型为解决现有技术存在的问题，提供了一种复合运动机构六自由度实时 测量装置。 本实用新型目的是提供一种具有结构简单，使用方便，实时性好、精度高，可测量 复合运动系统相对大地坐标系六自由度位移量和速度等特点的复合运动机构六自由度实 时测量装置。 本实用新型复合运动机构六自由度实时测量装置采用如下技术方案 —种复合运动机构六自由度实时测量装置，包括控制器和传感器，传感器连接控
制器，其特点是传感器包括旋转变压器和磁栅尺，三个角位移机构连装有旋转变压器，三
个线位移机构连装有磁栅尺，旋转变压器和磁栅尺连接控制器，控制器连装显示器。 本实用新型复合运动机构六自由度实时测量装置还可以采用如下技术措施 所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特点是旋转变压器分别为方位
角位移、摇摆角位移和俯仰角位移旋转变压器。 所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特点是磁栅尺分别为前后运动 线位移、左右变化线位移和上下升沉线位移磁栅尺。 所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特点是转变压器和磁栅尺信号 线分别与计算机接口卡R/D和A/D的DB插头相连。
所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特点是控制器设有数据实时输 出和测量的422 口、232 口、CAN 口 、 USB 口及I/O 口。 本实用新型具有的优点和积极效果 复合运动机构六自由度实时测量装置，由于采用了本实用新型全新的技术方案， 与现有技术相比，具有以下特点该测量系统可测量复合运动系统相对大地坐标系六自由 度位移量；且实时性好、精度高，通过数据处理软件进行位置量微分计算，还可同时测出复 合运动系统六自由度的运动速度；此外，丰富的软件功能除提供了六自由度位移数据实时 显示、存盘、曲线绘制，还具有数据统计、曲线回放、零位修正等功能。多样的通讯接口还提 供丰富的数字输出能力。该测量系统对多坐标加工中心、工业机器人及具有多个运动自由
3度设备的位置和速度测量均有借鉴意义。
图1是本实用新型结构示意图； 图2是测量装置组成原理结构示意图。 图中，l-上下移动导轨及磁栅尺，2-前后移动导轨及磁栅尺，3-左右移动导轨及 磁栅尺，4-俯仰转轴及旋转变压器，5-摇摆转轴及旋转变压器，6-方位转轴及旋转变压器， 7-被试验设备，8-台面中心，9-回转中心。
具体实施方式为能进一步了解本实用新型的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附
图详细说明如下 实施例 参照附图1和图2。 —种复合运动机构六自由度实时测量装置，包括控制器和传感器，传感器包括旋 转变压器和磁栅尺，三个角位移机构连装有旋转变压器，三个线位移机构连装有磁栅尺，旋 转变压器和磁栅尺连接控制器，控制器连装显示器。 旋转变压器分别为方位角位移、摇摆角位移和俯仰角位移旋转变压器。磁栅尺分 别为前后运动线位移、左右变化线位移和上下升沉线位移磁栅尺。转变压器和磁栅尺信号 线分别与计算机接口卡R/D和A/D的DB插头相连。控制器设有数据实时输出和测量的422 口 、232 口 、 CAN 口 、 USB 口及I/O 口 。 本实施例的具体工作过程 本实施例适合于串联机构的多自由度运动机构自身的六自由度位置高精度实时 测量。系统包括旋转变压器、磁栅尺、计算机、计算机总线接口卡(R/D角度模数转换卡、 A/D转换卡、1/0接口卡、422通讯卡、CAN通讯卡、USB卡、DSP系统卡)及相应软件。具有 三轴角位移实时测量和相对大地坐标系三个方向的线位移实时测量功能；具有422 口，232 口，CAN 口，USB 口及数字量I/0 口输出功能，具有数据实时显示和测量曲线实时显示功能。 硬件安装见图1中上下移动导轨及磁栅尺1、前后移动导轨及磁栅尺2、左右移动 导轨及磁栅尺3和俯仰转轴及旋转变压器4、摇摆转轴及旋转变压器5、方位转轴及旋转变 压器6。复合动动机构有台面中心8 (所设置复合运动系统坐标原点)、回转中心9 (所设置 大地坐标原点)，上端有被试验设备7。三个转变压器分别装在复合运动系统三个转轴的轴 端，三个磁栅尺分别装在复合运动系统上下、前后和左右移动导轨上，转变压器和磁栅尺信 号线分别与计算机接口卡R/D和A/D的DB插头相连，计算机总线接口卡R/D卡、A/D卡、1/ 0卡、422通讯卡、CAN通讯卡、USB卡、DSP系统卡均插在计算机总线槽上，计算机外设标准 连接，测量软件安装在计算机内。 本实施例的工作复合运动系统是一个串联结构的六自由度运动的物理仿真系 统。它可模拟船舶运动状态，用作船载设备试验。该系统机械结构为串联形式，一层托着一 层，最下层机构可作水平转动，第二层可作左右摇摆，第三层可作前后俯仰，这三层转动产 生角位移；第四层可作上下运动，第五层可作前后运动，第六层可作左右运动，这三层产生线位移。测量系统就是要在该复合运动系统作复合运动的同时，实时精确地提供相对大地 坐标系(大地坐标原点定义在复合运动系统回转中心)六自由度位置真值。即方位角位 移，摇摆角位移，俯仰角位移，上下运动线位移，前后运动线位移，左右变化线位移及各相应 速度。 测量原理为在方位转动轴、左右摇摆转轴及前后俯仰转轴上分别安装1个旋转 变压器，测量相应角度；在左右移动导轨、前后移动导轨和上下移动导轨上分别安装1个磁 栅尺，测量相应长度(相对导轨的长度)。由三路R/D通道将三个角度模拟量转为数字量， 由三路A/D通道将三个长度模拟量转为数字量。再由DSP系统通过坐标变换数据处理，算出 相对大地坐标系的各方向的位移(即三个角位移和三个线位移)。再由DSP系统做位置量 微分处理，可得相应速度量。这些位移数据和速度数据由计算机实时显示，并通过422 口、 232 口、 CAN 口、 USB 口及数字量I/O 口实时发送。测量系统还设计了数据存盘、曲线绘制、 数据统计、曲线回放、零位修正等程序。
权利要求一种复合运动机构六自由度实时测量装置，包括控制器和传感器，传感器连接控制器，其特征是传感器包括旋转变压器和磁栅尺，三个角位移机构连装有旋转变压器，三个线位移机构连装有磁栅尺，旋转变压器和磁栅尺连接控制器，控制器连装显示器。
2. 按照权利要求1所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特征是旋转变压 器分别为方位角位移、摇摆角位移和俯仰角位移旋转变压器。
3. 按照权利要求1所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特征是磁栅尺分 别为前后运动线位移、左右变化线位移和上下升沉线位移磁栅尺。
4. 按照权利要求1、2或3所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特征是转变压器和磁栅尺信号线分别与计算机接口卡R/D和A/D的DB插头相连。
5. 按照权利要求1、2或3所述的复合运动机构六自由度实时测量装置，其特征是控 制器设有数据实时输出和测量的422 口、232 口、CAN 口 、 USB 口及I/O 口。
专利摘要本实用新型涉及一种复合运动机构六自由度实时测量装置。本实用新型属于自动测量技术领域。一种复合运动机构六自由度实时测量装置，包括控制器和传感器，传感器连接控制器，其特点是传感器包括旋转变压器和磁栅尺，三个角位移机构连装有旋转变压器，三个线位移机构连装有磁栅尺，旋转变压器和磁栅尺连接控制器，控制器连装显示器。本实用新型具有结构简单，使用方便，实时性好，测量精度高，数据处理接口丰富，可很好测量复合运动系统相对大地坐标系六自由度位移量和速度等优点。
文档编号G01B7/02GK201548192SQ20092031273
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者周力, 王大宇, 胡珂 申请人:天津鼎成高新技术产业有限公司