[发明专利]六维力传感器标定方法

摘要

本发明公开了一种六维力传感器标定方法，在该方法中采用了一种六维力传感器标定装置，该方法包括如下步骤1)校准标定装置；2)在Fx方向加载；3)在Fy方向加载；4)在Fz方向加载；5)对六维力传感器Mx方向进行加载；6)对六维力传感器My方向进行加载；7)对六维力传感器Mz方向进行加载。该六维力传感器标定方法能够对六维力传感器各维依次进行准确加载，通过对加载实验数据进行分析，获得其静态性能指标，最后对产生误差的原因进行分析，对于六维力传感器设计改进有着重要意义；同时该标定方法为建立六维力传感器计量标准和量值溯源提供参考。

主权项

六维力传感器标定方法，其特征在于，在该方法中采用了一种六维力传感器标定装置，该装置包括工作台(1)、短支架(2)、回转工作台(3)、传感器下夹盘(4)、待标定的六维力传感器(5)、传感器加载盘(6)、横梁(7)和支撑柱(8)；所述工作台(1)靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直的滑槽(9)；所述短支架(2)为四个并分别安装在工作台(1)的四侧中部；所述回转工作台(3)安装在工作台(1)的中部；在工作台(1)的一对角方向上分别垂直安装支撑柱(8)，横梁(7)水平安装在支撑柱(8)的顶部；所述传感器下夹盘(4)安装在回转工作台(3)上，六维力传感器(5)安装在传感器下夹盘(4)上，所述传感器加载盘(6)安装在六维力传感器(5)上；在传感器加载盘(6)的四侧分别设置水平拉杆(10)，在传感器加载盘(6)的顶部设置垂直拉杆(11)；所述短支架(2)包括底座(12)、竖直支撑板(13)和短夹具(14)，所述底座(12)固定在工作台(1)上并与滑槽(9)可滑动配合，所述竖直支撑板(13)竖直固定在底座(12)上，所述短夹具(14)水平设置在竖直支撑板(13)上并与竖直支撑板(13)在竖直方向上可滑动配合；短夹具(14)的一侧靠近外端设置定滑轮Ⅰ(15)和定滑轮Ⅱ(16)，所述定滑轮Ⅱ(16)位于定滑轮Ⅰ(15)的斜上方，在短夹具(14)的另一侧靠近外端设置一定滑轮Ⅲ(17)；所述横梁(7)上且位于垂直拉杆(11)的正上方设置一定滑轮Ⅳ(18)，所述横梁(7)上且靠近横梁(7)的外端设置一定滑轮Ⅴ(19)；该六维力传感器标定方法包括如下步骤：1)校准标定装置：使用六角扳手调整横梁(7)中间的定滑轮Ⅳ(18)位置，并根据定位绳索测量判断，使吊锤顶点对准六维力传感器中心，从而保证Fz加载方向准确一致；通过高度尺判定调节四个短夹具(14)的高度，使短夹具(14)底部的定滑轮Ⅰ(15)的高度与六维力传感器(5)保持同一高度；利用钢尺调整四周短支架(2)的位置使其与六维力传感器(5)的中心处于同一条直线，然后根据定位绳索测量并进行微调，保证六维力传感器(5)的侧向力方向与短夹具(14)处于同一直线；2)在Fx方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上x方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过x方向的定滑轮Ⅰ(15)的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器施加x方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；3)在Fy方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上y方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过y方向的定滑轮Ⅰ(15)的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器施加y方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；4)在Fz方向加载：将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆连接，另一端连接通过横梁(7)上的定滑轮Ⅳ(18)和定滑轮Ⅴ(19)并加载砝码的细绳，利用砝码重力对六维力传感器施加z方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；5)对六维力传感器Mx方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上y方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过y方向的一短夹具上的定滑轮Ⅰ(15)的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具上的定滑轮Ⅱ(16)的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；6)对六维力传感器My方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上x方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过x方向的一短夹具上的定滑轮Ⅰ(15)的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过x方向的另一短夹具上的定滑轮Ⅱ(16)的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；7)对六维力传感器Mz方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上x方向的一水平拉杆相连，另一端通过绕过y方向的一短夹具上的定滑轮Ⅲ(17)的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上x方向的另一水平拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具上的定滑轮Ⅲ(17)的细绳与标准砝码连接；两处分别加载方向相反大小相同的载荷，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；所述横梁(7)上设置一条形孔，所述定滑轮Ⅳ(18)通过穿过条形孔的螺杆(20)固定在横梁(7)上；所述工作台(1)上的滑槽(9)为上口小下口大的T滑槽，所述底座(12)的底部固定连接上部小下部大的T型滑块(21)，所述T型滑块(21)位于滑槽(9)内并与滑槽(9)可滑动配合；所述竖直支撑板(13)在竖直方向设置导向滑槽(22)，所述短夹具(14)通过锁紧杆(23)固定连接在竖直支撑板(13)上并可沿导向滑槽(22)上下滑动。