The invention discloses a force/moment sensor calibration method based on fiber Bragg grating. The calibration method includes: (1) three fiber Bragg gratings (two gratings for each fiber Bragg grating) are arranged equidistantly along the axis at the end of the ophthalmic microsurgery instrument, and the angle between the adjacent fiber Bragg gratings on the end section of the instrument is 120 degrees; (2) X-axis and Y-axis are established to obtain the compression process at the end of the instrument. The change of force and wavelength; (3) Obtain the change of torque and wavelength in the process of axial torsion at the end of the instrument; (4) Establish the relationship between the force and moment at the end of the instrument and the change of wavelength after difference; (5) Calibrate the accuracy of the sensor. According to the embodiment of the invention, a calibration method of a micro-force/moment sensor based on fiber grating can calibrate the end force and moment of the instrument simultaneously.
【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法
本专利技术涉及传感
,特别涉及一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法。
技术介绍
眼科显微手术大多数是在狭小的眼内空间中进行精细的手术操作,如果在手术过程中产生过大的操作力可能造成眼组织撕裂、出血,从而造成不可逆的组织破坏。在这种苛刻环境下,以光纤光栅为原理制作的力/力矩传感器具有很大的优势。将光纤光栅传感网络分布式植入眼科显微手术器械末端,通过将器械末端形变产生的传感信息进行处理,进而基于相关算法实现对器械末端力/力矩的感知。但是,目前只建立了波长变化与器械末端力的关系,但是在手术过程中器械末端力矩与波长的变化还没有建立。因此,有必要设计一种标定方法来同时建立波长变化与器械末端力和力矩的关系。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法,所述方法包括如下步骤:(1)在眼科显微手术器械末端外表面沿轴向等间距布置三根光纤光栅(每根光纤光栅分布2个光栅),其中所述相邻光纤光栅在器械末端截面上的夹角成120度。(2)将器械末端固定在三自由度平台上,设定其中一根光纤光栅朝上为X轴,与其垂直的方向为Y轴。控制平台的移动使得器械末端与高精密天平接触,通过高精密天平得到器械末端X轴和Y轴方向上的力,通过解调仪得到器械末端发生形变时光栅波长的变化。(3)在器械的末端垂直轴向方向固定一根悬臂梁,控制平台的旋转使得悬臂梁末端与高精密天平接触,通过悬臂梁末端与器械末端之间的距离得到器械末端力矩,通过解调仪得到器械末端发生扭转时光栅波长的变化。(4)建立器械末端径向力F和轴向 ...
【技术保护点】
1.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法,其特征在于,所述标定方法包括如下步骤:(1)在眼科显微手术器械末端外表面沿轴向等间距布置三根光纤光栅(每根光纤光栅分布2个光栅),其中所述相邻光纤光栅在器械末端截面上的夹角成120度。(2)将器械末端固定在三自由度平台上,设定其中一根光纤光栅朝上为X轴,与其垂直的方向为Y轴。控制平台的移动使得器械末端与高精密天平接触,通过高精密天平得到器械末端X轴和Y轴方向上的力,通过解调仪得到器械末端发生形变时光栅波长的变化。(3)在器械的末端垂直轴向方向固定一根悬臂梁,控制平台的旋转使得悬臂梁末端与高精密天平接触,通过悬臂梁末端与器械末端之间的距离得到器械末端力矩,通过解调仪得到器械末端发生扭转时光栅波长的变化。(4)建立器械末端径向力F和轴向力矩Mz与差分后的波长变化ΔSi(i=1,2,3,4,5,6)的关系,求出各个K值:
【技术特征摘要】
1.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的力/力矩传感器标定方法,其特征在于,所述标定方法包括如下步骤:(1)在眼科显微手术器械末端外表面沿轴向等间距布置三根光纤光栅(每根光纤光栅分布2个光栅),其中所述相邻光纤光栅在器械末端截面上的夹角成120度。(2)将器械末端固定在三自由度平台上,设定其中一根光纤光栅朝上为X轴,与其垂直的方向为Y轴。控制平台的移动使得器械末端与高精密天平接触,通过高精密天平得到器械末端X轴和Y轴方向上的力,通过解调仪得到器械末端发生形变时光栅波长的变化。(3)在器械的末端垂直轴向方向固定一根悬臂梁,控制平台的旋转使得悬臂梁末端与高精密天平接触,通过悬臂梁末端与器械末端之间的距离得到器械末端力矩,通过解调仪得到器械末端发生扭转时光栅波长的变化。(4)建立器械末端径向力F和轴向力矩Mz与差分后的波长变化ΔSi(i=1...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨洋,韩少峰,邬如靖,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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