[实用新型]一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置

说明书

一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置，属于光电检测技术领域，结构上由球形转子、定子、环形发光带、环形硅光电池阵列和弧形硅光电池阵列组成，结构新颖，当球形转子发生偏转时，可通过环形硅光电池阵列输出的短路电流之和计算得到球形转子偏转角，再结合环形硅光电池阵列和弧形硅光电池阵列上共N+4个短路电流输出求解得到球形转子方位角，与传统的位姿检测装置相比，本实用新型能够较快的准确确定球形关节姿态，结构紧凑，减少了硬件成本实现对球形关节的定位，为其位姿调整、驱动等打下了基础。

技术领域

本实用新型属于光电检测技术领域，涉及一种球形转子的位姿检测装置，特别是涉及一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置。

背景技术

球形转子的位姿检测作为采用此结构不可或缺的反馈控制环节，其位姿检测的准确性、快速性直接影响到整个系统的控制精度，目前采用的光电检测技术主要采用以下两种：(1)在球形转子表面一半涂有高反射率材料，一半涂低反射率材料，同时涂层质量按照一定规律分布，使其旋转轴处于反射率分界面上；(2)在球形转子表面涂有黑白色编码。而上述方法具有一定的局限性，对球形转子的材料或者涂层质量分布有严格要求，检测装置体积过大，结构不紧凑。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中存在的不足，提出一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置，能够较快的准确确定球形关节姿态，结构紧凑，减少了硬件成本。

本实用新型的技术方案：一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置，包括球形转子和定子；其特征在于：所述球形转子的赤道处设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有环形发光带，所述环形发光带由发光二极管灯带和环形透镜构成，所述发光二极管灯带连接固定在所述环形凹槽的槽底，所述环形透镜设置在所述发光二极管灯带的外部并与所述球形转子的外表面形成光滑的球面，所述定子的内表面上连接设有由若干个硅光电池构成的环形硅光电池阵列，所述环形硅光电池阵列下方连接设有四条由若干个硅光电池构成的弧形硅光电池阵列，所述弧形硅光电池阵列均布设置在所述定子的内表面，并与所述环形硅光电池阵列垂直设置，所述球形转子表面与环形硅光电池阵列、弧形硅光电池阵列间设有间隙。

所述定子为空心半球结构，定子底部设有圆形通孔，定子与外部机架固定连接。

所述发光二极管灯带(3-1)胶接设置在环形凹槽的槽底，环形透镜(3-2)卡接设置在环形凹槽内并与球形转子表面形成光滑连接。

所述弧形硅光电池阵列(6)与环形硅光电池阵列(4)的厚度相同，均镶嵌固定在定子(2)的内壁上。

所述定子(2)的内壁与球形转子(1)之间的间隙不大于5mm。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提出的一种基于光电检测的球形转子位姿检测装置，结构上由球形转子、定子、环形发光带、环形硅光电池阵列和弧形硅光电池阵列组成，结构新颖，当球形转子发生偏转时，可通过环形硅光电池阵列输出的短路电流之和计算得到球形转子偏转角Φ，再结合环形硅光电池阵列和弧形硅光电池阵列上共N+4个短路电流输出求解得到球形转子方位角θ，与传统的位姿检测装置相比，本实用新型能够较快的准确确定球形关节姿态，结构紧凑，减少了硬件成本实现对球形关节的定位，为其位姿调整、驱动等打下了基础。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中定子及定子内部俯视结构示意图。

图3是本实用新型中转子和定子局部剖视示意图。

图4是本实用新型中正方形硅光电池形状示意图。

图5是本实用新型中转子姿态角示意图。

图6是本实用新型中发光带与弧形硅光电池阵列位置及面积展开图。

图7是本实用新型中发光带与环形硅光电池阵列位置及面积展开图。