[發(fā)明專利]基于機(jī)械臂的超聲橢圓振動裝置測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110301978.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112964352A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭彤;李韶璇;宮虎;孫藝嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01H13/00
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

1.一種基于機(jī)械臂的超聲橢圓振動裝置測量系統(tǒng)，其特征在于：包括：

機(jī)械臂，用于搭載激光干涉儀，實現(xiàn)激光干涉儀的粗定位和自動聚焦；

激光干涉儀，用于測量超聲橢圓振動裝置共振頻率與運動軌跡；

超聲橢圓振動裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的機(jī)械臂為六自由度機(jī)械臂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的激光干涉儀為SP-S單頻激光干涉儀。

4.一種基于機(jī)械臂的超聲橢圓振動裝置測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)通過機(jī)械臂完成激光干涉儀的粗定位；

(2)利用爬山算法實現(xiàn)自動聚焦；

(3)獲取超聲橢圓振動裝置的固有頻率；

(4)分別獲取X、Y向的振動信號，并進(jìn)行軌跡合成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟1)包括：

(1.1)將超聲橢圓振動裝置固定在工作臺上；

(1.2)選取超聲橢圓振動裝置在X、Y方向的被測點；

(1.3)將機(jī)械臂設(shè)置為示教模式，拖動機(jī)械臂，使激光干涉儀到達(dá)被測點附近，盡可能使光線與被測表面保持垂直。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟2)包括：

(2.1)選取當(dāng)前點作為起點，選取特定值為信號閾值，使激光干涉儀滿足測量要求，調(diào)整機(jī)械臂關(guān)節(jié)進(jìn)而調(diào)整激光干涉儀的俯仰角作為相鄰點；

(2.2)移動機(jī)械臂關(guān)節(jié)遍歷當(dāng)前點所在鄰域，選取鄰域中最優(yōu)解作為新解；

(2.3)重復(fù)(2.2)，直到信號達(dá)到或超過閾值；

(2.4)選取當(dāng)前點作為起點，調(diào)整機(jī)械臂另一關(guān)節(jié)進(jìn)而調(diào)整激光干涉儀的偏擺角作為相鄰點；

(2.5)重復(fù)(2.2)(2.3)中步驟；

(2.6)最終調(diào)整激光干涉儀至信號最佳處。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟3)包括：

(3.1)依據(jù)仿真中所獲取的振動裝置的固有頻率，選取合適的掃頻間隔和掃頻點數(shù)；

(3.2)完成信號發(fā)生器初始頻率、掃頻間隔與掃頻點數(shù)的設(shè)定；

(3.3)獲取不同激勵頻率下的振動信號，并進(jìn)行FFT變換，獲取頻域信號；

(3.4)將不同激勵頻率下的頻域信號進(jìn)行合成，最終獲得不同激勵頻率所對應(yīng)的幅值，其中幅值最大位置處的頻率對應(yīng)超聲橢圓振動裝置被測表面的固有頻率。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：步驟4)包括：

(4.1)將激光干涉儀設(shè)置為觸發(fā)模式，即信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號的同時產(chǎn)生脈沖信號，激光干涉儀接收到觸發(fā)信號后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，確保每次采集開始的相對時間一致；

(4.2)使用激光干涉儀對X向進(jìn)行振動測量，X向測量完成后；

(4.3)重新安裝激光干涉儀重復(fù)(4.1)中操作，對Y向進(jìn)行振動測量；

(4.4)通過對采集到的時域信號進(jìn)行傅里葉變換，完成信號的噪聲去除；

(4.5)將濾波后的X、Y向振動信號進(jìn)行合成，判斷運動方向，根據(jù)傾斜角計算X、Y向的相位差；

(4.6)改變激勵信號的幅值、相位以及頻率大小，分析這些改變對橢圓軌跡的影響。