下载文档原格式
机器人末端位移传感器的安装位置标定方法袁康正;朱伟东;陈磊;薛雷;戚文刚【摘要】针对机器人末端激光位移传感器位置的标定问题,基于平面和球面模板拟合的标定模型,设计一种同时标定位移传感器方向和位置参数的标定方法.以机器人离线编程与机器人运动学仿真为基础,对2种标定算法进行系统的仿真对比实验.分析影响2种标定模板标定精度的影响因素,如传感器测量误差、测量长度以及标定参数数量.引入可观测指数来评价机器人运动空间中测量姿态的标定效率.通过优化算法计算得出一组近似最优测量姿态以及最佳评价指数,减少非建模误差以及测量误差对标定结果的影响,有效地提高算法的抵抗噪声能力、标定精度以及标定效率.实验结果表明,使用该标定方法标定后的位置参数标准差为0.37 mm,方向参数标准差为0.35°.【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2015(049)005【总页数】6页(P829-834)【关键词】机器人TCP标定;激光位移传感器;最小二乘法;可观测指数【作者】袁康正;朱伟东;陈磊;薛雷;戚文刚【作者单位】浙江大学机械工程学系,浙江杭州310027;浙江大学机械工程学系,浙江杭州310027;上海飞机制造有限公司,上海200436;上海飞机制造有限公司,上海200436;上海飞机制造有限公司,上海200436【正文语种】中文【中图分类】TP242将激光位移传感器、激光扫描仪、照相机等非接触式测量设备安装于机器人末端法兰盘上,构成对环境具有一定感知功能的智能机器人是机器人的主要发展趋势［1］.对于在法兰上装有传感器设备的机器人,传感器相对于法兰盘的位置和方向需要事先标定,这一过程称为机器人刀尖点标定（tool center point,TCP）［2］.另外,随着机器人仿真和离线编程技术在工业中的应用日益增加［3］,为了更加有效地使用机器人离线编程,需要进行准确的机器人标定和机器人TCP标定.国内外对机器人TCP标定问题的研究已经取得较大进展,但主要是用于解决机器人与工业相机、3D扫描仪之间的标定问题.Shiu等［4］通过四元代数法和线性最小二乘法来分步求解相机位姿的旋转矩阵和平移矩阵.Li等［5-6］以标准球作为标定对象,并通过机器人的平移运动和旋转运动分步求解扫描仪与机器人之间的旋转和平移矩阵.而针对机器人末端执行器夹持激光位移传感器的TCP标定问题,目前采取的方法主要是通过求解机器人在特定几何约束（点、线、面）下的闭环运动链方程［2］.王胜华等［1］采用多次改变机器人位姿对同一点进行测量,利用运动学方程和最小二乘原理求出机器人末端坐标系与传感器坐标系之间的齐次变换矩阵.此标定方法很难保证每次测量点都在同一点上,且标定结果受实验环境、实验操作影响较大.吴聊等［7］采用基于平面模板的标定方法,在不同位姿下对平面进行测量,利用非线性最小二乘法拟合平面求解标定问题.该方法虽然能够快速标定出结果,但是参数分布对结果影响较大,因此标定精度受实验操作影响.Zhu等［8］提出了基于球面拟合的标定算法,标定精度较高.但该方法首先需要机器人视觉伺服控制系统辅助标定位移传感器方向参数,不具有通用性.Awei等［9］通过设计圆柱面和锥面复合标定对象,提出了一种串联坐标测量机标定以及TCP标定新算法.卢科青等［10］通过设计一种方向可调的标定面,在三坐标测量机平台上对点激光测头激光束方向进行了标定.这2种方法虽然能满足标定精度的要求,但标定过程往往需要将位移传感器的方向和位置参数分步标定,标定过程较为繁琐,而且需要复杂的标定对象或者精密的辅助测量设备,标定成本高.同时,在位移传感器标定过程中,机器人的测量姿态和测量条件对标定结果的影响很大,而国内外学者在姿态选择问题上研究较少,使得标定算法的移植性较差.为了实现TCP标定算法的快速性和通用性,本文在非线性最小二乘优化算法的基础上,建立了基于平面和球面拟合的标定理论模型,对位移传感器的方向和位置参数进行同时标定,简化了标定步骤.通过引入可观测指数和优化算法得出最优测量姿态以及最佳评价指数,提高了算法的抗干扰能力、标定精度和标定效率.1.1 平面标定模型激光位移传感器基于平面拟合标定算法的数学模型如图1所示.机器人底座base 坐标系为X w Y w Z w O w,法兰盘坐标系为X t Y t Z t O t,位移传感器参考点在法兰盘坐标系下坐标p（x 0,y 0,z 0）、方向固定板在机器人base坐标系下的平面方程为ax＋by＋cz＋1＝0（不考虑特殊情况）,位移传感器参考点到测量点的距离为l.法兰盘坐标系X t Y t Z t O t与机器人base坐标系之间的变换矩阵 T 可由机器人正向运动模型得出.测量点在法兰坐标系X t Y t Z t O t下的坐标x可以表示为式中：x＝［x,y,z］T,x 0＝［x 0,y 0,z 0］T,n＝［n x,n y,n z］T.测量点在机器人base坐标系下的坐标为p w（x w,y w,z w）.由法兰盘和机器人base坐标系之间齐次变换关系可得由于测量点在固定板平面上,因此p w满足平面方程：联立方程（2）、（3）可得位移传感器测量点到平面的距离为操作机器人到不同的位姿进行测量,获取m组测量结果,可得d i＝f i（x 0,y 0,z 0,α,β,a,b,c）（i＝1,2,….,m）,其中（cosα＝n x,cosβ＝n y）.即可以通过非线性最小二乘法求解待标定参数,问题转化为求解如下最小二乘问题：1.2 球面标定模型与平面拟合标定模型相似,球面拟合标定模型如图2所示.测量点p w（x w,y w,z w）在已知半径R的固定球面上,满足空间球面方程：联立方程（2）、（6）可得到测量点到球心p c（x c,y c, z c）的距离为通过控制机器人使激光位移传感器在不同姿态下测量球面上m个点,可以得到m个形式如式（7）的等式.则位移传感器标定问题即为求解非线性最小二乘问题：针对建立的平面和球面标定模型,在三维设计软件CATIA中建立相应的三维模型并在拟合面上选取若干个离散测量点.通过离线编程前置处理软件提取测量点信息并导入到DELMIA软件中的离线编程模块进行机器人测量仿真,获取机器人法兰位姿矩阵 T以及测量长度l数据,仿真实验平台如图3所示.在测量值l上添加均匀分布噪声来近似模拟机器人运动误差、传感器测量误差、拟合面误差等因素对测量值的影响.最后,非线性最小二乘问题可通过数值分析软件MATLAB中Levenberg-Marquardt算法求解［11］.2.1 2种标定算法标定结果对比分别在l上添加随机测量误差±Δε,对2种标定算法进行多次优化实验.2种标定算法标定的传感器参考点位置绝对误差Δd和激光束方向角度绝对误差Δθ与Δε的关系如图4（a）和（b）所示.在Δε＝±0.2 mm的噪声等级下,分别对平面和球面标定算法随机进行2 000次优化计算,位置绝对误差Δd和方向角度绝对误差Δθ的直方图如图5所示,其中f为频率数.从仿真结果图4和5可知,球面算法与平面算法相比,球面算法的标定精度高、收敛性好,且误差越大效果越明显.2.2 参数影响仿真分析测量长度：针对球面标定算法,分析了位移传感器测量值分布情况对标定结果的影响.在传感器测量位置、方向相同,噪声大小相同,测量长度l均值¯l分别为20、40、60、80、100 mm条件下进行优化计算.5种情况下的标定结果如图6所示.标定参数个数：针对球面标定算法,位移传感器需标定的参数个数n对位置标定精度影响较大.在所有参数都未知的情况下,此时标定参数个数n＝8（传感器位置、方向、球心位置）.若球心在机器人base下坐标已知,则需要标定参数个数n＝5.若传感器方向参数事先通过其他方法标定,此时需要标定参数个数n＝6.在不同标定参数个数下,球面算法的位置标定误差和噪声误差的关系如图7所示.2.3 姿态仿真优化针对图2球面标定理论模型,可得式中：ω为待标定参数（x,y,z,α,β,x c,y c,z c）,ε为传感器测量误差、机器人运动误差等引起的测量点到球心距离误差.将上式对 T进行微分可得式中：ΔF为函数误差,J为雅克比辨识矩阵,ΔT为机器人姿态矩阵误差,对J进行奇异值分解可得式中：U、V为正交矩阵,Σ为对角矩阵,对角元素为σi（i＝1,…,m）,其中σ1≥σ2…≥σm≥0.可观测指数［12］基于雅克比辨识矩阵的奇异值分解,量化在特定位姿下参数辨识的可观测性.指数数值越大,则位置误差对于参数误差的贡献越大,即未建模误差和测量误差的影响越小［13］.5种可观测指数定义如下：最优姿态优化算法流程如下：1）在机器人测量运动空间内随机选取足够多的N组测量姿态作为候选姿态.2）在候选姿态中选取n（n＜N）组姿态作为初始标定姿态集合,用Ω表示.3）从余下的（N－n）组候选姿态中,选取一个姿态ξ＋增加到Ω,使得增加后的标定姿态Ω＋1的可观测指数与Ω相比增加最大.4）从Ω＋1中去掉一个姿态ξ－,使得去掉后的标定姿态Ω可观测指数减小最少.5）重复步骤3和4直到ξ＋与ξ－相等.由仿真模型获取N＝2 000组候选姿态,分别应用5种可观测指数对候选姿态进行优化计算.5种可观测指数优化前后对比如图8所示.2.4 仿真结论由仿真实验结果可以得出以下结论：球面标定算法比平面算法收敛性好,且标定精度高.在实验条件允许情况下,方向参数通过辅助设备单独标定,能够有效地提高球面算法的标定精度,而球心坐标参数在已知的情况下对传感器位置标定精度的提高不大.在测量姿态相同的情况下,传感器的测距越小位置参数标定精度越高.5种可观测指数优化姿态在一定程度上均能提高球面标定算法的稳定性和精度,其中O 5指数优化效果最好.为了检验球面标定算法的有效性,进行了基于球面拟合的位移传感器标定实验,实验平台如图9所示.实验中采用KUKA KR360-2型号六自由度机器人,重复定位精度±0.08 mm.机器人法兰末端执行器上安装由Baumer公司生产的ch-8501型号激光位移传感器,最大测距120 mm,分辨率0.01 mm,线性误差0.08 mm.固定的标定球采用直径为30 mm的标准球,其球面圆度0.08μm.通过改变机器人姿态使激光位移传感器对标定球面进行30次测量,并记录相关数据.将待标定参数的粗略测量值作为迭代计算的初始值,通过Matlab优化工具箱中lsqnonlin函数,求解球面标定模型中的非线性最小二乘问题.采用球面算法求解参数的优化结果如表1所示.位移传感器位置参数标准差为0.37 mm,接近传统视觉测量方法标定精度（标准差为0.2 mm）［8］.本文详细分析了基于平面和球面拟合的位移传感器标定理论模型,并通过仿真分析对比得出球面模板方法在收敛性和标定精度上要优于平面模板方法.为了避免使用额外的附加测量设备,本文同时标定位移传感器方向和位置参数,简化了标定流程.为了减小传感器测量误差和测量姿态对球面标定算法的精度、稳定性和标定效率的影响,本文引入了可观测指数对标定姿态进行评价,进而获得最优姿态.实验结果显示,采用本文的标定方法,激光位移传感器的标定结果位置参数最大标准差为0.37 mm,方向参数最大标准差0.35°,接近传统视觉测量方法标定精度.【相关文献】［1］王胜华,都东,张文增,等.机器人定点变位姿手-眼标定方法［J］.清华大学学报：自然科学版,2007,47（2）：165-168.WANG Sheng-hua,DU Dong,ZHANG Wen-zeng,et al.Hand-eye calibration for the robot by measuring a fixed point from different poses［J］.Journal of Tsinghua University：Science and Technology,2007,47（2）：165-168.［2］GAN Z,TANG Q.Visual sensing and its applications： integration of laser sensors to industrial robots［M］.Hangzhou：Zhejiang University Press,2011.［3］MITSI S,BOUZAKIS K D,MANSOUR G,et al.Offline programming of an industrial robot for manufacturing［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2005,26（3）：262-267.［4］SHIU Y C,AHMAD S.Calibration of wrist-mounted robotic sensors by solving homogeneous transform equations of the form AX＝XB［J］.Robotics and Automation,IEEE Transactions on,1989,5（1）：16-29.［5］LI J,ZHU J,DUAN K,et al.Calibration of a portable laser 3-D scanner used by a robot and its use in measurement［J］.Optical Engineering,2008,47（1）：017202-017202-8. ［6］REN Y J,YIN S B,ZHU J G.Calibration technology in application of robot-laser scanning system［J］.Optical Engineering,2012,51（11）：114204-114204.［7］吴聊,杨向东,蓝善清,等.基于平面模板的机器人TCF标定［J］.机器人,2012,34（1）：98-103.WU Liao,YANG Xiang-dong,LAN Shan-qing,et al.Robotic TCF calibration based on a planar template［J］.Robot,2012,34（1）：98-103.［8］ZHU Z,TANG Q,LI J,et al.Calibration of laser displacement sensor used by industrial robots［J］.Optical Engineering,2004,43（1）：12-13.［9］ZHOU A,GUO J,SHAO W,et al.A segmental calibration method for a miniature serial-link coordinate measuring machine using a compound calibration artefact［J］.Measurement Science and Technology,2013,24（6）：065001.［10］卢科青,王文,陈子辰.点激光测头激光束方向标定［J］.光学精密工程,2010,18（4）：880-886.LU Ke-qing,WANG Wen,CHEN Zi-chen.Calibration of laser beam-direction for point laser sensors［J］.Optics and Precision Engineering,2010,18（4）：880-886.［11］陈淑铭,乔田田.一个求解非线性最小二乘问题的新方法［J］.烟台大学学报：自然科学与工程版,2004,01：14 -22.CHEN Shu-ming,QIAO Tian-tian.A new method of solving problem of nonlinear least square［J］.Journal of Yantai University：Natural Science and Engineering Edition,2004,17（1）：14-22.［12］SUN Y,HOLLERBACH J M.Observability index selection for robot calibration［C］//IEEE International Conference on Robotics and Automation.Pasadena：IEEE,2008：831-836.［13］JOUBAIR A,BONEV I parison of the efficiency of five observability indices for robot calibration［J］.Mechanism and Machine Theory,2013,70：254-265.。
角位移传感器的工作原理角位移传感器是一种用于测量物体角度或角位移的设备，它在工业控制、机械运动控制、航空航天、汽车工程等领域都有广泛的应用。
本文将介绍角位移传感器的工作原理。
一、角位移传感器的分类角位移传感器可以根据其工作原理和测量方式进行分类，常见的有电阻式角位移传感器、电容式角位移传感器、光学式角位移传感器、磁力式角位移传感器等。
电阻式角位移传感器是利用电阻器的差值来测量角度变化的，通过测量电阻值的变化得到角位移的信息。
电容式角位移传感器则是基于电容器的变化来测量角位移，其测量原理是通过测量电容值的变化来计算角度变化。
光学式角位移传感器则是利用光电二极管或光敏电阻器来测量角度变化，通过光的折射角度来计算角位移值。
磁力式角位移传感器则是利用磁场的变化来测量角度变化，通过测量磁场强度的变化来计算角位移。
二、电阻式角位移传感器的工作原理电阻式角位移传感器是最常见的一种角位移传感器，它的工作原理基于电阻值的变化。
一般情况下，电阻式角位移传感器由一个固定电阻和一个可变电阻组成。
可变电阻与测量对象的角度相关联，当测量对象发生角度变化时，可变电阻的电阻值也会相应变化。
为了测量电阻值的变化，通常会利用一个电路将可变电阻与一个外部电阻串联。
根据电路中的欧姆定律，电路中的电流与电阻值成反比，通过测量电路中的电流变化即可得到角位移的信息。
三、电容式角位移传感器的工作原理电容式角位移传感器利用电容变化来测量角度变化。
它由两个相互平行的电极组成，当测量对象发生角度变化时，电极间的电容值也会相应变化。
电容值的测量可以通过测量电路中的电压变化来实现。
一般情况下，电容式角位移传感器会与一个外部电路相连，通过测量电路中的电压变化来计算角度变化。
四、光学式角位移传感器的工作原理光学式角位移传感器利用光的折射原理来测量角度变化。
它通常由一个发光器和一个接收器组成，发光器会发射一束光线，接收器会接收到反射光线。
当测量对象发生角度变化时，反射光线的入射角度和折射角度也会发生变化。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
位移传感器的主要分类根据运动方式直线位移传感器：直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。
为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。
传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。
将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。
角度位移传感器：角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。
原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。
此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。
一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。
根据材质电位器式位移传感器：它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。
普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。
但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。
图1中的电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。
物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。
阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。
通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。
线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。
采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟的制作方法角度位移传感器设定闹响时间的闹钟是一种智能型闹钟，它能够根据人体的角度位移来设定闹铃的响起时间，将生活变得更加便捷。
在本篇文章中，我将会介绍该闹钟的制作方法，从硬件的选购到软件的编写，详细地描述每一个步骤。
材料清单：1. Arduino UNO主板2. 角度位移传感器3. 蜂鸣器4. 可变电阻5. 连线（杜邦线等）6. 面包板步骤一：硬件的连接首先，我们需要将Arduino UNO主板和角度位移传感器进行连接。
其中，Arduino UNO主板有14个数字I/O口和6个模拟I/O口，而角度位移传感器需要分别连接到一个数字I/O口和一个模拟I/O口上。
例如，将角度位移传感器的S口连接到数字I/O口2上，G口连接到地线上，V口连接到5V电源上，而角度位移传感器的X口则连接到模拟I/O口A0上。
同时，我们需要将蜂鸣器和可变电阻连接到主板上，以便后续的功能实现。
步骤二：软件的编写接下来，我们需要在Arduino IDE中编写代码。
代码的核心部分是使用pulseIn函数获取角度位移传感器在不同位移下的输出脉冲宽度，并根据它们的变化来控制闹铃的响起时间。
具体而言，在代码中我们需要定义一个变量来存储当前的角度值，然后在主循环中使用pulseIn函数来获取传感器的输出脉冲宽度并进行处理，将其转换为真正的角度值，最后将角度值与预设的闹铃时间进行比较，以便控制蜂鸣器的响起时间。
步骤三：调试和优化完成以上两个步骤后，我们需要进行调试和优化。
具体而言，我们可以通过Serial Monitor功能来输出调试信息，比如角度值、脉冲宽度等。
同时，我们还可以通过调整可变电阻器的阻值和校准传感器的零点来优化闹钟的精确度，以保证闹铃在所设定的时间响起。
结语：通过以上步骤的实现，我们就成功地制作了一个采用角度位移传感器设定闹响时间的闹钟。
这个闹钟不仅功能丰富，而且便于制作和维护，可以用来提高我们的生活质量和舒适度。
摘要：本文针对机组轴位移探头安装方法进行论述，给出了机组轴位移探头正确的安装方法，并对探头安装过程中应注意的问题进行了阐述。
关键词：机组；轴位移；安装；调校石化企业普遍使用大型机组，机组在运转时，转子因本身特性会产生轴向的位移，为了检测轴向位移的大小，机组上安装轴位移测量探头，并设置轴位移报警及联锁停机，当轴向位移超过机组的联锁停机值时，为了保护机组的安全，控制系统使机组安全联锁停机。
在此过程中，轴位移的测量，显得十分的重要，只有正确的安装轴位移探头，才能测量出正确的轴位移数据，实现对机组的检测，在异常状况时触发轴位移联锁停机条件，使机组安全停运。
下面就如何正确安装轴位移探头展开讨论。
机组轴位移的测量一般采用电涡流传感器来测量。
测量原理是由电涡流传感器和前置器形成一个高频振荡器，该振荡器的振幅随着传感器探头与金属被测面的距离而变化，而且振幅与传感器探头与金属被测面之间的距离成正比，这个振幅通过位移变送器，将轴位移转化成与之相对应的标准信号，接入控制系统，实现对机组轴位移的测量和控制。
机组检修时，在钳工检修结束后，钳工都会找出机械窜量，这时需安装轴位移探头，轴位移探头安装的零位应设在转子工作面上，不同的机组有不同的工作特性，有的机组工作面在主推侧，有的机组工作面在主推力瓦和付推力瓦中间，两种轴位移探头安装及零点调整方法不同，要根据实际情况进行安装调试。
如果机组工作面在主推力瓦和付推力瓦中间，轴位移探头安装的零位应设在机械窜量中点安装，需钳工打出转子窜量，并将轴推至安装探头的一侧，然后安装轴位移探头，调整探头的间隙电压为10V（±0.5V），根据钳工给出的窜量（位移）计算中间位置的间隙电压（例如：机械窜量为0.5mm，派利斯轴位移探头的间隙电压与间隙之间的比值既比例系数为8.0V/mm，中间点的间隙电压应为10+8.0×0.25=12V），并把探头的间隙电压调整到这个值，锁紧探头，然后钳工将轴再推回到另一侧，确认机械串量与电信号是否相对应。
角位移传感器工作原理角位移传感器是一种常用的传感器，它可以用来测量物体的角度和位置。
它的工作原理是通过测量物体相对于参考点的角度变化来实现的。
角位移传感器可以分为旋转式和线性式两种类型，下面我们将分别介绍它们的工作原理。
旋转式角位移传感器是通过测量物体相对于一个旋转轴的角度变化来实现的。
它通常由一个旋转轴和一个与之相连的旋转臂组成。
当物体发生角度变化时，旋转臂也会随之旋转，传感器就可以通过测量旋转臂的旋转角度来确定物体的角度变化。
这种传感器通常用于测量转动部件的角度，比如汽车的转向系统和机械臂的角度控制等。
线性式角位移传感器则是通过测量物体相对于一个参考点的线性位移来实现的。
它通常由一个固定的参考点和一个与之相连的测量杆组成。
当物体发生位移时，测量杆也会随之移动，传感器就可以通过测量测量杆的位移来确定物体的位置变化。
这种传感器通常用于测量直线运动部件的位移，比如汽车的悬挂系统和工业机械的定位控制等。
不论是旋转式还是线性式角位移传感器，它们的工作原理都是基于一些物理原理来实现的。
比如，旋转式传感器通常使用旋转变压器或者光电编码器来测量旋转角度，而线性式传感器则通常使用电阻、电容或者磁敏传感器来测量位移。
这些传感器都会将物体的角度或者位置变化转换成电信号，然后通过信号处理电路来进行信号放大、滤波和线性化处理，最终输出一个与物体角度或者位置变化成比例的电压或者电流信号。
总的来说，角位移传感器是一种常用的传感器，它可以用来测量物体的角度和位置变化。
不同类型的角位移传感器有不同的工作原理，但它们都是通过测量物体相对于参考点的角度或者位置变化来实现的。
在实际应用中，我们可以根据具体的测量要求选择合适的角位移传感器，并根据其工作原理来进行安装和调试，以确保其能够准确地测量物体的角度和位置变化。
角位移传感器的原理及应用角位移传感器是一种广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域的传感器，可以用来测量物体的角度变化。
本文将介绍角位移传感器的原理以及其在不同领域的应用。
一、原理角位移传感器基于角度测量原理，通过测量物体相对于基准位置的角度变化来得出角位移数值。
常见的角位移传感器有旋转电位器、磁编码器和光电编码器等。
1. 旋转电位器旋转电位器是一种将旋转角度转化为电阻值变化的传感器。
其结构包括一个旋转物体和内部的感应电阻器。
当旋转物体转动时，感应电阻器的连接方式会发生变化，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以得出角位移的数值。
2. 磁编码器磁编码器通过测量磁场的变化来得出角位移数值。
其结构包括一个转子和一个定子，转子上固定有一系列的磁体，而定子上则有感应器。
当转子旋转时，感应器会检测到磁场的变化，并将其转化为电信号。
通过处理这些电信号，可以得到物体的角位移。
3. 光电编码器光电编码器利用光电传感器测量光的变化来得出角位移数值。
其结构包括一个光源和一个光电传感器。
光源照射到旋转物体上，而光电传感器检测旋转物体上的光的变化。
通过分析光的变化，可以得出角位移的数值。
二、应用角位移传感器在各个领域都有广泛的应用。
下面我们分别介绍其在工业、汽车和航空航天领域的具体应用。
1. 工业领域在工业领域，角位移传感器被广泛应用于机械臂、工业机器人等设备中。
通过测量机械臂关节的角位移，可以控制机械臂的运动轨迹，实现精确的操作。
此外，角位移传感器还可以用于测量旋转设备的运动状态，监测设备的工作情况。
2. 汽车领域在汽车领域，角位移传感器被用于汽车悬挂系统的控制。
通过测量悬挂系统的角位移，可以调整悬挂系统的刚度和阻尼，提高汽车的操控性和乘坐舒适性。
此外，角位移传感器还可以用于汽车的转向控制和安全系统中，提高行车的安全性。
3. 航空航天领域在航空航天领域，角位移传感器被广泛应用于飞行控制系统。
通过测量飞行器不同部件的角位移，可以实现飞行器的姿态控制和稳定化。
常见的位移传感器种类及优缺点随着传感器科技不断创新发展，位移传感器也产生了很多种类，而我们最常用到的为五种--磁致式、光电式、电位器式、霍尔式、线绕式。
由于每种产品所采用的材质和性质不一，它们都有各自的优缺点。
磁致式：利用两个不同磁场相交时产生的应变脉冲信号来计算出磁场相交点的准确位置。
测量过程是由传感器的电子仓内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，并在管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输并很快被电子仓检测到，通过测量时间便可确定距离了。
由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，更无需定期重标。
优点：重复精度高，抗干扰能力强，非接触式不易磨损，使用寿命长。
缺点：必须要有绝对的稳定电压输入，否者输出不正常。
光电式：它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。
特点是属于非接触式测量，并可进行连续测量。
优点：光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。
缺点：应用范围不广只是适合某些特点进行提高。
霍耳式：它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。
磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀,霍耳电势与位移的关系越接近于线性。
图2中是三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移Z=0时，霍耳电势≠0；b系统当Z2毫米时具有良好的线性，Z=0时,霍耳电势=0；c系统的灵敏度高,测量范围小于1毫米。
图中N、S分别表示正、负磁极。
优点：惯性小、频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。
线绕式电位器：由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。
MFB-MPSFS1拉绳位移传感器使用说明书一、产品简介本公司生产的MFB-MPSFS1拉绳位移传感器（以下简称：传感器）是一款高精度、高稳定性的位移测量产品，规格齐全、安装使用简单且安全防爆，可广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、建材、纺织、制药、食品、气体、工业自动化、国家基础建设、科学实验和军工等行业。
传感器符合GB3836.1－2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》、GB3836.2－2010《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》和GB12476.1-2013《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分：通用要求》、GB12476.5-2013《可燃性粉尘环境用电气设备第5部分：外壳保护型“tD”》的规定，防爆标志为EX d IIC T6Gb/Ex tD A21IP68T80℃的产品，适用于工厂内具有ⅡA～ⅡC级，T1～T6组的可燃性气体或蒸汽与空气形成的爆炸性混合物的环境中和A21A22粉尘环境。
二、产品特点●卓越的防爆性以及抗冲击、抗过载、抗振动、高防水●高效防雷击、强抗射频和电磁干扰保护●具有本地、远程零点、量程调校功能三、应用范围●广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、建材、纺织、制药、食品、气体、科学实验和军工等各个领域工业过程检测与控制。
四、原理概述拉绳位移传感器是直线位移传感器在结构上的精巧集成，充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点，成为一款结构紧凑、测量行程长、安装空间尺寸小、具有高精度测量的优良传感器。
该系列产品具有很大的选择空间，行程从100mm至35000mm不等，多种安装方式如：WEP、MPS、SM款型。
按输出分有模拟电流4-20mA，模拟电压0-5V或0-10V和脉冲A、B、Z相和RS485数字输出，满足大行程、高精度各种信号需求，为客户所采用。
五、产品性能参数量程范围：0-35000mm线性精度：±0.1%FS重复性度：0.5mm环境温度-20℃~+60℃防护等级：IP68耐久性（往返次数）：≥100万次防爆标志：Ex d IIC T6Gb/Ex tD A21IP68T80℃六、产品安装尺寸图七、安装说明传感器必须按照GB/T3836.15-2017《爆炸性环境第15部分：电气装置的设计、选型和安装》的有关要求进行安装。
角位移传感器的工作原理角位移传感器是一种广泛应用于工业控制和检测领域的传感器，它能够测量物体的角位移并把其转化为电信号输出。
本文将介绍角位移传感器的工作原理及其应用。
一、工作原理角位移传感器使用了多种不同的工作原理，常见的有电阻式、电容式、感应式等。
以下将分别介绍这些原理。
1. 电阻式角位移传感器电阻式角位移传感器的工作原理基于电阻的变化。
当物体发生角位移时，传感器中的电阻会随之发生变化。
一种常见的电阻式传感器是电阻刻度盘传感器，它由一个电阻刻度盘和一个接触式游标组成。
当物体发生角位移时，游标接触刻度盘，使电阻值随之改变。
通过测量电阻值的变化，可以确定角位移大小。
2. 电容式角位移传感器电容式角位移传感器的工作原理基于电容的变化。
当物体发生角位移时，传感器中的电容会发生变化。
电容式传感器通常由一对电极和介质组成，在角位移发生时，电极之间的介质会发生形变，从而改变电容。
通过测量电容的变化，可以确定角位移的大小。
3. 感应式角位移传感器感应式角位移传感器的工作原理是基于感应效应。
当物体发生角位移时，传感器中的线圈和磁场会发生相对运动，从而产生感应电动势。
通过测量感应电动势的变化，可以确定角位移的大小。
二、应用领域角位移传感器广泛应用于各个领域，以下列举几个常见的应用：1. 机械工业角位移传感器在机械工业中被用于测量机械装置的角位移，如机械臂的角度控制、机械转盘的角位移等。
通过监测角位移，可以实现对机械装置的精准控制和监测。
2. 汽车工业角位移传感器在汽车工业中被广泛应用于转向系统、悬挂系统等。
通过监测汽车零部件的角位移，可以实现对转向、悬挂等系统的控制和调整，提高汽车的操控性能和安全性能。
3. 航空航天角位移传感器在航空航天领域中具有重要应用价值。
在航空航天器的飞行控制系统中，角位移传感器被用于测量飞行器各部件的角位移，如舵面的角度、发动机喷口的方向等。
通过监测角位移，可以实现对飞行器的精准控制和姿态调整。
不同角位移传感的介绍角位移传感器，也称角度传感器，是一种能够测量物体旋转角度的装置。
在众多工业和机械应用中，角位移传感器是至关重要的组成部分，它们可以在测量位置安装配对物件的角度变化的过程中发挥重要作用。
以下是不同角位移传感器的介绍。
旋转电容角位移传感器旋转电容角位移传感器利用大致线性的电容变化来测量角位移。
该传感器大大改善了机械旋转器中的可靠性，因为它不涉及机械移动部件。
它更适用于应用程序要求高精度或高速度时，因为它对机械变化要求不高且反应速度快。
其核心部分由定子和转子两个平行电容器组成，转子上是触发电极，该电极会随着角位移的变化而发生变化。
实时测量旋转角度时，电容的值将用于计算转角的准确度。
该传感器广泛应用于机器人技术、生物医学研究等领域。
光学角位移传感器光学角位移传感器是测量角位移的一种非接触传感器。
该传感器以光学加工技术为基础，使用角度编码器来对机械移动进行精确定位。
光学传感器使用相对位置比较而非直接读取角度。
光电二极管固定在角度编码器的平行平面上，如果移动，则会使遮蔽物移动，从而使光照射在光电二极管上的时间发生变化，与此同时，角度编码器本身也有一些特性，可以被用作反射器来使测量更可靠。
适用于机器人、汽车工程、测量仪表和医学设备的应用程序。
磁致伸缩角位移传感器磁致伸缩位移传感器也称作磁致伸缩感应（MI）传感器，是一种测量转动或线性位移的传感器。
该传感器通过将磁导体放在输出杆上，形成一个包围在其周围的电感电路，然后将磁场值的变化与输出电流的电流合成与信号共存的负载进行比较转换。
该传感器具有轻巧的重量和小型化体积，在低电压条件下提供高带宽和高输出信号的优点，他们被广泛用于飞机飞行控制设备、机器人、工业自动化、医疗设备、汽车等设备的控制和测量。
压电角位移传感器压电位移传感器是基于压电效应原理的传感器，它适用于测量多种位移情况，包括线性位移、弯曲位移、扭曲位移和角位移。
当该传感器受到压力和/或应力时，会产生电荷，这些电荷可以通过电缆传递到放大器等其他电子设备。
角位移传感器工作原理
角位移传感器是一种测量物体角度变化的装置，其工作原理基于物体角度变化时产生的电信号。
角位移传感器通常由两个主要部分组成：一个固定部分和一个可移动部分。
固定部分通常被安装在测量目标物体上，而可移动部分则与测量目标物体连接，并随着目标物体的角度变化而移动。
在传感器的两个部分之间有一个电容，且电容的值是可调的。
当目标物体的角度变化时，可移动部分对电容值产生影响。
因为电容是角度变化的函数，所以它可以用来测量目标物体的角度变化。
当目标物体发生角度变化时，电容的值也会相应地变化。
这个变化可以通过测量电容的物理性质来检测。
电容的变化通常会转化为电压信号，通过传感器内部的电路进行放大和处理后输出。
在实际应用中，角位移传感器通常会与其他电子设备或系统进行连接，以实现对目标物体角度变化的监测和控制。
例如，在机器人控制系统中，角位移传感器可用于测量机器人关节的角度变化，以便控制机器人的运动。
总的来说，角位移传感器通过测量物体角度变化时产生的电信号来实现对角位移的测量。
该传感器可以在许多领域中应用，如工业自动化、航空航天和机器人技术等。
位移计使用方法一、前言位移计是一种测量物体或结构在力的作用下发生形变的仪器，广泛应用于建筑、机械、交通等领域。
本文将介绍位移计的使用方法。
二、仪器组成位移计主要由传感器、放大器和显示器三部分组成。
其中传感器是最核心的部分，它能够将物体或结构的形变转换为电信号，放大器则将这个信号放大并处理后输出给显示器。
三、选择合适的位移计在使用位移计之前需要先确定所需要测量的物体或结构的形变范围，并根据其精度要求选择合适的位移计。
一般来说，测量范围越大，精度越高的位移计价格也越贵。
四、安装传感器1. 清理被测表面：在安装传感器之前，需要先清理被测表面，以确保其表面光洁无杂质。
2. 安装传感器：将传感器固定在被测物体或结构上，并与其紧密接触。
在安装时要注意避免过度扭曲或拉伸传感器导致其损坏。
3. 连接电缆：将传感器与放大器之间的电缆连接好，并保证连接牢固，避免在测量过程中出现脱落等问题。
五、校准位移计在使用位移计之前需要进行校准以确保其测量结果的准确性。
具体步骤如下：1. 零点校准：将传感器安装在一个静止的物体上，并将其输出值调整为零。
2. 整体误差校准：将传感器安装在一个已知形变的物体上，并比较其输出值与实际值之间的误差，进行调整。
3. 线性误差校准：将传感器安装在一个已知形变范围内的物体上，比较其输出信号与实际变化量之间的线性误差，进行调整。
六、使用位移计1. 打开仪器：按下电源开关打开仪器。
2. 设置参数：通过菜单或按键设置测量范围、采样率等参数。
3. 进行测量：将被测物体或结构施加力或产生形变后，读取显示器上的数据并记录下来。
同时要注意避免外界干扰对测量结果产生影响。
七、注意事项1. 保持清洁：定期清洁位移计以防止灰尘和杂质进入仪器内部影响其测量准确性。
2. 避免震动：在使用过程中要避免位移计受到强烈的震动或冲击，以免损坏仪器。
3. 定期校准：定期进行位移计的校准以确保其测量结果的准确性。
4. 学习使用方法：在使用位移计之前，要认真学习其使用方法并按照说明书操作，避免因操作不当导致的错误结果。
角度角度传感器传感器传感器校准校准校准软件软件软件使用使用使用指导指导1：使用RS232（USB ）转TTL （3.3V ）的串口串口线线，连接连接电脑电脑电脑和和设备设备。
双击双击打开打开打开软件软件软件，，点击点击测试测试测试串口串口串口按钮按钮按钮。
2：软件软件自动自动自动扫描出扫描出扫描出可以可以可以使用的使用的使用的多个多个多个串口串口串口，，请将请将不不需要需要的的串口串口前前的勾去掉去掉。
示例示例中中使用的是COM7，所以所以要将要将要将不用不用不用的的COM1 勾去掉去掉。
3：将串口线串口线连接好连接好PC 和设备设备后后，设备设备先先断电断电，，点击点击连接连接连接设备设备设备按钮按钮按钮，，这时这时给给设备设备上电上电上电，，软件软件会会自动自动连接连接连接设备设备设备。
成功成功连接后连接后连接后，，会有会有提示提示提示信息信息信息输出输出输出。
这时这时可以可以可以开始校准开始校准开始校准，，如果如果提示提示提示连接连接连接不成功不成功不成功，，请重复重复步骤步骤3。
4：先通过通过安装安装安装位置位置位置找找到 0度点 （4ma ），然后然后按按实际实际角度角度角度提示提示提示，，调整调整设备设备设备位置位置位置到到该角度角度。
观察观察输出输出输出电流电流电流是否是否是否在在要求范围内范围内，，如果如果有有偏差偏差，，可以可以通过通过 上/下 调按钮按钮来来调整调整。
5：如果如果通过通过通过调节调节调节，，设备设备的的输出输出电流电流电流已在已在已在要求要求要求范围范围范围内内，可以可以单击单击单击校准校准校准写入写入写入按钮按钮按钮，，这时这时会将会将会将该该点的校准校准数据数据数据写入写入写入设备设备设备，， 同时同时，，软件软件自动自动自动跳到跳到跳到下一下一下一校准校准校准点点。
6：调整调整设备设备设备位置位置位置到到该角度角度，，重复重复第第5、6步，直到直到所有点所有点所有点校准校准校准完成完成完成。
1、以传感器安装凸台定位，用螺钉、螺母或压板固紧在金属板上。在安装传
感器时，严禁对轴、壳体进行车、钻等加工，避免轴或壳体受到外界的冲击力和
压力，轴的轴向和径向不允许受到冲击力和压力（静压力应小于300n）。严禁
松动传感器上的螺钉，转动固紧环位置。
2、传感器出轴与其它机件联接时应注意轴心线要保持在一直线上（包括工
作状态），如轴心线有偏差存在，建议使用万向接头或波纹管等转接件，以免传
感器出轴弯曲变形，损坏其他器件，从而影响使用。
3、应防止水滴、蒸气、溶剂和腐蚀性气体对传感器的侵袭，防止金属屑或
其他粉末进入传感器。
4、传感器的外部接线应焊接在引出端的腰槽处，尽量不要焊在引出端的顶
部。焊接时应使用不大于45w电铬铁，焊接时间应小于5秒。在焊接及未冷 却
透时不应拉动导线，以免电刷丝或整个引出端被拉出，甚至脱落。焊接时尽量少
用焊剂、焊油，时间要短，避免焊剂蒸气通过引出端进入传感器内部，导致蒸气
冷 却后沉积在电阻元件表面，造成等效噪声电阻变差，甚至开路。
艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅
捷配 送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，
以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游
供应链的 整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断
路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用
品等一系列自 动化的工控产品。
如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、
施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商
城http://www.iacmall.com/
