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本发明公开了一种基于球面电容原理的精密球铰链关节间隙检测方法。球铰链间隙的检测技术还不成熟；静电陀螺技术中检测转子偏心位移的方法难以直接用于精密球铰链的关节间隙检测。本发明的步骤如下：将静极板CJi固定在球窝内，其中，i=1,2…8，并分布在三维坐标系的八个象限中合围成球面；球头作为动极板，并与静极板CJi构成八个球面电容；建立检测的差动电容值与球头偏心位移之间的计算模型，从而得出精密球铰链的间隙误差。本发明根据球面电容极板间的间隙变化引起输出电容变化的原理，实现了球铰链三自由度偏心位移的实时非接触式检测。

本发明公开了一种可调心的滚珠球铰关节及其调心方法。由于加工和装配误差，通常球铰关节处于偏心状态。本发明滚珠球铰关节的支撑球窝开设支撑滚珠导向孔；位移传感器安放在支撑球窝的传感器安装孔；约束球窝开设约束滚珠导向孔；支撑滚珠导向孔和约束滚珠导向孔内均安装双螺纹调心机构来调节滚珠钢球。本发明的调心方法：安装可调心的滚珠球铰关节；安装双螺纹调心机构时，主螺纹柱与副螺纹柱反向旋转，对约束滚珠钢球和支撑滚珠钢球快速定位；双螺纹调心机构进行对心调节时，主螺纹柱和副螺纹柱同向旋转。本发明的双螺纹结构在偏心误差较大时反向旋转，快速减小偏心误差，在偏心误差较小时同向旋转，对球头和球窝的对心情况进行微小调节。

本发明公开了一种基于空间分度定位的新型球铰链的测角方法。现有位姿检测方法构建的球铰链一般结构比较复杂。本发明在球头上开设盲孔组，盲孔中布置弹簧和滚珠；球窝开设球形孔组；球窝顶面固定设有一个激光发射器；半球形壳体固定在球头的球头输出杆上；半球形壳体的内球面设有光电传感器组；对每个光电传感器采用(i，j)形式进行编号，且预先对球形孔的角度进行标定，则当球头在球窝中转动至激光发射器发出的激光打在编号为(i，j)的光电传感器上时，便可以得到球头的方位角和偏摆角。本发明利用低精度和低成本的光电传感器便可获得高精度的球铰空间转角。

本发明涉及一种复杂工况下球铰链磨损的测量系统及其测量方法。测量系统包括球头旋转装置、轴向力施加装置、球窝摆动装置和测量系统。轴向力施加装置能够实现球头在旋转的同时承受轴向力并沿轴向移动一定的微小位移；球窝摆动装置可以对球窝两个维度上的摆动运动进行独立控制，提供多种组合工况参数的选择。球铰链的磨损量与间隙测量中第一电涡流传感器正对球头连接轴的轴向方向，第二电涡流传感器和第三电涡流传感器布置在球头连接轴的径向方向且两者互相垂直。本发明能够实现球铰链的原位间隙测量，以及在三维摆动运动时磨损量和间隙量的实时测量，从而为研究实际复杂工况下的球铰链摩擦磨损性能提供解决方案，保证球铰链的可靠性。