[发明专利]一种三自由度球形转子角速度矢量检测方法

说明书

本发明公开了一种三自由度球形转子角速度矢量检测方法，包括以下步骤：对球形转子的球面按照相差120°且经过球形转子的球心的分界面均分为六个区域，对六个区域设置不同的颜色；在球形转子的表面设置多组正交的颜色传感器，传感器的光轴均正对球形转子的球心；采集多个颜色传感器的输出信号，根据多个颜色传感器的输出信号的相位差和单个颜色传感器信号的周期得到球形转子的角速度矢量。本发明具有如下优点：用于检测的装置占用体积小，后续数据处理方便，便于系统集成，可以实现高转速测量。

技术领域

本发明涉及三自由度球形转子的检测领域，具体涉及一种三自由度球形转子角速度矢量检测方法。。

背景技术

相关技术中，三自由度球形转子的检测方法主要有以下几种：

1、球形转子材料磁性周期性分布，采用霍尔传感器检测；

2、球形转子表面一半涂上高反射率材料，一半低反射率材料，同时质量按照一定规律分布，使其旋转轴处于反射率分界面上，利用光电传感器检测；

3、球形转子表面涂上黑白色编码，采用光电传感器检测；

4、球形转子表面的经纬线采用伪随机码进行编码，配合机器视觉检测；

5、双鼠标传感器检测。

上述五种方法均存在局限性，具体为1、2对于球形转子的材料或者质量分布有严格要求；3、4检测系统体积过大，且适用于低转速情况之下；5、适用于转速线速度5.8m/s以下，且对球形转子表面的粗糙度有要求。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种三自由度球形转子角速度矢量检测方法，克服其他检测方法检测转速范围不高，检测系统体积大等缺点，实现了小体积内的非接触式的高速转子的检测。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种三自由度球形转子角速度矢量检测方法，包括以下步骤：S1：对球形转子的球面按照三个相差120°且经过所述球形转子的球心的分界面均分为六个区域，对所述六个区域设置不同的颜色并对不同颜色进行编码；S2：在所述球形转子的表面设置多组正交颜色传感器，所述多个颜色传感器的执行光轴均正对所述球形转子的球心；S3：采集所述多个颜色传感器的输出信号，根据所述多个颜色传感器的输出信号的相位差和单个传感器信号的周期得到所述球形转子的角速度矢量；其中，在任意时刻，所述多组颜色传感器中至少存在一组三个正交的颜色传感器在转子转动一周内经过同一分界面。

根据本发明实施例的三自由度球形转子角速度矢量检测方法，用于检测的装置占用体积小，后续数据处理方便，便于系统集成，可以实现高转速测量。

另外，根据本发明上述实施例的三自由度球形转子角速度矢量检测方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，步骤S3进一步包括：经过同一分界面的三个正交颜色传感器的坐标值为x_i,y_i,z_i i＝1,2,3，则角速度矢量为

其中，θ₁，θ₂和θ₃，分别是三个正交的颜色传感器对应于同一分级面的信号之间的相位差，T为单个颜色传感器信号的周期，矩阵ρ_i＝[x_i y_i z_i]的作用是将所测的角速度矢量转换到定子坐标系中。

进一步地，所述颜色传感器的至少为三组，共九个。

进一步地，所述六种颜色分别为红、绿、蓝、品红、黄和青。