[发明专利]一种正交六维大载荷传感器标定装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种六维载荷传感器标定装置及其工作方法，所述装置包括机架、电动缸、加载块、加载板和可定心三爪卡盘；所述电动缸为带单维力传感器的大载荷电动缸；所述加载块通过无间隙球形铰与六个电动缸相连，六个电动缸通过无间隙球形铰与龙门架相连，所述六个电动缸每两个一组，分别位于加载块的右侧、上侧和后侧；每组电动缸的轴线所在平面相互正交，且与加载块的几何中心重合。本发明采用多个两两正交的力源，有效降低了在加载中心点处各加载方向之间的干扰，提高了加载精度。本发明正交力源方向间干扰小，可实现空间六维大载荷力的加载。本发明采用闭环力反馈控制系统，对被标定传感器进行一次装夹，即可实现空间任意六维大载荷的加载。

技术领域

本发明涉及传感器及其测控领域，特别是涉及一种六维大载荷传感器标定装置。

背景技术

六维大载荷传感器在重工业以及航空航天等领域应用广泛，例如：巨型重载操作装置、大推力火箭推力的测量等。但六维大载荷传感器标定装置的不完善严重阻碍六维大载荷传感器的发展。现有的六维载荷传感器标定装置多数不能适应大载荷加载。为满足六维大载荷传感器的标定需求，中国专利CN101464201A提出了一种六维大力传感器标定装置，虽然具有多个力源进行加载，但必须通过移动加载力源的位置实现六维大载荷的加载，力源的移动同样会引起标定误差。中国专利CN104236794A提出的一种六维力传感器标定装置，能够实现一次装夹连续加载，但其各个力源不正交，导致各个力源之间存在较大干扰，尤其大载荷加载的情况下干扰更大，影响标定精度。因此，亟需提出一种一次装夹空间任意六维大载荷连续加载，同时力源之间相互正交的六维大载荷加载的标定装置。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种一次装夹空间任意六维大载荷连续加载，同时力源之间相互正交的六维大载荷加载的标定装置及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种六维载荷传感器标定装置，包括机架、电动缸、加载块、加载板、胀紧机构、传感器底座和可定心三爪卡盘；所述的电动缸为带单维力传感器的大载荷电动缸；

所述的机架由基座和龙门架两部分组成，所述的龙门架为三横梁四立柱形式，通过四根立柱的底部固定于基座上，其中一根立柱位于基座左侧、一根立柱位于基座后侧、两根立柱按前后方向并列于基座右侧，右侧两根立柱的顶部与一根短横梁相连，短横梁的中部通过一根长横梁与左侧的立柱顶部相连，长横梁的中部通过一根中横梁与后侧的立柱顶部相连；

所述的加载块通过无间隙球形铰与六个电动缸相连，六个电动缸通过无间隙球形铰与龙门架相连，所述的六个电动缸每两个一组，分别位于加载块的右侧、上侧和后侧；每组电动缸的轴线所在平面相互正交，且与加载块的几何中心重合；每个电动缸通过控制电缆经多轴控制器与上位机相连；每个电动缸上都安一个单维力传感器，单维力传感器通过数据线与上位机相连；所述的上位机包括人机界面和工控机；

所述的可定心三爪卡盘固定在基座上，位于加载块的下方且与加载块的几何中心在一条垂直线上；所述的加载块上有定位凹槽；所述的加载板嵌于定位凹槽中；所述的胀紧机构位于基座与加载板之间，用于将加载板胀紧；

所述的传感器底座固定在可定心三爪卡盘上，用于对被标定传感器进行定位夹紧。

进一步地，所述的上位机、多轴控制器、六个电动缸和六个单维力传感器构成电气控制系统。

进一步地，所述的胀紧机构包括下胀紧块、上胀紧块和胀紧螺钉，所述的下胀紧块和上胀紧块均为楔形块，通过胀紧螺钉连接。

一种六维载荷传感器标定装置的工作方法，包括以下步骤：

A、安装被标定传感器

将被标定传感器安装在加载块下方的定位凹槽中，并通过加载板和胀紧机构胀紧；

B、加载