精密球铰链具有三个方向的回转自由度,转动灵活、结构简单,是具备大承载能力的低副运动机构,广泛应用于机器人、并联机构、医疗器械等工业领域。为了提升装备运动精度,解决球铰链难以实时得知自身运动状态和回转位姿的问题,研究小组在已有磁效应测量方法基础上,研制了一种基于电涡流传感器的球铰链回转角度测量方法。其基本原理是在球头表面构建几何形貌特征,将电涡流传感器嵌入球窝中与其对应,当球头回转时,探头与形貌特征的相对位置变动会引起传感器测量信号的特征变化,通过神经网络算法建立传感器输出信号组合与球铰链回转角度之间的模型关系。前期的研究和成果虽然验证了该方案的可行性,但存在电涡流传感器数据采集重复性差,传感器匹配方案不合理等不足,这些不足影响和限制了测量精度和量程。本文针对这些问题进一步完善和改进测量方法,并提升测量精度和使用性能。本文完成的主要工作包括:利用仿真分析和实验测试确定传感器和球头表面形貌特征的最佳匹配方式,升级原样机的设计方案;对原有人工神经网络算法进行改进,重新构建电涡流传感器测量值与球铰链回转角度值之间的拟合关系;重新设计并研制电涡流式测角样机并开展相关实验;使用了高精度转角标定装置对实验测量结果进行评定,分析样机的测量精度、分辨力和量程。改进型电涡流式球铰链样机的仿真结果表明:该方案在±20°回转范围内,转角α的测量均方差为19’39",转角β的测量均方差为14’50";±12°回转范围内α的测量均方差为8’43",β的测量均方差为8’55"。在样机的实测实验中,转角α的测量均方差为21’17",转角β的测量均方差为25’14"。且α在5°～20°、β在4°～20°测量区间内的α转角的测量均方差达到7’5",β转角的测量均方差达到5’26"。与原有涡流测角方案相比,改进型电涡流式智能球铰链实现了±20°量程范围内的回转角度测量,且在某些小区域的回转角度范围内展现出更高的测角精度,证明了该设计方案在提升球铰链测角功能上具有一定优势,有望进一步研究与应用。