[实用新型]一种实时测量转轴空间位姿的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及空间位姿实时测量，尤其涉及一种实时测量转轴空间位姿的装置。

背景技术

转动副是机构的基本组成。由于转动件需要在转动副中连续作旋转运动，转动件与固定件必须分开。一般的，转动副为轴与轴承构成。轴要在轴承中顺畅地转动，转轴与支承的连接环节中的间隙不可避免。若转轴转速高，要求转动时摩擦阻力较小，轴承游隙不能过小，轴承的游隙是一个需要控制的值。

转动副在实际的应用中，由于活动构件施加负载导致滚子的接触处的变形，以及滚珠随工作时间的磨损等因素使得转轴在轴承中存在跳动量。转轴与轴承间隙的非线性以及滚子接触变形的共同影响使轴的跳动量不易于确定，给精密定位和精确轨迹运动带来极大的困难。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、测试手段简便易行的实时测量转轴空间位姿的装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种实时测量转轴空间位姿的装置，包括转轴2，所述转轴2通过轴承1安装在两轴承座板上，所述两轴承座板上安装有一底板6；两轴承座板与底板6固连作为整体，构成转动副的机架；

底板6上安装有两组结构相同、位置不同的位移传感器组件，即其中一组位移传感器组件安装在转轴2的端部一侧，另外一组位移传感器组件安装在转轴2的中部一侧；

每组位移传感器组件均包括一个安装支架3、两个伸缩式位移传感器5；所述安装支架3的两端各开设有一个用于定位的安装孔31；所述伸缩式位移传感器5包括固定杆53和安装在其端部并可轴向伸缩的伸缩杆52，在伸缩杆52的端部安装传感器测量头51；伸缩杆52和固定杆53的轴心在同一条轴线上；

每个安装支架3上的两个安装孔31的轴线在同一平面内，且该两个安装孔31的轴线之间呈90°角，两个伸缩式位移传感器5的固定杆53分别安装在该安装孔31内，使两个伸缩杆52的轴线互相垂直，且交点在转轴2的旋转中心上；传感器测量头51与转轴2的圆周面相接触。

所述传感器测量头51的形状为矩形，矩形的短边与转轴2的轴线平行，长边与转轴2的轴线垂直。

所述转轴2的与传感器测量头51接触处的轴径相等。

所述固定杆53的通过一个定心的锁紧套圈4定向安装在安装孔31内。

一种实时测量转轴空间位姿的方法，其包括如下步骤：

步骤一：以轴承1的中心线方向为z轴，以其中一组位移传感器组件作为第一对传感器，它们的两个伸缩杆52的轴线方向分别为x，y轴，建立空间坐标系；令转轴2轴线的初始位置与轴承1的中心线重合，清零位移传感器示数，记该组位移传感器组件的两个位移传感器的示值分别为x1，y1；

步骤二：另一组位移传感器组件作为第二对传感器，它们的两个位移传感器的示值为x2，y2；

第一对传感器和第二对传感器分别所在的两平面间的距离为L；

转轴2的轴线在第一对传感器处的径向位移为：

第二对传感器处的径向位移为：

转轴2的轴线在yoz平面内的转角(绕x1轴旋转，正对x1轴逆时针为正)为：

转轴2的轴线在xoz平面内的转角(绕y1轴旋转，正对y1轴逆时针为正)为：

在一次采样周期内，第一对传感器和第二对传感器同时在两个平面内得到四个测量值，通过建立的模型进行换算，便得到转轴2相对初始位姿的四个参数的数值量。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本实用新型每组位移传感器组件均包括一个安装支架3、两个伸缩式位移传感器5；所述安装支架3的两端各开设有一个用于定位的安装孔31；所述伸缩式位移传感器5包括固定杆53和安装在其端部并可轴向伸缩的伸缩杆52，在伸缩杆52的端部安装传感器测量头51；伸缩杆52和固定杆53的轴心在同一条轴线上；每个安装支架3上的两个安装孔31的轴线在同一平面内，且该两个安装孔31的轴线之间呈90°角，两个伸缩式位移传感器5的固定杆53分别安装在该安装孔31内，使两个伸缩杆52的轴线互相垂直，且交点在转轴2的旋转中心上；传感器测量头51与转轴2的圆周面相接触。采用这种结构布局，可用于实时采集转轴在间隙中的位置与姿态信息，得到的数据可用于研究转轴及其固连的活动构件的运动偏差，从而加以修正。