一種六自由度微位移測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、針對當今制造業(yè)多自由度位移測量的方法測量自由度少，安裝調(diào)試困難等特點，提出利用永磁體產(chǎn)生的空間磁場信息進行多自由度位移解算的方法。在建立了永磁體磁場分布模型的基礎上利用有限元仿真數(shù)據(jù)繪出磁場分布圖比較磁場分布特點；之后利用順序求解方法實現(xiàn)了六自由度的位移解算并仿真驗證該解算算法的正確性與可行性；最后在現(xiàn)有的多自由度運動平臺的基礎上搭建了一套六自由度位移測量系統(tǒng)基本實現(xiàn)空間六自由度的位移測量功能。本論文所建立的測量系統(tǒng)可實現(xiàn)空間六自由度精

2、密測量，具有結構尺寸小、成本低的優(yōu)點。具體工作如下：
　　首先選擇合適的磁場源，圓柱永磁體和矩形永磁體因其結構對稱性，用以在空間中產(chǎn)生有利于位移解算的磁場分布。在此基礎上利用電磁學基本原理建立兩種永磁體的磁場模型即磁感應強度與空間位置坐標的關系。運用有限元仿真軟件對磁場模型進行仿真，分析磁場分布的特點，驗證理論模型的正確性。
　　在建立磁場模型結構的基礎上，提出一種傳感器的安裝拓撲并以此推導傳感器檢測量模型。對比圓柱形永磁體

3、和矩形永磁體的檢測量模型后選擇易于實現(xiàn)多自由度位移解算的模型。在此基礎上，利用順序求解方法，基于運動連續(xù)性實現(xiàn)由上一采樣時刻的位移高精度求解當前時刻的位移，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解算算法進行了仿真，驗證了該位移解算方法的有效性。
　　最后在仿真的基礎上設計了測量系統(tǒng)實現(xiàn)方案，在現(xiàn)有的六自由度運動平臺上完成了磁場檢測電路的設計和調(diào)試、上位機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量實