CN104454963A - 一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链。传统的球铰链角度测量方式复杂，难以保证高测量精度。本发明的两块弧形滑块均与球头的滑槽通过滚动副连接；固定在两块弧形滑块的两根销轴分别支承在球窝底座的一个销轴孔内；球头连接杆与球头固定，输出杆的支承孔支承在球头连接杆上；滑槽底部设有电容电极阵列；销轴上设有四个第二电容电极组；球头连接杆上设有四个第三电容电极组；弧形滑块的内侧、球窝的销轴孔孔壁和输出杆的支承孔孔壁均设有电容传感电极对。本发明可实现球铰链空间回转角度及偏移量的非接触式检测，且算法简单、精度高。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链。
背景技术
球铰链是一种普遍采用的三自由度机械关节，具有结构紧凑、运动灵活和承载力强等优点，成为并联机构、工业机器人(机械臂)和汽车零部件等机械设备中的关键构件｡例如，并联机床作为新型的数控加工装备，其中每一个支链均通过铰链与动、静平台相连，系统的准静态误差对机床精度的影响约占70%，而球铰链误差对准静态误差有着重要影响｡由于球铰链的运动受制于铰链的关节间隙和结构刚性等，引起的运动误差影响系统的传动精度，因此球铰空间回转角度的检测对系统误差预测分析、反馈和补偿十分必要，有利于运动机构控制的优化｡
传统的角度测量由以单自由度运动对象为主，通常有机械式测角、电磁式测角和光学测角等方法｡球铰链空间回转角度的测量对象是在约束球窝中绕球心进行三自由度转动的球形转子，传统的单自由度角位移检测方法难以直接应用，许多研究者针对相关问题提出一些新的方法和机构｡当前，球形转子的运动位姿测量按照测量方式可分为接触式和非接触式｡其中，接触式测量方案的主要代表有采用滑轨支架机构和三个旋转编码器实现测量结构上解耦，转化为单自由度测量问题；非接触式测量结构主要是基于光学传感器、视觉传感器和霍尔传感器等原理进行设计，从数据处理上实现多自由度角位移的解耦测量｡
然而上述检测方法所要构建系统比较复杂，测量数据的处理难度较大，难以保证较高的测量精度，且在实际应用中对于安装空间和工作环境等有较高的要求，要投入较大的成本，研究方案有明显的局限性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，基于柱面形电容极板间的面积变化引起输出电容变化的原理，以实现球铰链运动角度测量为目标，在普通球铰链的基础上布置柱面电容电极，从结构上实现对球铰链三自由度回转角度的解耦和测量｡
本发明采用的技术方案是：
本发明包括球窝底座、球头、球头连接杆、输出杆、弧形滑块、销轴和空间回转角测量装置；所述的空间回转角测量装置包括电容电极阵列、第二电容电极组、第三电容电极组、第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对、第四电容传感电极对、第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对、第八电容传感电极对、第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对。
所述球窝底座的球窝两侧对称开设有销轴孔；所述球头的顶部与球头连接杆固定，侧部开设有圆弧形的滑槽；两块弧形滑块设置在滑槽的两端，且均与滑槽的两侧壁通过滚动副连接；所述弧形滑块的外侧固定有销轴；球头嵌入球窝内，两根销轴通过轴承支承在两个销轴孔内；所述输出杆的支承孔通过轴承支承在球头连接杆上。
所述滑槽的底部设有对称布置的两个电容电极阵列；电容电极阵列包括沿滑槽的槽宽方向等距布置的四个第一电容电极组，每个第一电容电极组包括沿滑槽的槽长方向等距布置的10～12个第一电容电极；所述弧形滑块的内侧设置有第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对和第四电容传感电极对；第一电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第一电容传感电极Cθx11和第二电容传感电极Cθx12；第二电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第三电容传感电极Cθx21和第四电容传感电极Cθx22；第三电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第五电容传感电极Cδx11和第六电容传感电极Cδx12；第四电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第七电容传感电极Cδx21和第八电容传感电极Cδx22。
所述的销轴上设有沿销轴轴向等距布置的四个第二电容电极组，每个第二电容电极组包括沿销轴周向均布的5～7个第二电容电极；球窝的销轴孔孔壁设有第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对和第八电容传感电极对；第五电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第九电容传感电极Cθy11和第十电容传感电极Cθy12；第六电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第十一电容传感电极Cθy21和第十二电容传感电极Cθy22；第七电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十三电容传感电极Cδy11和第十四电容传感电极Cδy12；第八电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十五电容传感电极Cδy21和第十六电容传感电极Cδy22。
所述的球头连接杆上设有沿轴向等距布置的四个第三电容电极组；每个第三电容电极组包括沿球头连接杆周向均布的5～7个第三电容电极；输出杆的支承孔孔壁设有第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；第九电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十七电容传感电极Cθz11和第十八电容传感电极Cθz12；第十电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十九电容传感电极Cθz21和第二十电容传感电极Cθz22；第十一电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十一电容传感电极Cδz11和第二十二电容传感电极Cδz12；第十二电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十三电容传感电极Cδz21和第二十四电容传感电极Cδz22。
所述第一电容电极沿滑槽的槽宽方向上的弧长、沿滑槽的槽长方向上的弧长以及相邻两个第一电容电极的间距均为P1；第二电容传感电极Cθx12和第四电容传感电极Cθx22沿滑槽的槽长方向对齐设置，且第二电容传感电极Cθx12与第一电容传感电极Cθx11、第四电容传感电极Cθx22与第三电容传感电极Cθx21的间距均为2P1；第一电容传感电极Cθx11与第三电容传感电极Cθx21的间距为1.5P1；第六电容传感电极Cδx12和第八电容传感电极Cδx22沿滑槽的槽宽方向对齐设置，且第六电容传感电极Cδx12与第五电容传感电极Cδx11、第八电容传感电极Cδx22与第七电容传感电极Cδx21的间距均为2P1；第五电容传感电极Cδx11与第七电容传感电极Cδx21的间距为1.5P1。
所述第二电容电极沿销轴周向的弧长、沿销轴轴向的长度以及相邻两个第二电容电极的间距均为P2；第十电容传感电极Cθy12和第十二电容传感电极Cθy22沿销轴孔周向对齐设置，且第十电容传感电极Cθy12与第九电容传感电极Cθy11、第十二电容传感电极Cθy22与第十一电容传感电极Cθy21的间距均为2P2；第九电容传感电极Cθy11与第十一电容传感电极Cθy21的间距为1.5P2；第十四电容传感电极Cδy12和第十六电容传感电极Cδy22沿销轴孔轴向对齐设置，且第十四电容传感电极Cδy12与第十三电容传感电极Cδy11、第十六电容传感电极Cδy22与第十五电容传感电极Cδy21的间距均为2P2；第十三电容传感电极Cδy11与第十五电容传感电极Cδy21的间距为1.5P2。
所述第三电容电极沿球头连接杆周向的弧长、沿球头连接杆轴向的长度以及相邻两个第三电容电极的间距均为P3；第十八电容传感电极Cθz12和第二十电容传感电极Cθz22沿支承孔周向对齐设置，且第十八电容传感电极Cθz12与第十七电容传感电极Cθz11、第二十电容传感电极Cθz22与第十九电容传感电极Cθz21的间距均为2P3；第十七电容传感电极Cθz11与第十九电容传感电极Cθz21的间距为1.5P3；第二十二电容传感电极Cδz12和第二十四电容传感电极Cδz22沿支承孔轴向对齐设置，且第二十二电容传感电极Cδz12与第二十一电容传感电极Cδz11、第二十四电容传感电极Cδz22与第二十三电容传感电极Cδz21的间距均为2P3；第二十一电容传感电极Cδz11与第二十三电容传感电极Cδz21的间距为1.5P3。
本发明的有益效果是：
1、本发明根据电容极板间的面积变化引起输出电容变化的原理，布置柱面电容电极，实现了球铰链空间三自由度转动角位移和三自由度窜动线位移的非接触式检测｡
2、本发明结构紧凑，对测量装置的安装空间要求降低。
3、本发明采用电容测量角度，算法简单、精度高、成本低。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图；
图2为本发明中所有电容电极组和电容传感电极对的分布立体图；
图3为本发明中弧形滑块与球头的装配示意图；
图4为本发明中弧形滑块的电容传感电极对与球头的电容电极阵列的相对位置立体图；
图5为本发明中弧形滑块的电容传感电极对与球头的电容电极阵列的相对位置展开示意图；
图6为本发明中销轴与球窝底座的装配示意图；
图7为本发明中球窝的电容传感电极对与销轴的第二电容电极组的相对位置立体图；
图8为本发明中球窝的电容传感电极对与销轴的第二电容电极组的相对位置展开示意图；
图9为本发明中球头连接杆与输出杆的装配示意图；
图10为本发明中输出杆的电容传感电极对与球头连接杆的第三电容电极组的相对位置立体图；
图11为本发明中输出杆的电容传感电极对与球头连接杆的第三电容电极组的相对位置展开示意图。
具体实施方式
如图1和2所示，一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，包括球窝底座1、球头2、球头连接杆3、输出杆4、弧形滑块5、销轴12和空间回转角测量装置；空间回转角测量装置包括电容电极阵列、第二电容电极组、第三电容电极组、第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对、第四电容传感电极对、第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对、第八电容传感电极对、第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对。
如图1、2、4、6和9所示，球窝底座1的球窝1-1两侧对称开设有销轴孔1-2；球头2的顶部与球头连接杆3固定，侧部开设有圆弧形的滑槽11；两块弧形滑块5设置在滑槽11的两端，且均与滑槽11的两侧壁通过滚动副连接，使得弧形滑块5沿滑槽11运动时摩擦力较小，同时保证弧形滑块5和滑槽11的两侧密切接触以及弧形滑块5内侧与滑槽11底部的间隙不变；弧形滑块5的外侧固定有销轴12；球头2嵌入球窝1-1内，两根销轴12通过滚动轴承10支承在两个销轴孔1-2内；输出杆4的支承孔4-1通过交叉滚子轴承9支承在球头连接杆3上。
如图3、4和5所示，滑槽11的底部设有对称布置的两个电容电极阵列；电容电极阵列包括沿滑槽11的槽宽方向等距布置的四个第一电容电极组，每个第一电容电极组包括沿滑槽11的槽长方向等距布置的十个第一电容电极7；第一电容电极7沿滑槽11的槽宽方向上的弧长、沿滑槽11的槽长方向上的弧长以及相邻两个第一电容电极7的间距均为P1；弧形滑块5的内侧设置有第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对和第四电容传感电极对；第一电容传感电极对包括沿滑槽11的槽宽方向对齐设置且并联连接的第一电容传感电极Cθx11和第二电容传感电极Cθx12；第二电容传感电极对包括沿滑槽11的槽宽方向对齐设置且并联连接的第三电容传感电极Cθx21和第四电容传感电极Cθx22；第三电容传感电极对包括沿滑槽11的槽长方向对齐设置且并联连接的第五电容传感电极Cδx11和第六电容传感电极Cδx12；第四电容传感电极对包括沿滑槽11的槽长方向对齐设置且并联连接的第七电容传感电极Cδx21和第八电容传感电极Cδx22；第二电容传感电极Cθx12和第四电容传感电极Cθx22沿滑槽11的槽长方向对齐设置，且第二电容传感电极Cθx12与第一电容传感电极Cθx11、第四电容传感电极Cθx22与第三电容传感电极Cθx21的间距均为2P1；第一电容传感电极Cθx11与第三电容传感电极Cθx21的间距为1.5P1；第六电容传感电极Cδx12和第八电容传感电极Cδx22沿滑槽11的槽宽方向对齐设置，且第六电容传感电极Cδx12与第五电容传感电极Cδx11、第八电容传感电极Cδx22与第七电容传感电极Cδx21的间距均为2P1；第五电容传感电极Cδx11与第七电容传感电极Cδx21的间距为1.5P1；第一电容传感电极对、第二电容传感电极对用于检测球头2绕图1所示x轴的转角θx，第三电容传感电极对和第四电容传感电极对用于检测球头2沿x轴的窜动量δx。
如图6、7和8所示，销轴12上设有沿销轴12的轴向等距布置的四个第二电容电极组，每个第二电容电极组包括沿销轴12周向均布的五个第二电容电极8；第二电容电极8沿销轴12周向的弧长、沿销轴12轴向的长度以及相邻两个第二电容电极8的间距均为P2；球窝的销轴孔1-2孔壁设有第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对和第八电容传感电极对；第五电容传感电极对包括沿销轴孔1-2轴向对齐设置且并联连接的第九电容传感电极Cθy11和第十电容传感电极Cθy12；第六电容传感电极对包括沿销轴孔1-2轴向对齐设置且并联连接的第十一电容传感电极Cθy21和第十二电容传感电极Cθy22；第七电容传感电极对包括沿销轴孔1-2周向对齐设置且并联连接的第十三电容传感电极Cδy11和第十四电容传感电极Cδy12；第八电容传感电极对包括沿销轴孔1-2周向对齐设置且并联连接的第十五电容传感电极Cδy21和第十六电容传感电极Cδy22；第十电容传感电极Cθy12和第十二电容传感电极Cθy22沿销轴孔1-2周向对齐设置，且第十电容传感电极Cθy12与第九电容传感电极Cθy11、第十二电容传感电极Cθy22与第十一电容传感电极Cθy21的间距均为2P2；第九电容传感电极Cθy11与第十一电容传感电极Cθy21的间距为1.5P2；第十四电容传感电极Cδy12和第十六电容传感电极Cδy22沿销轴孔1-2轴向对齐设置，且第十四电容传感电极Cδy12与第十三电容传感电极Cδy11、第十六电容传感电极Cδy22与第十五电容传感电极Cδy21的间距均为2P2；第十三电容传感电极Cδy11与第十五电容传感电极Cδy21的间距为1.5P2；第五电容传感电极对和第六电容传感电极对用于检测球头2绕图1所示y轴的转角θy，第七电容传感电极对和第八电容传感电极对用于检测球头2沿y轴的窜动量δy。
如图9、10和11所示，球头连接杆3上设有沿轴向等距布置的四个第三电容电极组；每个第三电容电极组包括沿球头连接杆3周向均布的五个第三电容电极6；第三电容电极6沿球头连接杆3周向的弧长、沿球头连接杆3轴向的长度以及相邻两个第三电容电极6的间距均为P3；输出杆4的支承孔4-1孔壁设有第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；第九电容传感电极对包括沿支承孔4-1轴向对齐设置且并联连接的第十七电容传感电极Cθz11和第十八电容传感电极Cθz12；第十电容传感电极对包括沿支承孔4-1轴向对齐设置且并联连接的第十九电容传感电极Cθz21和第二十电容传感电极Cθz22；第十一电容传感电极对包括沿支承孔4-1周向对齐设置且并联连接的第二十一电容传感电极Cδz11和第二十二电容传感电极Cδz12；第十二电容传感电极对包括沿支承孔4-1周向对齐设置且并联连接的第二十三电容传感电极Cδz21和第二十四电容传感电极Cδz22；第十八电容传感电极Cθz12和第二十电容传感电极Cθz22沿支承孔4-1周向对齐设置，且第十八电容传感电极Cθz12与第十七电容传感电极Cθz11、第二十电容传感电极Cθz22与第十九电容传感电极Cθz21的间距均为2P3；第十七电容传感电极Cθz11与第十九电容传感电极Cθz21的间距为1.5P3；第二十二电容传感电极Cδz12和第二十四电容传感电极Cδz22沿支承孔4-1轴向对齐设置，且第二十二电容传感电极Cδz12与第二十一电容传感电极Cδz11、第二十四电容传感电极Cδz22与第二十三电容传感电极Cδz21的间距均为2P3；第二十一电容传感电极Cδz11与第二十三电容传感电极Cδz21的间距为1.5P3；第九电容传感电极对和第十电容传感电极对用于检测输出杆4绕图1所示z轴的转角θz，第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对用于检测输出杆4与球头连接杆3沿z轴的窜动量δz。
该可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链的工作原理：
第一电容传感电极Cθx11、第二电容传感电极Cθx12、第三电容传感电极Cθx21、第四电容传感电极Cθx22、第五电容传感电极Cδx11、第六电容传感电极Cδx12、第七电容传感电极Cδx21、第八电容传感电极Cδx22、第九电容传感电极Cθy11、第十电容传感电极Cθy12、第十一电容传感电极Cθy21、第十二电容传感电极Cθy22、第十三电容传感电极Cδy11、第十四电容传感电极Cδy12、第十五电容传感电极Cδy21、第十六电容传感电极Cδy22、第十七电容传感电极Cθz11、第十八电容传感电极Cθz12、第十九电容传感电极Cθz21、第二十电容传感电极Cθz22、第二十一电容传感电极Cδz11、第二十二电容传感电极Cδz12、第二十三电容传感电极Cδz21和第二十四电容传感电极Cδz22均加载电压
；所有的第一电容电极组、第二电容电极组、第三电容电极组均加载电压0。
如图4和5所示，当球头2绕x轴转动时，第一电容传感电极对、第二电容传感电极对与第一电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测球头2绕x轴的转角位移，而不受球铰链沿x轴的窜动影响；当球头2沿x轴产生轴向窜动时，第三电容传感电极对、第四电容传感电极对与第一电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测球头2沿x轴的轴向窜动位移，而不受球头2绕x轴的转动影响。
如图7和8所示，当球头2绕y轴转动时，第五电容传感电极对、第六电容传感电极对与第二电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测球头2绕y轴的转角位移，而不受球头2沿y轴的轴向窜动影响；当球头2沿y轴产生轴向窜动时，第七电容传感电极对、第八电容传感电极对与第二电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测球头2沿y轴的轴向窜动位移，而不受球头2绕y轴的转动影响。
如图10和11所示，当输出杆4绕z轴转动时，第九电容传感电极对、第十电容传感电极对与第三电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测输出杆绕z轴的转角位移，而不受输出杆4与球头连接杆3之间沿z轴的轴向窜动影响；当输出杆4与球头连接杆3之间沿z轴产生轴向窜动时，第十一电容传感电极对、第十二电容传感电极与第三电容电极组间的电容量均发生变化，经信号采集处理后输出两组相位差为π/2的正余弦信号，实时检测输出杆4与球头连接杆3之间沿z轴的轴向窜动位移，而不受输出杆4绕z轴的转动影响。
因此，通过采集处理第一电容传感电极对和第二电容传感电极对分别与第一电容电极组间的电容变化量、第五电容传感电极对和第六电容传感电极对分别与第二电容电极组间的电容变化量及第九电容传感电极对和第十电容传感电极对分别与第三电容电极组间的电容变化量可检测该球铰链的空间三自由度转动角位移；通过采集处理第三电容传感电极对和第四电容传感电极对分别与第一电容电极组间的电容变化量、第七电容传感电极对和第八电容传感电极对分别与第二电容电极组间的电容变化量及第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对分别与第三电容电极组间的电容变化量可检测该球铰链的空间三自由度窜动线位移。
Claims (4)
1. 一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，包括球窝底座、球头、球头连接杆、输出杆、弧形滑块、销轴和空间回转角测量装置，其特征在于：
所述的空间回转角测量装置包括电容电极阵列、第二电容电极组、第三电容电极组、第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对、第四电容传感电极对、第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对、第八电容传感电极对、第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；
所述球窝底座的球窝两侧对称开设有销轴孔；所述球头的顶部与球头连接杆固定，侧部开设有圆弧形的滑槽；两块弧形滑块设置在滑槽的两端，且均与滑槽的两侧壁通过滚动副连接；所述弧形滑块的外侧固定有销轴；球头嵌入球窝内，两根销轴通过轴承支承在两个销轴孔内；所述输出杆的支承孔通过轴承支承在球头连接杆上；
所述滑槽的底部设有对称布置的两个电容电极阵列；电容电极阵列包括沿滑槽的槽宽方向等距布置的四个第一电容电极组，每个第一电容电极组包括沿滑槽的槽长方向等距布置的10～12个第一电容电极；所述弧形滑块的内侧设置有第一电容传感电极对、第二电容传感电极对、第三电容传感电极对和第四电容传感电极对；第一电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第一电容传感电极Cθx11和第二电容传感电极Cθx12；第二电容传感电极对包括沿滑槽的槽宽方向对齐设置且并联连接的第三电容传感电极Cθx21和第四电容传感电极Cθx22；第三电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第五电容传感电极Cδx11和第六电容传感电极Cδx12；第四电容传感电极对包括沿滑槽的槽长方向对齐设置且并联连接的第七电容传感电极Cδx21和第八电容传感电极Cδx22；
所述的销轴上设有沿销轴轴向等距布置的四个第二电容电极组，每个第二电容电极组包括沿销轴周向均布的5～7个第二电容电极；球窝的销轴孔孔壁设有第五电容传感电极对、第六电容传感电极对、第七电容传感电极对和第八电容传感电极对；第五电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第九电容传感电极Cθy11和第十电容传感电极Cθy12；第六电容传感电极对包括沿销轴孔轴向对齐设置且并联连接的第十一电容传感电极Cθy21和第十二电容传感电极Cθy22；第七电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十三电容传感电极Cδy11和第十四电容传感电极Cδy12；第八电容传感电极对包括沿销轴孔周向对齐设置且并联连接的第十五电容传感电极Cδy21和第十六电容传感电极Cδy22；
所述的球头连接杆上设有沿轴向等距布置的四个第三电容电极组；每个第三电容电极组包括沿球头连接杆周向均布的5～7个第三电容电极；输出杆的支承孔孔壁设有第九电容传感电极对、第十电容传感电极对、第十一电容传感电极对和第十二电容传感电极对；第九电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十七电容传感电极Cθz11和第十八电容传感电极Cθz12；第十电容传感电极对包括沿支承孔轴向对齐设置且并联连接的第十九电容传感电极Cθz21和第二十电容传感电极Cθz22；第十一电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十一电容传感电极Cδz11和第二十二电容传感电极Cδz12；第十二电容传感电极对包括沿支承孔周向对齐设置且并联连接的第二十三电容传感电极Cδz21和第二十四电容传感电极Cδz22。
2.根据权利要求1所述的一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，其特征在于：所述第一电容电极沿滑槽的槽宽方向上的弧长、沿滑槽的槽长方向上的弧长以及相邻两个第一电容电极的间距均为P1；第二电容传感电极Cθx12和第四电容传感电极Cθx22沿滑槽的槽长方向对齐设置，且第二电容传感电极Cθx12与第一电容传感电极Cθx11、第四电容传感电极Cθx22与第三电容传感电极Cθx21的间距均为2P1；第一电容传感电极Cθx11与第三电容传感电极Cθx21的间距为1.5P1；第六电容传感电极Cδx12和第八电容传感电极Cδx22沿滑槽的槽宽方向对齐设置，且第六电容传感电极Cδx12与第五电容传感电极Cδx11、第八电容传感电极Cδx22与第七电容传感电极Cδx21的间距均为2P1；第五电容传感电极Cδx11与第七电容传感电极Cδx21的间距为1.5P1。
3.根据权利要求1所述的一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，其特征在于：所述第二电容电极沿销轴周向的弧长、沿销轴轴向的长度以及相邻两个第二电容电极的间距均为P2；第十电容传感电极Cθy12和第十二电容传感电极Cθy22沿销轴孔周向对齐设置，且第十电容传感电极Cθy12与第九电容传感电极Cθy11、第十二电容传感电极Cθy22与第十一电容传感电极Cθy21的间距均为2P2；第九电容传感电极Cθy11与第十一电容传感电极Cθy21的间距为1.5P2；第十四电容传感电极Cδy12和第十六电容传感电极Cδy22沿销轴孔轴向对齐设置，且第十四电容传感电极Cδy12与第十三电容传感电极Cδy11、第十六电容传感电极Cδy22与第十五电容传感电极Cδy21的间距均为2P2；第十三电容传感电极Cδy11与第十五电容传感电极Cδy21的间距为1.5P2。
4.根据权利要求1所述的一种可测空间三自由度回转角及偏移量的球铰链，其特征在于：所述第三电容电极沿球头连接杆周向的弧长、沿球头连接杆轴向的长度以及相邻两个第三电容电极的间距均为P3；第十八电容传感电极Cθz12和第二十电容传感电极Cθz22沿支承孔周向对齐设置，且第十八电容传感电极Cθz12与第十七电容传感电极Cθz11、第二十电容传感电极Cθz22与第十九电容传感电极Cθz21的间距均为2P3；第十七电容传感电极Cθz11与第十九电容传感电极Cθz21的间距为1.5P3；第二十二电容传感电极Cδz12和第二十四电容传感电极Cδz22沿支承孔轴向对齐设置，且第二十二电容传感电极Cδz12与第二十一电容传感电极Cδz11、第二十四电容传感电极Cδz22与第二十三电容传感电极Cδz21的间距均为2P3；第二十一电容传感电极Cδz11与第二十三电容传感电极Cδz21的间距为1.5P3。
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