一维光学位置传感器融合的非接触多自由度位姿测量系统

作     者：莫嘉嗣 陈健欢 温远航 梁杰俊 陈秋烁 闫国琦 MO Jiasi;CHEN Jianhuan;WEN Yuanhang;LIANG Jiejun;CHEN Qiushuo;YAN Guoqi

作者机构：华南农业大学工程学院广东广州510642 

基　　金：广东省基础与应用基础研究基金资助项目(No.2020A1515110191) 国家自然科学基金资助项目(No.52205266) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2024年第32卷第3期

页      码：344-356页

摘      要：为实现机器人末端位姿多自由度实时测量反馈,融合一维光学位置传感器(Position Sensitive Detector,PSD)建立了平面3自由度非接触测量系统,对其测量原理,信号处理电路,环境光干扰去除和非线性标定算法等进行研究。根据PSD传感器测量特性和平面3自由度测量要求设计了4-PSD测量系统,并建立测量系统数学模型。研究了PSD传感器的信号处理电路,通过运放和除法器实现了单个PSD的信号处理,结合单片机与A/DC采样电路,实现了上位机的高频率信号采集。对4-PSD测量系统进行预实验,为消除环境光干扰,通过激光调制和数字滤波等方法进行验证。最后,通过激光位移传感器标定4-PSD测量系统,介绍了4-PSD的标定步骤(原点、转角、长度和二阶非线性标定),测定了系统标定后的误差分布。该测量系统具有较高的测量频率(50 Hz)。标定实验结果表明:标定后的4-PSD测量系统在70 mm×70 mm内,测量精度平均为0.49 mm,比标定前降低了90%的误差,能满足大部分高速、高精度机器人末端的非接触式实时测量反馈需求。

主 题 词：光学位置传感器 位姿测量 实时反馈 测量标定 

学科分类：08[工学] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/OPE.20243203.0344

馆 藏 号：203126092...