李 耀, 郑常宝,2,3, 王群京,3,4

(1.安徽大学 电气工程与自动化学院,安徽 合肥 230601； 2.工业节电与电能质量控制协同创新中心,安徽 合肥 230601；3.教育部电能质量工程研究中心,安徽 合肥230601； 4.高节能电机及控制技术国家地方联合工程实验室,安徽 合肥 230601)

0 引 言

随着现代工业的发展以及科技水平的提高,机器人、机械臂[1]等可以完成多自由度运动的装置得到了广泛的应用,但此类装置实现多维运动一般需要多个一维电动机来组合实现,这会导致整个系统体积大、价格贵以及动态响应差。在此情形下,可以独立实现多自由度运动的球形电机应运而生。

由于永磁球形电机(permanent magnet spherical motor,PMSM)的结构和传统电机不同,转子姿态检测方法也就存在着一定的差异。目前球形电机转子姿态检测技术主要包括以下几种：1)滑轨支架测量系统[2],用3个光电编码器输出姿态信息；2)通过视觉相机识别转子球面特征的视觉测量法[3～5],在转子球面喷涂网格标记,对获取的图像信息进行处理和计算从而得出转子姿态信息；3)霍尔传感器[6～8],通过检测电机转子周围磁场的分布和变化情况,来计算转子的空间姿态；4)光学传感器[9],检测转子偏移量,得出转子姿态信息；5)微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)传感器[10,11],融合陀螺仪和加速度计获取转子姿态信息。虽然上述方法都可以检测转子姿态,但是也存在着一些不足,或是增加了摩擦力,或是精确度不如人意,或是实时性差,或是存在零点漂移等等。

鉴于这些检测方式的局限性,本文提出了一种基于机器视觉检测PMSM转子姿态的方法。……