[發明專利]一種三維微觸覺傳感器的校準方法與裝置

無效

• 申請號: 201010136209.2
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101813499A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 雷李華;王麗華;郭彤;李源
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01B7/00;G01B7/34;G01B11/02
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

1.一種三維微觸覺傳感器的校準方法，其特征在于：在隔振腔中安裝三維微觸覺傳感器固定裝置、微位移輸入裝置、CCD攝像頭和激光干涉儀；固定裝置包括：固定支架、旋轉盤手動旋鈕、刻度盤、360°旋轉平臺、三維微觸覺傳感器夾持機構，微位移輸入裝置包括：固定支架、傳動機構手動旋鈕、傳動機構導軌、傳動機構載物平臺、壓電陶瓷夾持機構；三維微觸覺傳感器通過不同的夾持機構安放在旋轉平臺上，微位移輸入裝置通過控制裝置實現三維微觸覺傳感器的Z軸粗動定位和傳感器與壓電陶瓷的零接觸，壓電陶瓷通過控制系統輸出振幅信號給所述的三維微觸覺傳感器施加位移約束信號，通過三維微觸覺傳感器的信號采集系統和上機軟件，建立輸入——輸出關系圖，通過激光干涉儀的校準系統對壓電陶瓷的位移約束信號的輸入量進行跟蹤測量，實現三維微觸覺傳感器性能參數的測試和校準，具體操作步驟如下：

(1)校準過程在密封的隔振腔中完成，內置CCD攝像頭，隔振腔關閉后，通過CCD攝像頭的監視進行實時監控，觀察三維微觸覺傳感器與壓電陶瓷的接觸情況，防止壓電陶瓷位移過大引起的三維微觸覺傳感器和壓電陶瓷的損壞；

(2)通過三維微觸覺傳感器夾持機構將三維微觸覺傳感器固定在360°的旋轉平臺上，通過360°的旋轉平臺的手動和自動旋轉控制器實現三維微觸覺傳感器的橫向、軸向及XOY任意平面夾角性能校準；

(3)三維微觸覺傳感器夾持機構包括軸向、橫向夾持機構，實現三維微觸覺傳感器部件的有效夾持，并保證三維微觸覺傳感器部件具有足夠余量實現有效偏擺，壓電陶瓷的夾持機構實現壓電陶瓷與傳動機構的連動性，并有效實現壓電陶瓷的夾持；

(4)微位移輸入裝置的傳動機構和控制裝置實現壓電陶瓷的Z軸方向上的粗動定位和三維微觸覺傳感器與壓電陶瓷的零接觸，壓電陶瓷與三維微觸覺傳感器零接觸后，再通過壓電陶瓷控制系統實現一定程度的壓電陶瓷位移約束信號引起傳感器輸出改變，通過信號調制和采集電路進行數據采集和顯示，建立輸入——輸出關系圖；

(5)通過激光干涉儀對壓電陶瓷輸出的位移約束信號的跟蹤測量，由激光干涉儀測量得到的位移變化量與采集得到的輸入——輸出關系圖進行有效的比對，實現三維微觸覺傳感器的性能的校準。

2.一種權利要求1所述方法制成的三維微觸覺傳感器的校準裝置，其特征在于：三維微觸覺傳感器校準裝置包括三維微觸覺傳感器固定裝置、微位移輸入裝置、CCD攝像頭和激光干涉儀；固定裝置包括：固定支架、旋轉盤手動旋鈕、刻度盤、360°旋轉平臺、三維微觸覺傳感器夾持機構和三維微觸覺傳感器，微位移輸入裝置包括：固定支架、傳動機構手動旋鈕、傳動機構導軌、傳動機構載物平臺、壓電陶瓷夾持機構和壓電陶瓷；三維微觸覺傳感器通過三維微觸覺傳感器夾持機構安裝在360°旋轉平臺上，360°旋轉平臺與刻度盤連接并安裝在傳感器固定裝置的固定支架上部，旋轉盤手動旋鈕在固定裝置的固定支架的頂部；壓電陶瓷通過壓電陶瓷夾持機構安裝在微位移輸入裝置的固定支架上；CCD攝像頭有獨立的安裝支架，將CCD攝像頭安裝在支架的頂部，激光干涉儀懸掛在傳感器固定裝置及微位移輸入裝置的兩固定支架的上空；所述的三維微觸覺傳感器夾持機構分為傳感器橫向夾持機構和傳感器軸向夾持機構，傳感器橫向夾持機構包括平臺連接板和傳感器夾持板，傳感器軸向夾持機構包括平臺連接板、傳感器夾持板和激光通孔；所述的壓電陶瓷夾持機構包括平臺連接板和壓電陶瓷夾持板。