CN107389287B - 基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置与方法，装置包括直驱旋转电机、连杆单元、滑块平台、滚动导轨组合单元、导轨底板、伺服电机、柔性臂、可调节工作台、激光位移传感器、压电陶瓷传感器、电荷放大器、激光位移传感器控制器、A/D转换器、工业计算机、编码器、D/A转换器、伺服放大器、压电前置放大电路以及压电陶瓷驱动器；压电陶瓷传感器、电荷放大器、A/D转换器以及工业计算机依次连接；激光位移传感器控制器连接激光位移传感器以及A/D转换器；编码器连接工业计算机、直驱旋转电机以及伺服电机。本发明实时动态测量柔性臂的位移变化，通过工业计算机对各测量处理和控制算法，实现对移动柔性臂的振动主动控制目的。

Description

基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置与方法

技术领域

本发明涉及柔性结构的定位和振动控制技术领域，尤其涉及一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置与方法。

背景技术

随着现代社会技术的创新与新型材料的出现，各个行业领域都逐步向轻质化、高灵活性以及高自适应能力方向发展，这也势必对未来轻量、高灵活性材料的发展提出更高的要求和更艰巨的挑战。轻质化且具有高灵活性的材料一般都具有很高的柔性。在使用过程中，柔性材料具有模态阻尼小、模态频率低且高阶等特点，在不同环境条件作用下的空间模型状态各不相同，而且无法主动根据要求调整自身的空间模型状态以适应不同的外界环境。因此，为了避免柔性材料因长时间的振动导致失效，保证甚至延长柔性材料的使用周期，势必需要加装检测设备和控制设备，以调整柔性材料的空间模型状态达到要求，而目前较高精度的设备都具有一定的质量，若直接加装在柔性材料上，其设备的附加质量和柔性材料刚度等结构特性的改变将严重影响测量结果，从而无法达到既定的要求。此外，新型轻量的检测设备和控制设备的精度一般较低，无法达到对柔性材料的精度要求。所以采用非接触式测量方法能够完全避免附加质量带来的影响，同时能够保证了一定的精度要求。

非接触式方法目前主要有以光电、超声波和电磁等为技术基础，而以光电技术为基础的非接触式测量设备使用较为广泛。其中，激光位移传感器通过半导体激光向目标发出光束，镜头聚集目标反射的激光光线并在感光性元器件上形成图像。因感光性元器件上的光点位置随着测量目标和感测头间的距离变化而改变，系统对该变化量按相应算法进行估算，并将其转换为目标位置的测量结果。激光位移传感器具有高响应速度、高测量精度、测量频率范围广以及高质量的信号采集和处理能力等优点，能够满足在不改变柔性材料各种结构特性的情况下，进行准确的各类信号测量。

现有柔性材料结构的检测设备和控制设备基本都是固定安装于工作台，并且主体不发生任何移动。而柔性材料结构自适应的实现，一般需要检测设备和控制设备一并运动。本发明中利用曲柄滑块机构实现了装置的主体都发生移动，激光位移传感器和伺服电机避免了附加质量对测量结果的影响，同时实现了对柔性材料结构模态特性的高精度测量。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置与方法，利用了压电陶瓷片低能耗、低发热、低电磁噪声、动态响应快及轻量微型的优点，和激光位移传感器具有高响应速度、高测量精度、高测量频率以及高质量的信号的优势，实现快速地高精度振动控制。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，包括直驱旋转电机、连杆单元、滑块平台、滚动导轨组合单元、导轨底板、伺服电机、柔性臂以及可调节工作台；其中

所述直驱旋转电机、连杆单元以及滑块平台依次固定连接，所述滑块平台通过直线双导轨设置于导轨底板上；所述直驱旋转电机通过驱动连杆单元，从而带动所述滑块平台在导轨底板的直线双导轨上做往复运动；

所述滚动导轨组合单元固定于所述滑块平台上，所述柔性臂通过柔性臂支架固定于所述滚动导轨组合单元上，所述伺服电机固定在滑块平台上，所述伺服电机通过联轴器连接所述滚动导轨组合单元；所述伺服电机通过驱动联轴器，从而驱动滚动导轨组合单元在滑块平台上运动，进一步驱动所述柔性臂的运动；

所述可调节工作台固定在所述滑块平台上，并与所述柔性臂相互平行。

进一步地，还包括激光位移传感器、压电陶瓷传感器、电荷放大器、激光位移传感器控制器、A/D转换器、工业计算机、编码器、D/A转换器、伺服放大器、压电前置放大电路以及压电陶瓷驱动器；所述激光位移传感器固定于所述可调节工作台上，所述压电陶瓷传感器设置于柔性臂上；所述压电陶瓷传感器、电荷放大器、A/D转换器以及工业计算机依次连接；所述激光位移传感器控制器连接所述激光位移传感器以及A/D转换器；所述编码器连接工业计算机、直驱旋转电机以及伺服电机；所述D/A转换器连接工业计算机；所述伺服放大器连接D/A转换器以及伺服电机；所述压电前置放大电路连接D/A转换器以及压电陶瓷驱动器；其中

所述激光位移传感器用于测量其与所述柔性臂间的位移变化量，并将测量所得的位移模拟信号传输至所述激光位移传感器控制器；所述激光位移传感器控制器用于处理激光位移传感器的位移模拟信号，并传输至所述A/D转换器进行数字信号的转换；

所述压电陶瓷传感器用于测量柔性臂宽度方向中线位置的振动，并将测量所得振动信号传输至电荷放大电器处理；

所述压电陶瓷驱动器用于接收来自工业计算机发送的控制信号，并根据相应指令控制柔性臂的震动。

进一步地，所述激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ，所述激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ均用于测量其与柔性臂间的位移变化量，并将测量的位移模拟信号传输至所述激光位移传感器控制器。

进一步地，所述激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ均通过滑块单元固定于可调节工作台上。

进一步地，所述压电陶瓷驱动器包括4片压电陶瓷片构成，其在柔性臂前后的两个平面各安装2片。

进一步地，所述直驱旋转电机包括偏心法兰盘，所述偏心法兰盘连接所述连杆单元滚动导轨组合单元包括滚珠丝杆和螺母滑块，所述螺母滑块设置有滚珠丝杆上；所述伺服电机通过联轴器驱动滚珠丝杆上的螺母滑块，从而带动柔性臂的运动。

进一步地，所述可调节工作台包括导轨上支撑板、两个滑块、两个上下支撑板连接块、下支撑板以及固定凸台；其中，所述下支撑板通过凸台固定在滑块平台的一端上，上支撑板通过两个上下支撑板连接块固定下支撑板，导轨设置于上支撑板顶面上，两个滑块设置于上支撑板顶面并可沿导轨做直线运动，而激光位移传感器分别设置在两个滑块上。

进一步地，所述基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置还包括固定台，所述滑块平台固定安装于固定台上。

本发明另一目的是提供一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制方法，包括下述步骤：

S1、使用编码器检测直驱旋转电机和伺服电机转角的位置信号，压电陶瓷传感器检测柔性臂的振动信号，以及激光位移传感器感检测柔性臂的位移变化信号；

S2、首先将步骤S1中压电陶瓷传感器所得振动信号经电荷放大器处理后，以及激光位移传感器所得的位移变化信号经激光位移传感器控制器处理后，一并传输到A/D转换器进行处理；再与经编码器处理的直驱旋转电机和伺服电机转角信号，输入到工业计算机进行后续的处理，得到相应的振动控制信号；

S3、将步骤S2所得的振动控制信号经D/A转换器处理后，按相应的控制方式分别输入到伺服放大器处理，得到振动控制信号Ⅰ；以及将步骤S2所得的振动控制信号经D/A转换器处理后，按相应的控制方式分别输入到压电前置放大电路处理后，得到振动控制信号Ⅱ；

S4、将步骤S3中的振动控制信号Ⅰ输入伺服电机，以控制其转角位置和转动速度；将步骤S3中的振动控制信号Ⅱ输入到压电陶瓷驱动器，以控制其压电陶瓷片的位移和力，从而实现对柔性臂的快速、稳定、准确的闭环控制。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明测量系统、控制系统以及测量控制对象一直保持运动状态，更加贴近柔性材料结构在实际生活中应用的情形，且本发明尽可能的采用对称、平行等安装方式，使得运动向下一级地传递比较平稳；采用一定质量的平衡质量块以平衡柔性臂产生的扭矩，实现动态平衡；

(2)本发明采用高速、高精度CCD激光位移传感器进行非接触式的位移变化量测量，既避免了附加质量影响检测结果，又保证了测量的精度和速度；采用可滑动方式安装激光位移传感器，增强了装置的使用性，能够准确测量不同的指定测量点；与压电陶瓷传感器测量系统形成双独立测量系统，增强装置的测量精确度和修正能力；

(3)本发明采用伺服电机和压电陶瓷驱动器两个独立控制单元进行振动控制，以及压电陶瓷片的高度对称性安装，拓展了本装置控制范围和控制的精度，既能够采取分别独立控制不同频率段振动的方式，也可以采取两者协调一同控制振动；

(4)本发明应用直驱旋转电机直接驱动滑块平台及其上面的结构，轴承内外圈与连杆和轴的配合方式均为过盈配合，以及双直线导轨的使用，避免了因减速机的间隙误差、轴孔安装的形位误差和振动的不稳定等对控制造成影响。

附图说明

图1为本发明基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置的结构示意图；

图2为本发明基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置的立体示意图；

图3为本发明基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置的俯视图；

图4为本发明基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置中可调节工作台的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

如图1到图3所示，本发明提供了一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，主体包括了直驱旋转电机驱动的曲柄滑块运动装置部分、激光位移传感器及压电陶瓷传感器组成的振动测量系统部分和伺服电机及压电陶瓷驱动器驱动控制部分。下面对每个部分进行详细的描述。

——直驱旋转电机驱动的曲柄滑块运动装置本体部分包括：

直驱旋转电机1，通过偏心法兰盘2驱动连杆单元3上的滑块平台5在直线双导轨4上往复运动；伺服电机10，通过联轴器11驱动滚珠丝杆12上的螺母滑块13，带动通过柔性臂支架14固定安装在螺母滑块13上的柔性臂15直线运动；滚动导轨组合单元9固定在滑块平台5上，直线双导轨4通过导轨底板固定在实验台18上；

测量柔性臂外侧振动位移的激光位移传感器感测头Ⅰ7安装在激光位移传感器可调节工作台6左侧，测量柔性臂15内侧振动位移的激光位移传感器感测头Ⅱ8安装在激光位移传感器可调节工作台6右侧，激光位移传感器可调节工作台6与柔性臂15平行，固定安装在滑块平台5上；

固定安装在实验台18上直驱旋转电机1，通过同心安装在其上方的偏心法兰盘2驱动连杆单元3另一侧的滑块平台5在直线双导轨4上往返运动，直线双导轨4由两直线导轨组成，滑块平台5由4个均布的超长型滑块和一滑块平台板构成，在其上方平行固定着滚动导轨组合单元9和垂直固定着激光位移传感器可调节工作台6；伺服电机10固定在滚动导轨组合单元9上，通过联轴器11驱动滚动导轨组合单元9的滚珠丝杆12上的螺母滑块13，从而实现柔性臂15的振动；柔性臂15一端固定柔性臂支架14上，其平行安装于滚动导轨组合单元9的螺母滑块13上方。其中，如图4所示，可调节工作台6包括导轨61、上支撑板62、两个滑块63、两个上下支撑板连接块64、下支撑板65以及固定凸台66，下支撑板65通过凸台66固定在滑块平台的一端上，上支撑板62通过两个上下支撑板连接块64固定下支撑板65，导轨61设置于上支撑板62顶面上，两个滑块63设置于上支撑板62顶面并可沿导轨61做直线运动，而两个激光位移传感器分别设置在两个滑块63上。

在本实施例中，直驱旋转电机1选用新加坡Akribis systems(精系)公司的ACW系列直驱旋转电机，型号为ACW220，集成编码器和轴承的直驱无刷电机、零齿槽效应及通过原点脉冲精准的回零；直线双导轨4和滑块平台5选用日本米思米公司的MISUMI滑块超长型标准微型直线导轨，型号为SSECBL16-670，标准规格的、不锈钢材质，标准导轨宽度W1、高度H1和长度L分别为15mm、9.5mm、670mm，超长型滑块宽度W和高度K分别为32mm、12mm，螺纹孔为6-M3×4，左右相距25mm对称分别，前后相邻间距20mm关于中线对称分布；滚动导轨组合单元9选用日本THK株式会的LM滚动导轨智能组合单元，型号为KR6525A标准型，配有标准螺母滑块和滚珠丝杠，LM轨道长度指定为300mm。

——激光位移传感器及压电陶瓷传感器组成的振动测量系统部分：

在直驱旋转电机1转动过程中，柔性臂15、激光位移传感器感测头Ⅰ7和激光位移传感器感测头Ⅱ8随着滑块平台5往返运动，激光位移传感器感测头Ⅰ7和激光位移传感器感测头Ⅱ8分别测量与柔性臂15间的位移变化量，测量所得位移模拟信号传输至激光位移传感器控制器21，经激光位移传感器控制器21处理后传输到A/D转换器22转换为数字信号Ⅰ；

压电陶瓷传感器16测量柔性臂15宽度方向中线位置的振动，测量所得振动信号传输至电荷放大器处理，再传输到A/D转换器22转换为数字信号Ⅱ，最后将数字信号Ⅰ和数字信号Ⅱ传输到工业计算机24，通过相应的算法处理，得到柔性臂15的振动位移变化信号，并运算得到振动控制信号；

激光位移传感器感测头Ⅰ7和激光位移传感器感测头Ⅱ8分别安装在两个滑块单元63上，并可沿激光位移传感器可调节工作台6纵向调整位置，保持正对柔性臂15的距离为150mm；由2片压电陶瓷片构成的压电陶瓷传感器16，位于柔性臂15宽度方向中线上，近端面距离柔性臂支架14端面200mm；两者同时测量柔性臂15自由端的位移变化和振动信号，经激光位移传感器控制器21和电荷放大器20处理，输出到工业计算机24中进行相应的算法处理，得出振动反馈信号。

在本实施例中，激光位移传感器感测头Ⅰ7和激光位移传感器感测头Ⅱ8均选用日本基恩士公司的LK-G3000系列高速、高精度CCD激光位移传感器，型号分别为LK-G150小光点和LK-G155宽光束，扩散反射类型安装，具有以下优秀特性：50kHz的高取样频率，F.S.的±0.02％线性度，再现性为0.5μm，能测量漫反射、镜面及透明或半透明目标物，以及各种可用光电型号。测量范围为150±40mm，即位移变化量最大范围为-40mm～+40mm；激光位移传感器控制器21选用日本基恩士公司的一体化型的PNP控制器，型号为LK-G3001PV，兼容2个LK-G感测头；由压电陶瓷片选用创科公司的矩形压电陶瓷片，几何尺寸为50mm×20mm×1mm，谐振频率:3.9～4.9kHz、谐振阻抗:180～260Ω。

——伺服电机及压电陶瓷驱动器驱动控制部分包括：

工业计算机24发出数字控制指令信号，经过D/A转换器25转换为模拟信号，该模拟信号指令经两个控制传输通道输出，分别传输到伺服放大器26和压电前置放大电路27，经伺服放大器26功率放大后的数字控制信号Ⅰ输入到伺服电机10，使其做出相应的运动，同时经压电前置放大电路27功率放大后的数字控制信号Ⅱ输入到由4片压电陶瓷片组成的压电陶瓷驱动器17，使使其做出相应的处理；

伺服电机10，依据伺服放大器26传输的数字控制信号Ⅰ，通过联轴器11驱动滚珠丝杆12上的螺母滑块13往复旋转运动，达到控制激光位移传感器感测头Ⅰ7和激光位移传感器感测头Ⅱ8测量到的柔性臂15位移振动变化的目的；

压电陶瓷驱动器17，依据压电前置放大电路27传输的数字控制信号Ⅱ，利用非谐振状态的逆压电效应产生与数字控制信号Ⅱ相对应的位移和力，实现进一步主动控制柔性臂15的振动；

伺服电机10通过内部的绝对型旋转光电编码器实时读取并计算出电机转动的角度变化，经过相应的运算处理形成电机速度反馈信号，该信号经编码器23、工业计算机24和D/A转换器25传输给伺服放大器27，以保证伺服电机10准确地转动相应的角度；

激光位移传感器组成的振动位移测量系统实时测量到的柔性臂15相对位移量，形成本装置的位置反馈信号。速度反馈信号和位置反馈信号经工业计算机24内相应的控制算法处理后，用于控制滚珠丝杆12的驱动。激光位移传感器的高响应速度、高测量精度、高测量频率以及高质量的信号传输，保证了激光位移传感器感测头和柔性臂15的位移变化量能够快速精确的得到。

工业计算机24运算得到的振动反馈信号经D/A转换器25处理后，再分别经伺服放大器26处理输入伺服电机10和经压电前置放大电路27处理输入压电陶瓷驱动器17，伺服电机10和压电陶瓷驱动器17做出相应的转动和收缩控制动作，实现对柔性臂15谐振或非谐振的快速、稳定、准确的闭环控制。

在本实施例中，伺服电机10选用日本三菱公司的400W交流伺服电机，型号为HC-KFS43，压电陶瓷驱动器的4片均布压电陶瓷片选用创科公司的矩形压电陶瓷片，几何尺寸为50mm×20mm×1mm，谐振频率:3.9～4.9kHz、谐振阻抗:180～260Ω；伺服放大器26选用日本三菱公司MR-J2S-40A型的伺服放大器。电荷放大器20选用Bruel&Kjaer公司的NEXUS系列适调放大器，其具有低噪声、高动态范围、高精度的特点，型号选用4通道的2692-C适调放大器。

运动控制卡选用固高公司的GTS-400-PV-PCI系列运动控制器，其核心主要是DSP和FPGA，提供标准的PCI总线接口。与其配套的端子板的型号为GT2-400-ACC2-V-AD16，其含有A/D转换器22、D/A转换器25和编码器解算模块23。

压电前置放大电路27可选用型号为APEX-PA241DW或APEX-PA240CX的压电放大器等零件组成，其研制单位为华南理工大学，在申请人申请的名称为“太空帆板弯曲和扭转模态振动模拟主动控制装置与方法”，申请号为200810027186.4的专利中有详细介绍。放大倍数可达到52倍，即将-5V～+5V放大到-260～+260V。

工业计算机24选用的CPU型号为Intel(R)Core(TM)i5-4590CPU@3.30GHz，内存为4G，主板上有多个PCI插槽，可以很方便的安装运动控制卡。

所述的一种柔性臂的激光位移传感器振动测量及控制装置与方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步应用内置的绝对型旋转光电编码器检测直驱旋转电机1和伺服电机10转角的位置信号，压电陶瓷传感器16检测柔性臂15的振动信号，双激光位移传感器感检测柔性臂15的位移变化信号；

第二步将步骤一中压电陶瓷传感器16所得振动信号经电荷放大器20处理后，和双激光位移传感器感所得的位移变化信号经激光位移传感器控制器21处理后，一并传输到A/D转换器22进行处理，再与经编码器23处理的直驱旋转电机1和伺服电机10转角信号，输入到工业计算机24进行后续的处理，得到相应的振动控制信号；

第三步将步骤二所得的振动控制信号经D/A转换器25处理后，按相应的控制方式分别输入到伺服放大器26处理后，得到振动控制信号Ⅰ，以及输入到压电前置放大电路27处理后，得到振动控制信号Ⅱ；

第四步将步骤三中的振动控制信号Ⅰ输入伺服电机10，以控制其转角位置和转动速度；振动控制信号Ⅱ输入到压电陶瓷驱动器17，以控制其压电陶瓷片的位移和力，从而实现对柔性臂15的快速、稳定、准确的闭环控制。

本发明考虑到了信号传输的时间延迟、测量系统和控制系统自身的安装误差和性能限制，测量系统采用激光位移传感器和压电陶瓷传感器相互独立测量和互相校对，提升了本装置的测量精度和自我校正能力，而控制系统采用伺服电机和压电陶瓷驱动器可相互独立驱动控制或协调驱动控制，提高了本装置对振动的控制能力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (6)

1.一种基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，其特征在于，包括直驱旋转电机、连杆单元、滑块平台、滚动导轨组合单元、导轨底板、伺服电机、柔性臂以及可调节工作台；其中

所述直驱旋转电机、连杆单元以及滑块平台依次固定连接，所述滑块平台通过直线双导轨设置于导轨底板上；所述直驱旋转电机通过驱动连杆单元，从而带动所述滑块平台在导轨底板的直线双导轨上做往复运动；

所述滚动导轨组合单元固定于所述滑块平台上，所述柔性臂通过柔性臂支架固定于所述滚动导轨组合单元上，所述伺服电机固定在滑块平台上，所述伺服电机通过联轴器连接所述滚动导轨组合单元；所述伺服电机通过驱动联轴器，从而驱动滚动导轨组合单元在滑块平台上运动，进一步驱动所述柔性臂的运动；

所述可调节工作台固定在所述滑块平台上，并与所述柔性臂相互平行；

还包括激光位移传感器、压电陶瓷传感器、电荷放大器、激光位移传感器控制器、A/D转换器、工业计算机、编码器、D/A转换器、伺服放大器、压电前置放大电路以及压电陶瓷驱动器；所述激光位移传感器固定于所述可调节工作台上，所述压电陶瓷传感器设置于柔性臂上；所述压电陶瓷传感器、电荷放大器、A/D转换器以及工业计算机依次连接；所述激光位移传感器控制器连接所述激光位移传感器以及A/D转换器；所述编码器连接工业计算机、直驱旋转电机以及伺服电机；所述D/A转换器连接工业计算机；所述伺服放大器连接D/A转换器以及伺服电机；所述压电前置放大电路连接D/A转换器以及压电陶瓷驱动器；其中

所述激光位移传感器用于测量其与所述柔性臂间的位移变化量，并将测量所得的位移模拟信号传输至所述激光位移传感器控制器；所述激光位移传感器控制器用于处理激光位移传感器的位移模拟信号，并传输至所述A/D转换器进行数字信号的转换；

所述压电陶瓷传感器用于测量柔性臂宽度方向中线位置的振动，并将测量所得振动信号传输至电荷放大电器处理；

所述压电陶瓷驱动器用于接收来自工业计算机发送的控制信号，并根据相应指令控制柔性臂的震动；

所述激光位移传感器包括激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ，所述激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ均用于测量其与柔性臂间的位移变化量，并将测量的位移模拟信号传输至所述激光位移传感器控制器；

所述直驱旋转电机包括偏心法兰盘，所述偏心法兰盘连接所述连杆单元滚动导轨组合单元包括滚珠丝杆和螺母滑块，所述螺母滑块设置有滚珠丝杆上；所述伺服电机通过联轴器驱动滚珠丝杆上的螺母滑块，从而带动柔性臂的运动。

2.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，其特征在于，所述激光位移传感器感测头Ⅰ和激光位移传感器感测头Ⅱ均通过滑块单元固定于可调节工作台上。

3.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，其特征在于，所述压电陶瓷驱动器包括4片压电陶瓷片构成，其在柔性臂前后的两个平面各安装2片。

4.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，其特征在于，所述可调节工作台包括导轨上支撑板、两个滑块、两个上下支撑板连接块、下支撑板以及固定凸台；其中，所述下支撑板通过凸台固定在滑块平台的一端上，上支撑板通过两个上下支撑板连接块固定下支撑板，导轨设置于上支撑板顶面上，两个滑块设置于上支撑板顶面并可沿导轨做直线运动，而激光位移传感器分别设置在两个滑块上。

5.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置，其特征在于，还包括固定台，所述滑块平台固定安装于固定台上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于激光位移传感器的柔性臂振动测量及控制装置的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、使用编码器检测直驱旋转电机和伺服电机转角的位置信号，压电陶瓷传感器检测柔性臂的振动信号，以及激光位移传感器感检测柔性臂的位移变化信号；

S2、首先将步骤S1中压电陶瓷传感器所得振动信号经电荷放大器处理后，以及激光位移传感器所得的位移变化信号经激光位移传感器控制器处理后，一并传输到A/D转换器进行处理；再与经编码器处理的直驱旋转电机和伺服电机转角信号，输入到工业计算机进行后续的处理，得到相应的振动控制信号；

S3、将步骤S2所得的振动控制信号经D/A转换器处理后，按相应的控制方式分别输入到伺服放大器处理，得到振动控制信号Ⅰ；以及将步骤S2所得的振动控制信号经D/A转换器处理后，按相应的控制方式分别输入到压电前置放大电路处理后，得到振动控制信号Ⅱ；

S4、将步骤S3中的振动控制信号Ⅰ输入伺服电机，以控制其转角位置和转动速度；将步骤S3中的振动控制信号Ⅱ输入到压电陶瓷驱动器，以控制其压电陶瓷片的位移和力，从而实现对柔性臂的快速、稳定、准确的闭环控制。

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