[发明专利]一种三维微触觉传感器的校准方法与装置

摘要

本发明为一种三维微触觉传感器的校准方法与装置，其特征在于：在隔振腔中安装三维微触觉传感器固定装置、微位移输入装置、CCD摄像头和激光干涉仪；三维微触觉传感器通过不同的夹持机构安放在旋转平台上，微位移输入装置通过控制装置实现三维微触觉传感器的Z轴粗动定位和传感器与压电陶瓷的零接触，压电陶瓷通过控制系统输出振幅信号给三维微触觉传感器施加位移约束信号，再通过信号采集系统和上机软件，建立输入—输出关系图，通过激光干涉仪的校准系统对压电陶瓷的位移约束量进行跟踪测量，实现三维微触觉传感器性能参数的测试和校准。本发明解决了多种传感方式的三维微触觉传感器的线性、量程、精度等多个性能的校准工作。

主权项

一种三维微触觉传感器的校准方法，其特征在于：在隔振腔中安装三维微触觉传感器固定装置、微位移输入装置、CCD摄像头和激光干涉仪；三维微触觉传感器通过不同的夹持机构安放在旋转平台上，微位移输入装置通过控制装置实现三维微触觉传感器的Z轴粗动定位和传感器与压电陶瓷的零接触，压电陶瓷通过控制系统输出振幅信号给所述的三维微触觉传感器施加位移约束信号，通过三维微触觉传感器的信号采集系统和上机软件，建立输入——输出关系图，通过激光干涉仪的校准系统对压电陶瓷的位移约束量进行跟踪测量，实现三维微触觉传感器性能参数的测试和校准，具体操作步骤如下：(1)校准过程在密封的隔振腔中完成，内置CCD摄像头，隔振腔关闭后，通过CCD监视进行实时监控，观察三维微触觉传感器与微位移平台的接触情况，防止压电陶瓷位移过大引起的三维微触觉传感器和压电陶瓷的损坏；(2)通过夹持机构固定在高精度的360°旋转平台，通过旋转平台的控制装置(包括手动和自动旋转控制器)实现三维微触觉传感器的横向、轴向及XOY任意平面夹角性能校准；(3)设计了轴向、横向夹持机构，实现三维微触觉传感器部件的有效夹持，并保证三维微触觉传感器部件具有足够余量实现有效偏摆，设计了压电陶瓷的夹持机构实现压电陶瓷与传动机构的连动性，并有效实现压电陶瓷的夹持；(4)位移输入装置的传动机构和控制器实现压电陶瓷的Z轴方向上的粗动定位和三维微触觉传感器与压电陶瓷的零接触，压电陶瓷与三维微触觉传感器零接触后，再通过压电陶瓷控制系统实现一定程度的位移约束信号压电陶瓷位移约束信号引起传感器输出改变，通过信号调制和采集电路进行数据采集和显示，建立输入——输出关系图；(5)通过激光干涉仪对压电陶瓷输出的高精度的位移约束信号的跟踪测量，由激光干涉仪测量得到的位移变化量与采集得到的输入——输出关系图进行有效的比对，实现三维微触觉传感器的性能的高精度校准。