磁致伸缩位移传感器在六自由度运动平台上的应用解析

平台简介

从机构运动学来看，运动平台分为并联机构和串联机构，两者存在对偶关系，串联机构正解简单，反解复杂；并联机构正解复杂，反解简单。串联机构原理基于模拟人上肢的功能，早期工业机器人大多数为串联形式，其结构简单、工作空间大，但刚度低、承载能力低，并且由于串联的原因操作臂的输出误差是各关节的误差积累和放大。并联机构刚度重量比高、惯性小、承载力大、高速、无累积误差，但其工作空间相对同等尺寸规模的串联机构较小。

六自由度运动平台是典型的并联运动机构，由六支作动筒，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支作动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。

从驱动的角度，多自由度平台分为液压驱动和电驱动。液压运动平台具有结构简单、可靠、技术成熟、成本低等优点，特别是在传输到模拟座舱内的低噪声、良好的加速度性和运动的平滑性、长寿命等方面。电动伺服平台有着清洁、整洁等优点，特别是运动精度方面，具有液压运动平台更高的精度，但成本较高。巴鲁夫位移传感器主要应用于多自由度液压驱动平台。

常规平台参数：

最多六自由度监控；

最大台面尺寸6m×6m。

最大负载60吨。

频率范围0.1～200Hz （常规位移传感器频率》1KHz）

能实现正弦、正弦扫频、随机波、功率谱和冲击载荷谱的精确复现。

三状态控制，具有几何解耦、瞬态力解耦和自适应逆控制等功能。

采用静压支撑液压缸驱动，垂向液压缸具有预载功能。

应用介绍

上位机卡给主控计算机发送指令，主控计算机接收到有关模拟平台运动参数的指令后，经过空间运动模型变换，运用平台反解解出六只液压缸的伸长量，内置于油缸内部的位移传感器检测活塞位置信息并发送到驱动器，构成闭环控制系统，实时精确的控制各液压缸的伸缩位置值，并把信息传输给主控机，主控机确保六只液压缸的协调动作，从而使平台进行所要求的运动

通常六自由度运动平台每套液压伺服油缸将安装一根内置式位移传感器，来实时反馈平台的每个方位运动幅度。

常用产品：BTL7-Exxx-Mxxxx-B-KAxx/每套6pcs（六自由度）；

巴鲁夫位移传感器通过HALT（高加速寿命）测试，满足实验平台高振动，强冲击的应用场合。同时采样频率最高可达4KHz（视行程而定），能很好地响应运动平台高动态需求。另针对现场实时响应快及抗干扰要求高的场合，巴鲁夫也能为您提供总线接口（Canopen， Profibus-DP）位移产品提升整体反馈信号性能。

应用场合：

多自由度运动可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。巴鲁夫凭借专业化的销售团队及稳定的产品性能，与国内各运动平台集成商精诚合作，位移传感器产品已运用于模拟平台的各式场合。

磁致伸缩位移传感器工作原理

磁致伸缩位移传感器由电子舱，不锈钢护管，波导管/内置铜导线，磁环等组成。波导管中内置铜导线上电后产生脉冲电场，与油缸活塞同步运动的磁环周围具有永磁场。当脉冲电场与磁环永磁场相交汇将在特制波导管上产生瞬时扭力生产机械波，机械波朝两方向传输，超电子舱方向运动的机械波被吸收处理，而超传感器尾端传输的机械波被阻尼器吸收。机械波在特制波导管上传输的速率是固定值，同时传感器发送的脉冲信号时间间隔是已知量，通过控制器运算可精确定位活塞磁环的精确位置值。

结束语

六自由度运动平台是传动及控制技术领域的皇冠级产品，掌握了它，在传动和控制领域基本上就没有了难题。巴鲁夫位移传感器具备非接触式工作原理，耐震动和冲击等严苛工况。同时输出方式多样可选：脉冲量，模拟量，SSI，总线输出。可满足多自由度平台各式运动状态的监控需求。

案例应用产品主要性能参数：

产品型号：BTL7-Exxx-Mxxxx-B-xxxx

行程：Max. 7，620mm

重复定位精度：System Resolution/min. 2μm

非线性度：±0.01%FS

采样频率：4 KHz

工作电压：10.。.30 V DC

温度范围：-40～85℃

防护等级：IP67

抗振动：20G

耐冲击：150G
责任编辑；zl