[发明专利]一种应变式S变形六分力传感器的标定装置及标定方法

说明书

本发明涉及一种应变式S变形六分力传感器的标定装置，包括支架、转接法兰、加载法兰、加载杆；转接法兰固定安装于支架上，包括相互垂直的两个法兰面；应变式S变形六分力传感器的固定面与转接法兰的A面或B面连接，模型安装面与加载法兰连接；加载法兰X方向为加载杆预留通孔E，通孔E轴向与传感器Z向同向，加载法兰Z方向为加载杆预留通孔F，通孔F轴向与传感器X向或Y向同向，加载法兰X方向还设有吊环孔，吊环孔中心线与传感器第三节中Fz受力中心点重合；加载杆上有刻度尺，加载杆一端设有凹槽且凹槽处为零点。本发明标定装置结构简单、体积小、易操作，标定方法可以间接加载纯力和纯力矩，提高该类型六分力传感器的标定精度与重复性。

技术领域

本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及一种针对应变式S变形六分力传感器的标定装置及标定方法。

背景技术

应变式六分力传感器是目前应用最广泛且最成熟的一种六分力传感器，六分力包括三个分力和三个力矩，即沿三个坐标方向的力Fx、Fy、Fz和绕三个坐标的力矩Mx、My、Mz。其中S变形(也可称为平行梁式)六分力传感器在结构上由三节相互垂直的平行梁组成(如图1所示)，其中第一节负责测量Fx与Mx、第二节负责测量Fy与My，第三节负责测量Fz与Mz，虽然该种结构具有灵敏度高、抗偏载力强、维间耦合小的特点，但是其Z方向上的长度较其他结构形式(垂直筋结构、十字结构、三梁结构)传感器大，即三个分力的力作用中心距离间隔较大。

传感器在使用前都需要进行标定，以确定其性能参数以及标定系数。六分力传感器根据标定系数矩阵计算测量力的计算公式为其中Cij(i，j＝1,2,3,4,5,6)为标定系数。目前，单分力传感器可以达到万分之几的精度，而六分力传感器只能达到百分之几的精度。六分力传感器精度难以提高的其主要原因有：(1)单分力传感器只承受拉压，其作用力方向单一，容易找到力的作用中心，加载时不会有其他干扰力或力矩，即加载的为纯力；而在六分力传感器上任意施加力，总会有多个力或力矩同时产生，各分力之间的耦合干扰必然发生，所以在标定过程中需要把各分力之间的耦合干扰系数标定出来，但是六分力传感器不容易加载纯力或纯力矩，导致各分力之间的干扰系数标定不准确。(2)为了解决标定过程中六分力传感器加载纯力或纯力矩的问题，传统的标定方法是通过设置多组滑轮组(如图2所示)，调整加载力的方向和位置，进而实现加载纯力和纯力矩。

但是，滑轮组标定机构存在以下问题：(1)滑轮组标定机构庞大且操作复杂；(2)由于滑轮绳索具有张力，在传感器标定过程中会引入额外的绳索的张力，影响标定精度；(3)由于滑轮与绳索之间接触具有摩擦力，且由于每次绳索预紧力的不同，会导致摩擦力不同，影响标定的精度和重复性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种应变式S变形六分力传感器的标定装置及标定方法，标定装置采用悬挂式，其结构简单、体积小、易操作，标定方法可以间接实现加载纯力和纯力矩，可以提高该类型六分力传感器的标定精度与重复性。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种应变式S变形六分力传感器的标定装置，所述标定装置包括支架、转接法兰、加载法兰、加载杆；所述转接法兰固定安装于支架上，转接法兰包括相互垂直的两个法兰面，分别为A面和B面；待标定的应变式S变形六分力传感器的固定面与所述转接法兰的A面或B面连接，其模型安装面与所述加载法兰连接；所述加载法兰X方向为加载杆预留通孔E，通孔E轴向与传感器Z向同向，加载法兰Z方向为加载杆预留通孔F，通孔F轴向与传感器X向或Y向同向，加载法兰X方向还设有吊环孔，所述吊环孔中心线与传感器第三节中Fz受力中心点重合，以方便通过吊环加载拉力；所述加载杆上有刻度尺，加载杆一端设有凹槽且凹槽处为零点，通过将加载杆插入通孔E或通孔F中以方便加载纯力和力矩。

上述方案中，所述标定装置还包括加载挂钩和砝码，加载挂钩及砝码为标定过程中加载所用，加载挂钩悬挂于加载杆的凹槽处，砝码悬挂于加载挂钩上。