一种气浮球轴承三维姿态测量方法技术

本发明专利技术提供了一种气浮球轴承三维姿态测量方法，气浮球轴承姿态转动时，俯仰间隙传感器和滚转间隙传感器分别测量内环与赤道面转接件在滚转轴方位和俯仰轴方位上的间隙变化，俯仰间隙传感器测量值反馈给外环驱动电机并驱动外环跟踪赤道面转接件的俯仰运动，滚转间隙传感器测量值反馈给内环驱动电机并驱动内环跟踪赤道面转接件的滚转运动，外环俯仰转动角度和内环滚转转动角度分别由外环角度传感器和内环角度传感器测量；气浮球绕体轴的自转角度通过安装在内环和赤道面转接件之间的角度传感器测量，俯仰角度由外环角度传感器和俯仰间隙传感器共同测量得到，滚转角度由内环角度传感器和滚转间隙传感器共同测量得到。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气浮球轴承三维姿态测量方法，属于球轴承三维姿态测量方法

技术介绍
精密测量、高精度姿态控制、零重力环境模拟等要求相对转动的两体间不存在摩擦力或者摩擦力尽可能的小。气悬浮球轴承通过从节流嘴喷出高压气体在气浮球和球窝之间，实现它们的非接触低摩擦相对转动。由于气悬浮球轴承具有高刚度、零摩擦等特点，因此在空间零重力环境模拟、精密装配、高精度姿态控制等领域得到了广泛的应用。气悬浮球轴承主要包括气浮球和球窝，两者通常采用研磨的方式保证最终的球面度，通过在气浮球或者球窝的节流孔供入高压气体，使两者相对悬浮，实现三轴的无摩擦转动，可以高精度的模拟失重环境和三轴姿态运动。然而，气浮球相对于球窝的转动不同于框架式的转台，其转动没有固定的转轴，这给对球轴承转动角度和角速度的测量带来困难。通常对球轴承姿态运动的测量采用在运动部件上安装惯性测量单元，如陀螺等。然而这种测量方式的缺点是：1、造价高，2、气浮球附加物改变其质量特性，3、气浮球轴承的三维姿态需要经过复杂的解算得到，且精度有限。另一种实现方式是利用室内GPS、视觉等手段进行测量，该方式虽然可以直接得到气浮球轴承相对于地面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气浮球轴承三维姿态测量方法，其特征在于，一、气浮球俯仰运动时，俯仰方向内环与赤道面转接件的转动角度跟踪偏差为Δψ时，内环与赤道面转接件在滚转轴方位的间隙变化为δψ＝Δψ×Rψ其中，Rψ为俯仰间隙传感器测头到气浮球回转中心的半径；二、俯仰间隙传感器测量这一间隙变化得到测量值并将反馈给控制器，控制器控制外环驱动电机驱动外环转动，带动内环消除内环与赤道面转接件在滚转轴方位的间隙变化，从而消除内环对赤道面转接件俯仰运动的角度跟踪偏差，外环的俯仰角度由外环角度传感器测量，值为测量得到的气浮球的俯仰角ψ^=Δ^ψ+ψ^m]]>其中，Δ^ψ=&de...

【技术特征摘要】
1.一种气浮球轴承三维姿态测量方法，其特征在于，一、气浮球俯仰运动时，俯仰方向内环与赤道面转接件的转动角度跟踪偏差为Δψ时，内环与赤道面转接件在滚转轴方位的间隙变化为δψ＝Δψ×Rψ其中，Rψ为俯仰间隙传感器测头到气浮球回转中心的半径；二、俯仰间隙传感器测量这一间隙变化得到测量值并将反馈给控制器，控制器控制外环驱动电机驱动外环转动，带动内环消除内环与赤道面转接件在滚转轴方位的间隙变化，从而消除内环对赤道面转接件俯仰运动的角度跟踪偏差，外环的俯仰角度由外环角度传感器测量，值为测量得到的气浮球的俯仰角ψ^=Δ^ψ+ψ^m]]>其中，Δ^ψ=δ^ψRψ]]>为解算得到的外环角度跟踪偏差；三、气浮球滚转运动时，滚转方向内环与赤道面转接件的转动角度跟踪偏差为Δφ时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延芳，齐乃明，唐丽慧，姚蔚然，霍明英，刘如才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，哈尔滨研控自动化科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23