基于光敏半导体材料的多自由度电机姿态检测传感器以及多自由度电机姿态检测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于光敏半导体材料的多自由度电机姿态检测传感器以及多自由度电机姿态检测方法。基于此传感器的多自由度电机无接触姿态检测具有较高的响应速度，有效改善视觉传感器检测过程中存在的延时问题，可以完成在线姿态检测并应用于多自由度电机的控制环节；无需在多自由度电机内布设器件，仅需在电机输出轴上安装激光源即可实现电机姿态检测，有效避免光学传感器法存在的运动奇点问题和霍尔传感器法存在的精度问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感器领域，尤其涉及一种基于光敏半导体材料的多自由度电机姿态检测传感器以及多自由度电机姿态检测方法。

技术介绍

1、随着工业自动化的迅速发展和人工成本的提高，可以在个多自由度上完成高精度伺服运动的工业机器人、工业云台等装置获得了大规模应用。现有多自由度运动装置主要由多个单自由度运动装置通过传动机构组合而成，存在机械结构复杂、转动惯量较大、动态响应精度低等问题。单个机构可以完成偏转、俯仰运动的多自由度电机因其球形结构设计紧凑、无需机械传动、原理简单而受到广泛关注。

2、为实现对多自由度电机的高精度实时闭环控制，需要解决三大问题：一是建立电磁转矩模型；二是完成实时姿态检测；三是实现高速驱动控制。系统闭环控制精度与实时姿态检测精度正相关，传统姿态检测方法按照检测装置是否与转子发生接触，可以分为检测装置与转子互联的接触检测、检测装置与转子分离的无接触检测、无专门检测装置的无传感器检测三大类。其中，无接触检测能更好地适应多自由度电机的特殊球形结构且不影响其运转，常用方法有四种：

3、其一，在电机球形转子表面喷涂特征编码，采用视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光敏半导体材料的多自由度电机姿态检测传感器，通过检测多自由度电机输出轴上发出的激光在传感器上的照射位置，实现对多自由度电机的姿态检测；其特征在于，由三部分组件构成，分别是：感光模块，用于接收来自多自由度电机的激光信号并实现光电转换；信号采集模块，将感光模块产生的N*N个电压信号通过行、列信号总线转换为2*N个电压信号，降低信号采集压力；模数转换模块，将信号采集模块输出的2*N个电压信号转换为数字量传输至上位机进行信号解算以实现姿态检测。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，感光模块由三部分组件构成，分别是：正电极线路、硫化镉、负电极线路；N+1行和N+1列...

【技术特征摘要】

1.一种基于光敏半导体材料的多自由度电机姿态检测传感器，通过检测多自由度电机输出轴上发出的激光在传感器上的照射位置，实现对多自由度电机的姿态检测；其特征在于，由三部分组件构成，分别是：感光模块，用于接收来自多自由度电机的激光信号并实现光电转换；信号采集模块，将感光模块产生的n*n个电压信号通过行、列信号总线转换为2*n个电压信号，降低信号采集压力；模数转换模块，将信号采集模块输出的2*n个电压信号转换为数字量传输至上位机进行信号解算以实现姿态检测。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，感光模块由三部分组件构成，分别是：正电极线路、硫化镉、负电极线路；n+1行和n+1列正电极线路宽度为r，围成n*n个宽度为c的方格，方格中心打孔后插入n*n条负电极线路；硫化镉层附着在陶瓷基板上，与正、负电极线路共同构成n*n个感光单元。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，感光模块上的感光单元受多自由度电机输出轴上发出的激光源照射时，感光单元内硫化镉产生内光电效应致使其电阻显著降低，正电极线路与负电极线路间电阻降低；所述多自由度电机姿态检测传感器通过检测这种基于内光电效应导致的电阻变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群京，李浩霖，李国丽，文彦，韩琪玥，周睿，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：