[发明专利]对接机构试验系统六分量力在线校准方法

说明书

本发明提供了一种对接机构试验系统六分量力在线校准方法，本发明在校准时，标准力传感器与被校对接机构试验系统的六分量力传感器采用背靠背方式安装，手动加载，传动机构将力传递到标准力传感器上并施加到六分量力传感器上，以标准力传感器的输出为标准值与被校对接机构试验系统的六分量力测量值进行比较，获得对接机构试验系统六分量力各分量的测量误差。本发明选用与对接机构试验系统六分量力测量范围相适应的传动机构和标准力传感器，可以实现对六分量力整个测量范围的校准；本发明设计与试验系统相配套的专用计量工装来安装传动机构和标准力传感器，通过选用不同的计量工装和不同的安装位置，实现对对接机构试验系统六分量力各个分量的校准。

技术领域

本发明属于计量校准技术领域，多分量力测量系统在线校准技术，特别涉及一种对接机构试验系统六分量力在线校准方法。

背景技术

空间对接机构综合试验系统六分量力传感器用来测量对接机构模拟元件发生接触时的相互作用力和力矩，并将测量结果传送到计算机系统，根据所建立的航天器动力学模型实时解算对接过程中两航天器的相对运动，再由驱动机构控制运动平台来模拟对接过程的运动情况。因此，空间对接机构综合试验系统六分量力测量数据的准确与否，将直接影响到整个试验系统的仿真精度和对接机构试验结果的正确性，并最终关系到航天器空间对接的成败。为确保对接机构综合试验系统测试试验数据的准确可靠，需要定期对试验系统六分量力进行校准。

由于对接机构综合试验系统结构复杂，六分量力传感器安装定位精度要求非常高，为保证试验系统的系统特性固定不变，传感器在一次安装后不宜轻易地重新进行拆装，因此为了更好地反映出对接机构综合试验系统多分量对接力测量的准确度，必须对试验系统六分量力测量采取在线校准，使得六分量力传感器在校准时和试验时具有相同的受力条件，避免将六分量力传感器的特性指标当作测量系统的指标使用，确保试验系统六分量力测量数据的真实性。

对六分量力测量系统的校准就是在六分量力传感器各个不同的受力方向施加已知的标准力，根据六分量力传感器的输出得到传感器的技术性能指标。在对六分量力测量系统的校准中一定要使三维施力坐标基准（X、Y、Z）与被校六分量力传感器坐标基准重合，否则造成基准不同一误差，产生分力效应，而此不该有的误差效应与六分量力传感器自身的交叉耦合效应（Cross Talk）混叠且不能分离，就无法对六分量力测量系统的示值误差进行正确判断。

空间对接机构综合试验系统采用瑞士Kistler公司六分量力传感器，它是由四个三向压电式力传感器构成的，其结构、坐标系及测量原理如下图1、图2所示。在力F作用下，其输出为：

F_x=F_x1+2+F_x3+4

F_y=F_y1+4+F_y2+3

F_z=F_z1+F_z2+ F_z3+F_z4

M_x=b·(F_z1＋F_z2－ F_z3－F_z4)