CN100348961C - 无级升降式六维力传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

一种无级升降式六维力传感器标定装置，其特征在于：支撑框架2采用龙门式框架，固定在固定平台1上，且与固定平台1垂直布置，减速器3和滑轮无级升降机构4安装在支撑框架2上，六维力传感器5的下端部分别固定在固定平台1上，其上端部的圆环分别通过螺栓与坐标辅助架6固定连接。同现有技术比较，本发明的优点是：1)能对多维力传感器进行广义加载和标定；2)采用大速比的减速器施加载荷，用滑轮无级升降机构调整升降滑轮4f的高度，可以连续得到不同载荷传递绳索与水平面之间的夹角，且该夹角可通过倾角传感器精确检测，从而可准确计算出各向分解载荷；3)能对大尺寸大量程力传感器进行标定。

Description

无级升降式六维力传感器标定装置

技术领域

本发明涉及一种广义力的加载，特别涉及一种无级升降式六维力传感器标定装置。

背景技术

目前力传感器的标定，通常采用施加标准砝码的加载方式来进行标定，这种方式只能对传感器进行单向标定，既不适合对多维力传感器进行标定，也不适合对大量程传感器进行标定。虽然可以通过杠杆原理在一定量的加载砝码下将施加载荷放大，但这种加载荷放大会影响对传感器的加载精度，对多维力传感器各向力矩的标定不精确、不系统，也不适用于对大尺寸传感器的广义加载与标定。

发明内容

本发明的目的是提供一种无级升降式六维力传感器标定装置，能为大尺寸多维力传感器进行标定，提供一种理想的方案，实现准确标定多维力传感器，尤其是六维力传感器的标定矩阵。

一种无级升降式六维力传感器标定装置，包括固定平台1，支撑框架2，减速器3，滑轮无级升降机构4，六维力传感器5，坐标辅助架6，加载绳索7，标准拉力传感器8，倾角传感器9，其特征在于：支撑框架2采用龙门式框架，固定在固定平台1上，且与固定平台1垂直布置，支撑框架2设有上滑轮2a和下滑轮2b，其中上滑轮2a与坐标辅助架6位于同一水平面上，下滑轮2b位于上滑轮2a下方；减速器3和滑轮无级升降机构4安装在支撑框架2上，减速器3由手摇手轮3a、蜗轮蜗杆箱3b、卷筒3c组成，其速比为60∶1；滑轮无级升降机构4由上横梁4a、下横梁4b、丝杆4c、手摇手轮4d、动块4e、升降滑轮4f以及链轮和链条组成，下横梁4b固定在支撑框架2的门柱上，丝杆4c的下端部安装在下横梁4b上，上横梁4a与动块4e固定连接，该动块与丝杆4c啮合，升降滑轮4f安装在上横梁4a上，手摇手轮4d安装在下横梁4b上，通过其链轮、链条带动丝杆4c转动；六维力传感器5的下端部分别固定在固定平台1上，其上端部的圆环分别通过螺栓与坐标辅助架6固定连接；加载绳索7的一端固定在坐标辅助架6上，其间串接标准拉力传感器8和倾角传感器9，并先后依次绕过升降滑轮4f、上滑轮2a、下滑轮2b后再缠绕在卷筒3d上，加载绳索7与水平面之间的夹角θ是随上述滑轮所处位置变化的，夹角的变化范围为-20°～45°；加载载荷的加载点依次位于六维力传感器5坐标中心，及离该中心100mm和200m处。

同现有技术比较，本发明的优点是：1)能对多维力传感器进行广义加载和标定；2)采用大速比的减速器施加载荷，用滑轮无级升降机构调整升降滑轮4f的高度，可以连续得到不同载荷传递绳索与水平面之间的夹角，且该夹角可通过倾角传感器精确检测，从而可准确计算出各向分解载荷；3)能对大尺寸大量程力传感器进行标定。

附图说明

图1为无级升降式六维力传感器的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为坐标辅助架的结构图。

具体实施方式

实施例1：

本发明的工作原理：无级升降式六维力传感器标定装置的主要功能是提供标准的广义加载，用标准的广义载荷去标定六维力传感器的各向静态性能指标。由滑轮无级升降机构4将升降滑轮移动到某个位置固定后，再开始加载，通过手摇加载减速器3产生输出力矩M，加载绳索7缠绕在减速机3的卷筒上，进而产生绳索的张紧力K，张紧力K的大小与手摇输入力矩成正比，其大小通过标准拉力传感器8检测；加载绳索7通过支撑框架2上的上滑轮和下滑轮改变加载方向，加载绳索7与水平面的夹角θ由倾角传感器9检测；通过改变加载点，可以得到各向力和力矩，当加载点作用在坐标辅助架6时，Fx＝K×cosθ，Fy＝K×sinθ；当加载点偏移坐标中心距离为L时，Fx＝K×cosθ，Fy＝K×sinθ，Mz＝Fx×L，Mx＝Fy×L)；转动六维力传感器，就可以互换六维力传感器的X、Y轴，继续进行标定加载。

通过检测标准六维载荷F(包括各向的力和力矩Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz)与六维力传感器各自的输出力f(包括f1，f2，f3，f4，f5，f6)，就可以系统地描述出该传感器的标定矩阵G，它们之间的关系式为G＝F·f，式中G为传感器的标定矩阵；F为加载的标准六维载荷，f为拉压力传感器输出的六个拉压力，六维力传感器标定矩阵G的准确度，决定了该传感器测力的精确度。

Claims (2)

1.一种无级升降式六维力传感器标定装置，包括固定平台(1)，支撑框架(2)，减速器(3)，滑轮无级升降机构(4)，六维力传感器(5)，坐标辅助架(6)，加载绳索(7)，标准拉力传感器(8)，倾角传感器(9)，其特征在于：支撑框架(2)采用龙门式框架，固定在固定平台(1)上，且与固定平台(1)垂直布置，支撑框架(2)设有上滑轮(2a)和下滑轮(2b)，其中上滑轮(2a)与坐标辅助架(6)位于同一水平面上，下滑轮(2b)位于上滑轮(2a)下方；减速器(3)和滑轮无级升降机构(4)安装在支撑框架(2)上，减速器(3)由手摇手轮(3a)、蜗轮蜗杆箱(3b)、卷筒(3c)组成，其速比为60∶1；滑轮无级升降机构(4)由上横梁(4a)、下横梁(4b)、丝杆(4c)、手摇手轮(4d)、动块(4e)、升降滑轮(4f)以及链轮和链条组成，下横梁(4b)固定在支撑框架(2)的门柱上，丝杆(4c)的下端部安装在下横梁(4b)上，上横梁(4a)与动块(4e)固定连接，该动块与丝杆(4c)啮合，升降滑轮(4f)安装在上横梁(4a)上，手摇手轮(4d)安装在下横梁(4b)上，通过其链轮、链条带动丝杆(4c)转动；六维力传感器(5)的下端部分别固定在固定平台(1)上，其上端部的圆环分别通过螺栓与坐标辅助架(6)固定连接；加载绳索(7)的一端固定在坐标辅助架(6)上，其间串接标准拉力传感器(8)和倾角传感器(9)，并先后依次绕过升降滑轮(4f)、上滑轮(2a)、下滑轮(2b)后再缠绕在卷筒(3d)上，加载绳索(7)与水平面之间的夹角(θ)是随上述滑轮所处位置变化的，夹角的变化范围为-20°～45°。

2.根据权利要求1所述的无级升降式六维力传感器标定装置，其特征在于：加载载荷的加载点依次位于六维力传感器(5)坐标中心，及离中心100mm和200m处。

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