[发明专利]一种三维微触觉传感器的校准方法与装置

权利要求书

1.一种三维微触觉传感器的校准方法，其特征在于：在隔振腔中安装三维微触觉传感器固定装置、微位移输入装置、CCD摄像头和激光干涉仪；固定装置包括：固定支架、旋转盘手动旋钮、刻度盘、360°旋转平台、三维微触觉传感器夹持机构，微位移输入装置包括：固定支架、传动机构手动旋钮、传动机构导轨、传动机构载物平台、压电陶瓷夹持机构；三维微触觉传感器通过不同的夹持机构安放在旋转平台上，微位移输入装置通过控制装置实现三维微触觉传感器的Z轴粗动定位和传感器与压电陶瓷的零接触，压电陶瓷通过控制系统输出振幅信号给所述的三维微触觉传感器施加位移约束信号，通过三维微触觉传感器的信号采集系统和上机软件，建立输入——输出关系图，通过激光干涉仪的校准系统对压电陶瓷的位移约束信号的输入量进行跟踪测量，实现三维微触觉传感器性能参数的测试和校准，具体操作步骤如下：

(1)校准过程在密封的隔振腔中完成，内置CCD摄像头，隔振腔关闭后，通过CCD摄像头的监视进行实时监控，观察三维微触觉传感器与压电陶瓷的接触情况，防止压电陶瓷位移过大引起的三维微触觉传感器和压电陶瓷的损坏；

(2)通过三维微触觉传感器夹持机构将三维微触觉传感器固定在360°的旋转平台上，通过360°的旋转平台的手动和自动旋转控制器实现三维微触觉传感器的横向、轴向及XOY任意平面夹角性能校准；

(3)三维微触觉传感器夹持机构包括轴向、横向夹持机构，实现三维微触觉传感器部件的有效夹持，并保证三维微触觉传感器部件具有足够余量实现有效偏摆，压电陶瓷的夹持机构实现压电陶瓷与传动机构的连动性，并有效实现压电陶瓷的夹持；

(4)微位移输入装置的传动机构和控制装置实现压电陶瓷的Z轴方向上的粗动定位和三维微触觉传感器与压电陶瓷的零接触，压电陶瓷与三维微触觉传感器零接触后，再通过压电陶瓷控制系统实现一定程度的压电陶瓷位移约束信号引起传感器输出改变，通过信号调制和采集电路进行数据采集和显示，建立输入——输出关系图；

(5)通过激光干涉仪对压电陶瓷输出的位移约束信号的跟踪测量，由激光干涉仪测量得到的位移变化量与采集得到的输入——输出关系图进行有效的比对，实现三维微触觉传感器的性能的校准。

2.一种权利要求1所述方法制成的三维微触觉传感器的校准装置，其特征在于：三维微触觉传感器校准装置包括三维微触觉传感器固定装置、微位移输入装置、CCD摄像头和激光干涉仪；固定装置包括：固定支架、旋转盘手动旋钮、刻度盘、360°旋转平台、三维微触觉传感器夹持机构和三维微触觉传感器，微位移输入装置包括：固定支架、传动机构手动旋钮、传动机构导轨、传动机构载物平台、压电陶瓷夹持机构和压电陶瓷；三维微触觉传感器通过三维微触觉传感器夹持机构安装在360°旋转平台上，360°旋转平台与刻度盘连接并安装在传感器固定装置的固定支架上部，旋转盘手动旋钮在固定装置的固定支架的顶部；压电陶瓷通过压电陶瓷夹持机构安装在微位移输入装置的固定支架上；CCD摄像头有独立的安装支架，将CCD摄像头安装在支架的顶部，激光干涉仪悬挂在传感器固定装置及微位移输入装置的两固定支架的上空；所述的三维微触觉传感器夹持机构分为传感器横向夹持机构和传感器轴向夹持机构，传感器横向夹持机构包括平台连接板和传感器夹持板，传感器轴向夹持机构包括平台连接板、传感器夹持板和激光通孔；所述的压电陶瓷夹持机构包括平台连接板和压电陶瓷夹持板。