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专利号: 2018100611713
申请人: 周小英
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-04-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种运动轨迹跟踪装置,其特征在于,包括光定位装置和六自由度磁悬浮结构,所述六自由度磁悬浮结构包括与运动载体固连的磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体;

所述磁性腔体六面内壁均带磁场并形成六面体磁场空间,其任一个面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中;

载体运动时,所述磁性腔体相对于所述磁悬浮体移动并产生相对位移,使施加在所述磁性腔体与所述磁悬浮体之间的磁力的发生变化导致所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置变化;

所述光定位装置用于实时获取所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置并根据所述磁悬浮体的位置变化计算出载体的运动轨迹;

所述光定位装置包括控制板以及设置在所述磁性腔体六面内壁的光定位阵列,所述光定位阵列包括多个光发射管和/或光接收管,光发射管和光接收管一一对应设置在所述磁性腔体相对两侧的内壁上;所述控制板实时控制光定位阵列中每个光发射管的工作状态并接收对应的光接收管的信号从而获取所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化;

所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体磁场空间,所述磁板从外到内依次固连设置固定板、第二永磁层和光定位阵列;

在固定板的每个侧边分别设有倾斜配合面,在其中两个对应的倾斜配合面上设有定位槽一,在每个定位槽一中分别设有厚度小于定位槽一深度的连接块一,在连接块一远离定位槽一槽底的一面设有至少一配合槽;

连接块一其通过靠近定位槽一的一面设有若干定位盲孔,在每个定位盲孔中分别注入粘结胶,通过还结构的设计,其可以避免胶水的溢流现象;

在另外两个对应的倾斜配合面上设有定位槽二,在每个定位槽二中分别设有厚度小于定位槽二深度的连接块二,在连接块二远离定位槽二槽底的一面设有至少一与所述的配合槽相互匹配的配合凸起,在配合凸起上套设有密封垫且当所述的配合凸起与配合槽配合时该密封垫位于连接块一和连接块二之间;

密封垫的两个表面分别设有若干弧形凸起,凸起的设计,其可以形成内部空气的流动,避免由于内部空气无法流动导致组装不到位;

在压电感应层和第二永磁层之间设有若干呈阵列分布的弹簧;

在压电感应层靠近第二永磁层的一面设有若干供所述的弹簧一一卡入的半圆槽一,在第二永磁层靠近压电感应层的一面设有若干与所述的半圆槽一一一对应的半圆槽二,半圆槽一和半圆槽二连通形成圆柱形空腔,所述的弹簧长度长于圆柱形空腔的长度且弹簧的两端分别作用在圆柱形空腔的两端;

圆柱形空腔内径大于弹簧的外径。

2.根据权利要求1所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反。

3.根据权利要求1所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,所述磁性腔体任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙。

4.根据权利要求1所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层,所述软磁密封层采用软磁材料,用于封闭所述磁性腔体内的磁场。

5.根据权利要求4所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,所述软磁密封层与固定板一体设置。

6.根据权利要求1所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,所述磁性腔体设有小孔,光定位阵列的信号线从孔中引出并与控制板电气连接。

7.一种运动轨迹跟踪方法,利用权利要求1-6任意一项所述的运动轨迹跟踪装置,其特征在于,包括以下步骤:(1)、形成六自由度磁悬浮结构,并利用六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在磁性腔体中;

(2)、磁性腔体感应运动载体的运动状态变化,使其相对于所述磁悬浮体移动并产生相对位移,使施加在所述磁性腔体与所述磁悬浮体之间的磁力的发生变化导致所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置变化;

(3)、设置光定位装置以实时获取所述磁悬浮体在六面体磁场空间中的位置并根据所述磁悬浮体的位置变化计算出载体的运动轨迹。

8.根据权利要求7所述的运动轨迹跟踪方法,其特征在于,在上述步骤(3)中,所述光定位装置包括控制板以及设置在所述磁性腔体六面内壁的光定位阵列,所述光定位阵列包括多个光发射管和/或光接收管,光发射管和光接收管一一对应设置在所述磁性腔体相对两侧的内壁上;所述控制板实时控制光定位阵列中每个光发射管的工作状态并接收对应的光接收管的信号从而获取所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化。

9.根据权利要求8所述的运动轨迹跟踪方法,其特征在于,所述控制板至少包括驱动单元、信号提取模块、处理单元;所述驱动单元用于产生驱动信号,以驱动所述光发射管产生光信号;所述信号提取模块用于获取所述光接收管由光信号产生的感应信号并将该感应信号发送给处理单元;所述处理单元根据感应信号计算所述磁悬浮体在所述磁性腔体中的位置变化,并依此计算出载体的运动轨迹。