[發明專利]基于機械臂的超聲橢圓振動裝置測量系統及方法

在審

• 申請號: 202110301978.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112964352A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 郭彤;李韶璇;宮虎;孫藝嘉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01H13/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

1.一種基于機械臂的超聲橢圓振動裝置測量系統，其特征在于：包括：

機械臂，用于搭載激光干涉儀，實現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.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述的機械臂為六自由度機械臂。

3.根據權利要求1所述的系統，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)通過機械臂完成激光干涉儀的粗定位；

(2)利用爬山算法實現自動聚焦；

(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，并進行軌跡合成。

5.根據權利要求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)將機械臂設置為示教模式，拖動機械臂，使激光干涉儀到達被測點附近，盡可能使光線與被測表面保持垂直。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟2)包括：

(2.1)選取當前點作為起點，選取特定值為信號閾值，使激光干涉儀滿足測量要求，調整機械臂關節進而調整激光干涉儀的俯仰角作為相鄰點；

(2.2)移動機械臂關節遍歷當前點所在鄰域，選取鄰域中最優解作為新解；

(2.3)重復(2.2)，直到信號達到或超過閾值；

(2.4)選取當前點作為起點，調整機械臂另一關節進而調整激光干涉儀的偏擺角作為相鄰點；

(2.5)重復(2.2)(2.3)中步驟；

(2.6)最終調整激光干涉儀至信號最佳處。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟3)包括：

(3.1)依據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；

(3.2)完成信號發生器初始頻率、掃頻間隔與掃頻點數的設定；

(3.3)獲取不同激勵頻率下的振動信號，并進行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行合成，最終獲得不同激勵頻率所對應的幅值，其中幅值最大位置處的頻率對應超聲橢圓振動裝置被測表面的固有頻率。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟4)包括：

(4.1)將激光干涉儀設置為觸發模式，即信號發生器產生激勵信號的同時產生脈沖信號，激光干涉儀接收到觸發信號后進行數據采集，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(4.1)中操作，對Y向進行振動測量；

(4.4)通過對采集到的時域信號進行傅里葉變換，完成信號的噪聲去除；

(4.5)將濾波后的X、Y向振動信號進行合成，判斷運動方向，根據傾斜角計算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。