驅動機構，以實現(xiàn)位置調(diào)節(jié)?？蛇x地，驅動機構除了采用本實施例的電機以外，還可以采用氣動或者液壓類驅動機構。
[0050]參照圖2，本實施例中，處理器80內(nèi)配置有控制軟件，例如Labview軟件編程，處理器80經(jīng)數(shù)字I/O板93連接控制器90，本實施例中，控制器90選用PLC控制器，處理器80通過數(shù)字I/O將移動指令輸出給PLC控制器，PLC控制器進而控制第一電機15、第二電機16或者第三電機17動作，而電機的輸出軸進一步經(jīng)傳動機構帶動執(zhí)行部件動作，從而實現(xiàn)了放置于立柱上的第一電磁裝置20的二維三自由度的自動調(diào)節(jié)。
[0051]可選地，參照圖1及圖3，處理器80與第一電流源60和第二電流源70電連接，以控制第一電流源60、第二電流源70的輸出電流值。本實施例中，第一電磁裝置20和第二電磁裝置40包括至少一組電磁線圈；參照圖3，第一電流源60和第二電流源70均包括恒流源61及多通道電流功率放大器62，多通道電流功率放大器62的調(diào)節(jié)端與處理器80連接，接收處理器80的指令調(diào)節(jié)恒流源61輸出一路或者多路電流。本實施例中，處理器80經(jīng)D/A板92連接多通道電流功率放大器62，多通道電流功率放大器62在處理器80的輸出指令控制下選通相應的電流輸出通道，以輸出相應的電流給電磁裝置的線圈上，其中，電流值的調(diào)節(jié)可由處理器80上預設的程序進行自動調(diào)節(jié)，也可由外界輸入的控制信號對電流值進行實時調(diào)節(jié)，以改變第一電磁裝置和/或第二電磁裝置電磁線圈的電流值。優(yōu)選地，第一電磁裝置20和第二電磁裝置40均包含多套線圈，以方便對第一電磁裝置20和第二電磁裝置40線圈的通電進行靈活調(diào)節(jié)，得到滿足實驗要求的電磁力。
[0052]可選地，傳感器50為用于檢測電磁力的力傳感器或者檢測電磁力矩的力矩傳感器，傳感器50與處理器80通信連接，以傳遞檢測數(shù)據(jù)給處理器80。優(yōu)選地，處理器80經(jīng)信號采集單元91采集各傳感器50實時檢測的數(shù)據(jù)。其中，力傳感器可采用通用的壓力傳感器或者拉力傳感器，力矩傳感器可采用扭矩傳感器。
[0053]本實施例測量裝置具有以下功能:一是高精度運動平臺，能夠方便、靈活地設置兩電磁裝置間相對位置/姿態(tài)，提供三自由度運動狀態(tài)；二是高精度力/力矩傳感器，提供電磁力/力矩精細測量；三是電磁裝置的電流控制系統(tǒng)，提供按需設置的線圈電流值；四是自動化控制系統(tǒng)，提供運動平臺、力/力矩傳感器、線圈電流控制系統(tǒng)間的有效連接與自動運行。
[0054]本實施例通過處理器80對兩電磁裝置間的相對位置及姿態(tài)進行自動調(diào)節(jié)，并對兩電磁裝置的線圈的通電電流進行自動調(diào)節(jié)，以提供按需設置的電流值，同時經(jīng)傳感器實時檢測電磁力/力矩，并對上述各環(huán)節(jié)進行綜合同步控制，從而實現(xiàn)了對空間多自由度的電磁力/力矩的自動測量，且能夠滿足動態(tài)測量需求，可靠性高，且對電磁裝置構型無約束，可以測量任意形狀電磁裝置間產(chǎn)生的力/力矩。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種用于電磁力或者電磁力矩的自動測量方法的實施例，該方法實施例包括:
[0056]調(diào)節(jié)第一電磁裝置20與第二電磁裝置40間的相對位置及姿態(tài)，其中，第一電磁裝置20可在二維平面上平動及旋轉，第二電磁裝置40固定；
[0057]調(diào)節(jié)第一電磁裝置20及第二電磁裝置40上電磁線圈的輸入電流值；
[0058]檢測第一電磁裝置20與第二電磁裝置40間的電磁力或者電磁力矩值。
[0059]優(yōu)選地，本方法實施例采用上述裝置實施例的測量裝置，【具體實施方式】如下:
[0060]將兩套電磁裝置分別部署于固定和移動立柱上，通過計算機程序設定移動立柱的二維三自由度運行軌跡以及各運行點位置處各線圈電流值；開始測量后，通過數(shù)字I/o接口將移動指令傳給各方向控制電機，電機帶動機械傳動機構運動，進而實現(xiàn)放置于移動立柱電磁裝置的二維三自由度運動(如圖2);同時，處理器通過D/A板將電流指令發(fā)給多通道功率放大器，用于調(diào)節(jié)恒流源輸送的電流值，并進而控制移動/固定電磁裝置的多套磁線圈電流值(如圖3);力與力矩傳感器性能(包括量程及分辨率)的選取是電磁力/力矩測量方法的核心，本方法根據(jù)所測物理量的特性來確定，具體說明如下:電磁力/力矩與電磁裝置間相對距離成3-4次方的反比關系，隨相對距離的增加或減小非線性劇烈變化；另夕卜，電磁力/力矩隨兩電磁裝置間相對姿態(tài)變化而變化，電磁裝置正對為最大力產(chǎn)生模式，但電磁力矩為O。因此，首先根據(jù)所測電磁裝置相距最近且正對仿真計算結果(可采用任一款有限元分析軟件計算得到)給出傳感器的力量程，并根據(jù)所測電磁裝置相距最近且其法向垂直仿真計算結果給出傳感器的力矩量程。進而，根據(jù)電磁裝置應用要求確定傳感器力和力矩的靈敏度。
[0061]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于電磁力或者電磁力矩的測量裝置，其特征在于，包括: 用于安裝第一電磁裝置(20)的第一支撐平臺(10)及用于安裝第二電磁裝置(40)的第二支撐平臺(30)； 用于給所述第一電磁裝置(20)提供電流的第一電流源(60)和用于給所述第二電磁裝置(40)提供電流的第二電流源(70);其中， 所述第一支撐平臺(10)設有驅動機構，所述驅動機構用于驅動所述第一電磁裝置(20)活動，以調(diào)節(jié)所述第一電磁裝置(20)與所述第二電磁裝置(40)間的相對位置及姿態(tài)； 所述第二支撐平臺(30)上設有用于檢測所述第一電磁裝置(20)與所述第二電磁裝置(40)間的電磁力或者電磁力矩的傳感器(50)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一支撐平臺(10)包括: 用于安裝所述第一電磁裝置(20)的支撐部件(11)， 用于驅動所述支撐部件(11)周向旋轉的第一驅動機構； 用于驅動所述支撐部件(11)沿所在平面橫向移動的第二驅動機構； 用于驅動所述支撐部件(11)沿所在平面縱向移動的第三驅動機構。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述裝置還包括處理器(80)，所述處理器(80)經(jīng)控制器(90)與所述驅動機構電連接，以控制所述驅動機構動作。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述處理器(80)與所述第一電流源￠0)和第二電流源(70)電連接，以控制所述第一電流源(60)、所述第二電流源(70)的輸出電流值。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于， 所述第一電磁裝置(20)和所述第二電磁裝置(40)包括至少一組電磁線圈； 所述第一電流源(60)和所述第二電流源(70)均包括恒流源及多通道電流功率放大器，所述多通道電流功率放大器的調(diào)節(jié)端與所述處理器(80)連接，接收所述處理器(80)的指令調(diào)節(jié)所述恒流源輸出一路或者多路電流。
6.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述傳感器(50)為用于檢測電磁力的力傳感器或者檢測電磁力矩的力矩傳感器，所述傳感器(50)與所述處理器(80)通信連接，以傳遞檢測數(shù)據(jù)給所述處理器(80)。
7.一種使用權利要求1至6中任一項所述的裝置進行電磁力或者電磁力矩測量的方法，其特征在于，包括: 調(diào)節(jié)第一電磁裝置(20)與第二電磁裝置(40)間的相對位置及姿態(tài)，其中，第一電磁裝置(20)可在二維平面上平動及旋轉，所述第二電磁裝置(40)固定； 調(diào)節(jié)第一電磁裝置(20)及第二電磁裝置(40)上電磁線圈的輸入電流值； 檢測第一電磁裝置(20)與第二電磁裝置(40)間的電磁力或者電磁力矩值。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于， 通過處理器(80)調(diào)節(jié)所述第一電磁裝置(20)與第二電磁裝置(40)間的相對位置及姿態(tài)； 且通過所述處理器(80)調(diào)節(jié)所述第一電磁裝置(20)及所述第二電磁裝置(40)上電磁線圈的輸入電流； 采用傳感器(50)檢測第一電磁裝置(20)與第二電磁裝置(40)間的電磁力或者電磁力矩值，且所述傳感器(50)將檢測數(shù)據(jù)傳遞給所述處理器(80)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于， 所述處理器(80)通過預設程序控制所述第一電磁裝置(20)與第二電磁裝置(40)間的相對位置及姿態(tài)，并經(jīng)預設程序或者外界輸入的控制信號實時調(diào)整所述第一電磁裝置(20)及所述第二電磁裝置(40)上電磁線圈的輸入電流。
10.根據(jù)權利要求7至9任一項所述的方法，其特征在于， 傳感器(50)的靈敏度根據(jù)待測量的電磁力或者電磁力矩的變化范圍相應選取。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電磁力或者電磁力矩的測量裝置及方法，該測量裝置包括：用于安裝第一電磁裝置的第一支撐平臺及用于安裝第二電磁裝置的第二支撐平臺；第一支撐平臺設有用于驅動第一電磁裝置活動的驅動機構，以調(diào)節(jié)第一電磁裝置與第二電磁裝置間的相對位置及姿態(tài)；第二支撐平臺上設有用于檢測電磁力或者電磁力矩的傳感器；測量裝置還包括用于給第一電磁裝置提供電流的第一電流源和用于給第二電磁裝置提供電流的第二電流源。本發(fā)明可自動獲取兩電磁裝置在二維三自由度運動空間內(nèi)產(chǎn)生力/力矩的測量值，具有普適性，對電磁裝置構型無約束，可測量任意形狀電磁裝置間所產(chǎn)生的力/力矩。
【IPC分類】G01L5-00
【公開號】CN104634496
【申請?zhí)枴緾N201510086226
【發(fā)明人】楊樂平, 張元文, 朱彥偉, 黃渙, 戚大偉, 徐良, 蔡偉偉, 敖厚軍
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月17日