[发明专利]可实现回转角度测量的球铰链及测量方法

权利要求书

1.一种可实现回转角度测量的球铰链，其特征是：

由底座(1)和端盖(6)构成内部具有球窝的球座，所述球窝的球冠部在端盖(6)上形成为开口；球头(3)置入在所述球窝中，并在端盖(6)的开口处露出球冠，在所述球头(3)的球冠顶面连接球铰杆(2)；所述球头(3)与球窝为同心，并且球头(3)可相对于球窝同心转动；

在所述球头(3)的下半球表面嵌装有永磁体(4)，并有m只永磁体(4)均匀分布在所述球头(3)的下半球表面；在所述球窝的表面嵌装有磁效应传感器(5)，并有n只磁效应传感器(5)均匀分布在球窝的表面；其中，n和m均不为零；利用所述磁效应传感器(5)的感应输出信号判断所述球头(3)与球窝之间的相对角度位置及相对运动的方向。

2.根据权利要求1所述的可实现回转角度测量的球铰链，其特征是：所述永磁体(4)为圆柱体，并套装在由非磁性材料制成的隔套(8)中，所述隔套(8)连带永磁体(4)嵌入在球头表面设置的各圆柱形盲孔中；所述各永磁体(4)的轴线均穿过球头(3)的球心。

3.根据权利要求1所述的可实现回转角度测量的球铰链，其特征是：所述球头和球铰杆是以铁磁材料为材质。

4.根据权利要求1所述的可实现回转角度测量的球铰链，其特征是：所述各磁效应传感器(5)嵌入在所述球窝表面设置的各传感器孔中，各磁效应传感器(5)同处在以球窝中心为中心、半径为R的球面上，各磁效应传感器(5)的轴线穿过球窝中心；设置各传感器孔为台阶孔，磁效应传感器胶接在非磁材料制成的传感器座(9)上，所述传感器座(9)连带磁效应传感器嵌装在所述台阶孔中。

5.利用权利要求1所述球铰链实现回转角度测量的方法，其特征是：对于球铰链绕球心O在任意方向上的回转，永磁体产生的磁场随之转动，根据等效磁荷模型计算磁效应传感器所在空间位置的磁感应强度，得出磁效应传感器轴线方向的磁感应强度分量与球铰链回转角度之间的关系；根据磁效应传感器的输入输出特性，建立每个磁效应传感器的电压输出信号与球铰链回转角度的函数关系；联立各个磁效应传感器的函数关系建立方程组，利用最小二乘法实现方程组的求解，得出球铰链回转角度。