Para realizar a medição em tempo real da pose com múltiplos graus de liberdade da extremidade do robô, foi estabelecido um sistema de medição não contato planar de 3 graus de liberdade integrando um sensor de posição óptico unidimensional (Position Sensitive Detector, PSD). Foram estudados os princípios de medição, circuitos de processamento de sinal, remoção de interferência de luz ambiente e algoritmos de calibração não linear. Com base nas características de medição do sensor PSD e nos requisitos de medição planar de 3 graus de liberdade, projetou-se um sistema de medição com 4 PSDs e estabeleceu-se um modelo matemático do sistema de medição. Foram estudados os circuitos de processamento de sinal do sensor PSD, implementando o processamento de sinal para um único PSD usando amplificador operacional e divisor; combinando com microcontrolador e circuito de amostragem A/DC, realizou-se a coleta de sinais de alta frequência na estação superior. Realizou-se um experimento preliminar no sistema de 4 PSD para eliminar interferências de luz ambiente, validando métodos como modulação a laser e filtragem digital. Finalmente, o sistema de medição com 4 PSD foi calibrado por sensor de deslocamento a laser, apresentando as etapas de calibração dos 4 PSDs (origem, ângulo, comprimento e calibração não linear de segunda ordem) e determinando a distribuição de erros após a calibração. O sistema de medição possui alta frequência de medição (50 Hz). Os resultados da calibração mostram que o sistema calibrado de 4 PSDs em uma área de 70 mm × 70 mm alcança precisão média de medição de 0,49 mm, reduzindo o erro em 90% em comparação com o estado anterior à calibração, podendo atender à maioria das necessidades de feedback de medição em tempo real sem contato para extremidades de robôs de alta velocidade e alta precisão.

sensor de posição óptico;medição de pose;feedback em tempo real;calibração de medição