A floating ball bearing three-dimensional attitude measurement device, the equatorial plane and the upper part of the floating ball switch installation end connection, the equatorial plane and the equatorial plane coplanar toroidal air connector in the lower part; the outer ring is installed on the floating ball and the base, the inner ring is arranged on the outer ring; the inner drive motor connect the outer ring and the inner ring, the roll gap sensor feedback deviation of the driving ring relative to the outer ring to rotate; the outer ring drive motor is connected with outer ring and ball and air base, the pitch gap sensor feedback errors driving outer ring relative to the air base and ball rotation; the air ball and the base is fixed relative to the ground; the pitch the gap sensor and roll gap sensor are respectively arranged on the inner roll axis and pitch axis direction, the rotation angle sensor is installed in the inner ring and the equatorial plane turn Connector between the inner ring angle sensor is arranged between the inner ring and the outer ring, the outer ring angle sensor is installed between the outer ring and the bearing ball and base.
【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装置,属于轴承姿态测量装置
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坐标系的三轴运动姿态,然而气浮球上需要安装靶标等设备,同时需要与厂房的室内GPS或视觉相机配合使用,每次移动后需要重新标定,不仅使用复杂、成本高,而且失去了独立性。随着空间技术等高新技术发展,气浮球轴承的需求日益增加,其姿态测量问题也成了限制其推广的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题,进而提供一种气浮球轴承三维姿态测量装置。本专利技术的目的是通过以 ...
【技术保护点】
一种气浮球轴承三维姿态测量装置,其特征在于,包括:赤道面转接件(1)、内环(2)、外环(3)、气浮球(4)、外环驱动电机(5)、内环驱动电机(6)、气浮球窝及底座(7)、俯仰间隙传感器(8)、滚转间隙传感器(9)、自转角度传感器(10)、内环角度传感器(11)和外环角度传感器(12);所述赤道面转接件(1)与气浮球(4)的上部安装端面连接,赤道面转接件(1)下部的环面与气浮球(4)的赤道面共面,用于转接出过气浮球赤道面的自转角度传感器(10)、俯仰间隙传感器(8)和滚转间隙传感器(9)的测量环面;所述外环(3)安装在气浮球窝及底座(7)上,内环(2)安装在外环(3)上,内环(2)与外环(3)的转动轴正交;所述内环驱动电机(6)连接外环(3)和内环(2),通过滚转间隙传感器(9)反馈偏差驱动内环(2)相对外环(3)转动;所述外环驱动电机(5)连接外环(3)和气浮球窝及底座(7),通过俯仰间隙传感器(8)反馈偏差驱动外环(3)相对于气浮球窝及底座(7)转动;所述气浮球窝及底座(7)相对地面安装固定,通过高压气膜悬浮支撑气浮球(4),与气浮球(4)构成气浮球轴承,同时提供外环驱动电机(5)和 ...
【技术特征摘要】
1.一种气浮球轴承三维姿态测量装置,其特征在于,包括:赤道面转接件(1)、内环(2)、外环(3)、气浮球(4)、外环驱动电机(5)、内环驱动电机(6)、气浮球窝及底座(7)、俯仰间隙传感器(8)、滚转间隙传感器(9)、自转角度传感器(10)、内环角度传感器(11)和外环角度传感器(12);所述赤道面转接件(1)与气浮球(4)的上部安装端面连接,赤道面转接件(1)下部的环面与气浮球(4)的赤道面共面,用于转接出过气浮球赤道面的自转角度传感器(10)、俯仰间隙传感器(8)和滚转间隙传感器(9)的测量环面;所述外环(3)安装在气浮球窝及底座(7)上,内环(2)安装在外环(3)上,内环(2)与外环(3)的转动轴正交;所述内环驱动电机(6)连接外环(3)和内环(2),通过滚转间隙传感器(9)反馈偏差驱动内环(2)相对外环(3)转动;所述外环驱动电机(5)连接外环(3)和气浮球窝及底座(7),通过俯仰间隙传感器(8)反馈偏差驱动外环(3)相...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘延芳,齐乃明,唐丽慧,霍明英,袁秋帆,左湛,
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
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