壓電式六維力測量儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.pdf

1、六維力/力矩傳感器是感知物體在三維空間中三維力和三維力矩的傳感、測量裝置。由于具有全時空、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，六維力傳感技術已融入各行各業(yè)，在陸、海、空、天等各個領域均具有廣泛的應用前景。其中壓電式六維力傳感器其性能更為出眾，在線性度、固有頻率等性能指標上與其它類型的六維力傳感器相比具有一定優(yōu)勢。由于壓電式六維力傳感器采用了壓電原理制作而成，而且采用了特殊的八點支撐結構，所以在后期測量上需要特殊設備進行測量。傳統(tǒng)測量手段，要么測量步驟繁瑣復

2、雜，要么測量設備笨重功能單一且成本高，無法實現(xiàn)快速、便捷的實時測量。由于上述原因造成了壓電式六維力傳感器實用化困難。本文研究了平板式壓電六維力傳感器，并提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的解決方案；針對多路信號同步采集以及后臺多任務處理等技術難題，采用了單A/D多路同步采集技術及植入實時操作系統(tǒng)來解決。具體表現(xiàn)在對平板式壓電六維力傳感器的傳感機理及輸出信號進行了研究，提出了系統(tǒng)硬件設計方案，并對系統(tǒng)的硬件設計方案進行了評估；對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功

3、能進行了需求分析，設計了基于FreeRTOS嵌入式實時操作系統(tǒng)的軟件設計方案，對必要的中間件進行了移植以及嵌入，對系統(tǒng)任務進行分析，將系統(tǒng)任務進行了合理分配，并對系統(tǒng)功能進行優(yōu)化設計；搭建了測量儀的測試環(huán)境，并進行了測量儀的基本功能測試實驗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①研究了壓電式六維力傳感器的傳感原理，并對傳感器輸出信號的的特性進行詳細研究。分析了整體設計需求，隨后確定了總體的硬件設計方案，采用了ADI的真雙極性AD7606實現(xiàn)

4、了單A/D多路信號同步采樣技術，其余模塊設計都采用了目前主流的設計方案。②對壓電式六維力測量儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能需求進行了分析，摒棄了傳統(tǒng)超級循環(huán)的軟件設計框架，選取了嵌入式實時操作系統(tǒng)的方案。移植了目前業(yè)界使用率最高的嵌入式實時操作系統(tǒng)FreeRTOS，同時對圖形化界面emWin，文件系統(tǒng)FatFs進行了移植，并且根據(jù)采集系統(tǒng)的功能需求進行了修改嵌入。在環(huán)境測量模塊功能中嵌入了物聯(lián)網(wǎng)功能，與中移物聯(lián)網(wǎng)平臺OneNET進行了數(shù)據(jù)對接，同