[發明專利]水下機器人補償器位移檢測傳感器及其檢測方法

在審

• 申請號: 201310616490.3
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104677466A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 楊鳴宇;趙洋;李智剛;孫斌;劉曙光
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01F23/30
• 分類號: G01F23/30
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及一種水下機器人補償器位移檢測技術，具體地說是利用霍爾元件、可調電位器及永磁鐵磁環等實現水下機器人液壓系統油補償器位移檢測的裝置和方法。

背景技術

水下機器人的水下部分包括中繼器和潛水器，當其在深海工作時所受海水壓強較大，各個閥箱、電機箱設計時采用內部充油方式可使其內外壓保持平衡，從而在水密外殼設計中可以按薄壁設計，選擇耐壓性較低抗腐蝕材料，可以減輕水下潛器的重量。補償器可以實時保證閥箱內油量充足以保證內外壓平衡，并通過補償器內部彈簧的作用使設備內壓略高于外部水壓，這樣可以防止閥箱滲水以及為液壓回路中可能存在的滲漏提供補充。所以為了系統能夠正常工作，對補償器內液壓油的余量進行實時監測顯得尤為重要。陸地上常規的檢測方法由于不能防水和耐壓在水下無法使用，因此必須設計一套結構簡單的，非接觸式的水下位置檢測傳感器來檢測補償器的油位。一些傳統的水下機器人補償器未采用線性檢測裝置，只是在油即耗盡時，產生一個觸點信號，不能夠在水下實時發現油位的減少，如果液壓系統漏油較為嚴重時，無法及時得到準確信息，當液壓油耗盡時，就會把海水吸進液壓管路，這對于深海工作機器人來說是相當危險的事故，海水會對高精度的伺服閥組，電機泵組等器件造成腐蝕，如果發現不及時甚至會導致這些器件報廢，造成較大的損失。

發明內容

為了克服上述的問題，本發明要解決的技術問題是提供一種應用于水下機器人，結構簡單、檢測可靠的補償器位移檢測裝置，通過該裝置可準確判斷出補償器中的液壓油液位。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：水下機器人補償器位移檢測傳感器，包括：活塞、活動支架和固定支架、水密插座、不銹鋼筒及其內部設置的電路板；活塞的一端固定于補償器內活動端蓋上，另一端固定有活動支架；不銹鋼筒一端與補償器殼體上設置的固定支架固定連接，另一端套置于活動支架內；電路板通過不銹鋼筒末端的水密插座與上位機連接。

所述不銹鋼筒為一端開口并帶有法蘭固定座的中空結構，其開口端與水密插座固定連接；開口端外表面車有螺紋，與固定支架螺紋連接。

所述活塞與不銹鋼筒沿軸向平行。

所述活動支架為帶有兩個圓孔的不銹鋼板，第一圓孔用于與活塞螺栓連接，第二圓孔用于套置不銹鋼筒且直徑大于不銹鋼筒直徑。

所述活動支架第二圓孔周圍固定有磁環，磁環直徑與第二圓孔直徑相等。

所述電路板設有檢測電路，包括多個并聯的霍爾元件；相鄰的霍爾元件的信號端之間連有可調電位器，每個可調電位器的調節端與其對應的霍爾元件信號輸出端連接；每個霍爾元件的電源正極、地端與外部電源正、負極連接；可調電位器串聯后一端接地，另一端作為檢測電路的輸出端通過上拉電阻Rp與外部電源正極連接，還通過水密插座與上位機連接，。

所述并聯的霍爾元件沿不銹鋼筒的軸向依次排列。

水下機器人補償器位移檢測方法，包括以下步驟：

根據檢測電壓范圍及其分辨率標定可調電位器阻值；

當補償器的活動端蓋移動時，帶動活塞以及活動支架上的磁環移動，不銹鋼筒內處于磁環磁場范圍內的某個霍爾元件的信號端與電源地端導通，檢測電路輸出檢測電壓至上位機，上位機根據該電壓得到相應的補償器位移。

所述根據檢測電壓范圍及其分辨率標定可調電位器阻值根據以下公式得到；

Rn=f×n×RpU-f×n-Rn-1]]>

其中，Rn為可調電位器阻值，Rp為上拉電阻阻值，n為可調電位器個數，U為傳感器工作電壓，f為檢測信號分辨率。

本發明具有以下有益效果及優點：

1、成本低，結構簡單。本發明的核心檢測電路所選用的器件成本低廉，而且電路結構規整，實現方式巧妙而簡單，使得后期維護方便易行。