CN102607767A - 多分力传感器标定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多分力传感器标定装置,包括:具有均匀分布的若干导柱的底座;活动套设在导柱上的升降平台及其驱动机构;固定在升降平台上的工作台;用以在三维方向上产生位移和输出力的力及力矩输出装置,该力及力矩输出装置与导柱固定连接;用于监测由力及力矩输出装置在三维方向上所输出力值大小的称重传感器;用于监测升降平台与力及力矩输出装置的空间位移量的位移检测机构;以及用于控制升降驱动机构、侧向力及力矩输出装置和主动力及力矩输出装置,并与称重传感器和位移检测机构连接的控制单元。本发明通过仿真模拟多分力传感器多向受力状况,并计算多分力传感器所受分力的方式对其进行标定,具有结构简单,操作简便,准确性好的特点。

Description

多分力传感器标定装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种力传感器标定设备,尤其涉及一种多分力传感器标定的装置,属于机械测量仪器设备技术领域。
背景技术
[0002] 多分力传感器也叫多轴力/力矩传感器,能同时检测到三维空间的全力信息,即三个方向的力和力矩(Fx、Fy、Fz、Tx、Ty、Τζ),其已被广泛应用于产品测试、自动化工业生产线、机器人、机器打磨抛光控制系统。而在科研领域,多分力传感器也有着广泛的应用,如机器人外科手术,仿生机器人,康复训练机器人,神经学研究等等。但目前还没有专用的多分力传感器检测和标定装置,而需借助多种设备组合进行检测和标定,操作过程比较复杂, 误差也比较大。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种多分力传感器标定装置,藉由该装置可实现对多分力传感器进行自动检测和标定,操作简单,精确度高,从而克服了现有技术中的不足。
[0004] 为实现上述发明目的,本发明采用了如下技术方案:
[0005] 一种多分力传感器标定装置,包括:
[0006] 底座,所述底座上均匀分布有复数根导柱;
[0007] 升降平台,所述升降平台活动套设在该复数根导柱上;
[0008] 用于驱动该升降平台沿导柱移动的一个以上升降驱动机构;
[0009] 用于固定被测多分力传感器的工作台,该工作台固定在升降平台上;
[0010] 用以在与导柱平行的方向上产生位移和/或在与导柱垂直的方向上产生横向和/ 或纵向位移,并且输出与导柱平行的力和/或与导柱垂直的横向力和/或纵向力的力及力矩输出装置,所述力及力矩输出装置与导柱固定连接,且所述力及力矩输出装置内还设有用于监测由力及力矩输出装置在三维方向上所输出力值大小的一个以上称重传感器;
[0011] 用于监测升降平台与力及力矩输出装置的空间位移量的一个以上位移检测机构;
[0012] 以及,用于控制升降驱动机构、侧向力及力矩输出装置和主动力及力矩输出装置的控制单元,且所述控制单元与称重传感器和位移检测机构连接。
[0013] 进一步的,所述导柱优选为四根,其对称设置于底座四角处。
[0014] 进一步的,所述力及力矩输出装置包括用于输出与导柱垂直的横向力和纵向力的侧向力及力矩输出装置和用于输出与导柱平行的力的主动力及力矩输出装置。
[0015] 优选的,所述侧向力及力矩输出装置包括与侧力输入机构传动连接的横向力臂位移产生机构和纵向力臂位移产生机构,且所述横向力臂位移产生机构和纵向力臂位移产生机构还分别与称重传感器连接。
[0016] 优选的,所述主动力及力矩输出装置包括与主动力输入机构传动连接的前后位移产生机构和左右位移产生机构,且所述前后位移产生机构和左右位移产生机构还分别与称重传感器连接。
[0017] 优选的,所述侧向力及力矩输出装置、主动力及力矩输出装置与升降驱动机构上分别装设有位移检测机构,所述位移检测机构优选采用光电编码器。
[0018] 优选的,所述侧向力及力矩输出装置具有回字型结构,其四角对称套设在复数根导柱上。
[0019] 所述侧力输入机构和主动力输入机构优选包括伺服电机。
[0020] 所述升降驱动机构优选采用两个以上伺服升降机,该两个以上伺服升降机设于升降平台与底座之间。
[0021] 所述控制单元优选采用PLC、单片机和计算机系统中的任意一种或两种以上的组
口 ο
[0022] 本发明通过侧向力及力矩输出装置与主动力及力矩输出装置模拟多分力传感器多向受力状况,并通过称重传感器反馈力值大小,通过光电编码器等位移监测机构反馈受力空间位置,同时通过控制单元计算多分力传感器所受分力来对其进行标定,具有装置结构简单,操作简便,准确性好的特点。
附图说明
[0023] 下面结合附图及一优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0024] 图I为本发明一较佳实施例中多分力传感器标定装置的结构示意图。
[0025] 图2为图I所示侧向力及力矩输出装置的结构示意图;
[0026] 图3为图I所示主动力及力矩输出装置的结构示意图;
[0027] 图中各组件及其附图标记分别为:底座I、伺服升降机2、升降平台3、工作台4、导柱5、侧向力及力矩输出装置6、力臂位移产生机构7、主动力及力矩输出装置8、前后位移产生机构82、左右位移产生机构81、主动力输入机构9。
具体实施方式
[0028] 参阅图I所示系本发明的一较佳实施例,该较佳实施例所涉及之多分力传感器标定装置包括底座I、升降平台3、工作台4、侧向力及力矩输出装置6、主动力及力矩输出装置 8和控制系统。
[0029] 其中,该底座I位于底部,底座I上带有四个导柱,其均匀分布在底座4个角上,该升降平台3由升降平台和两个伺服升降机2组成,升降平台3套在四个导柱上,位于底座I 上方,两个伺服升降机2位于升降平台与底座I之间,该工作台4固定在升降平台3中央部位,该侧向力及力矩输出装置6优选采用回字型结构,其四角处固定套设在四根导柱上,该主动力及力矩输出装置8固定在四个导柱上方。该侧向力及力矩输出装置6、主动力及力矩输出装置8和伺服升降机2均带有光电编码器,同时,该侧向力及力矩输出装置6、主动力及力矩输出装置8还均带有称重传感器,该控制系统分别与称重传感器、侧向力及力矩输出装置6、主动力及力矩输出装置连接8。
[0030] 参阅图2,该侧向力及力矩输出装置6带有两套力臂位移产生机构7和称重传感器,力臂位移产生机构7位于侧向力及力矩输出装置6的相邻两侧。[0031] 参阅图3,该主动力及力矩输出装置8由左右位移产生机构81、前后位移产生机构 82、主动力输入机构9和称重传感器组成。
[0032] 该侧力输入机构和主动力输入机构优选由伺服电机等构成。
[0033] 该控制系统可采用PLC、单片机或计算机系统,但不限于此。
[0034] 在利用该标定装置进行检测和标定时,可首先将被测多分力传感器固定在工作台 4上,由控制系统控制伺服升降机2将升降平台3升至预定位置,再由控制系统调整侧向力及力矩输出装置6和主动力及力矩输出装置8的空间相对位置,控制系统分别驱动侧力输入机构和主动力输入机构9在X、Y、Z三个方向输出力值,由称重传感器向控制系统反馈力值的大小,控制系统根据各机构的输出力值的大小和空间位置自动计算出多分力传感器所受的力和力矩,最终完成检测和标定。
[0035] 本实施例通过侧向力及力矩输出装置6、主动力及力矩输出装置8模拟多分力传感器多向受力状况,通过称重传感器反馈力值大小,并通过光电编码器反馈受力空间位置, 通过控制系统计算多分力传感器所受分力来对其进行标定,具有结构简单,操作简便,准确性好的特点。
[0036]以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种多分力传感器标定装置,其特征在于,它包括:底座,所述底座上均匀分布有复数根导柱;升降平台,所述升降平台活动套设在该复数根导柱上;用于驱动该升降平台沿导柱移动的一个以上升降驱动机构;用于固定被测多分力传感器的工作台,该工作台固定在升降平台上;用以在与导柱平行的方向上产生位移和/或在与导柱垂直的方向上产生横向和/或纵向位移,并且输出与导柱平行的力和/或与导柱垂直的横向力和/或纵向力的力及力矩输出装置,所述力及力矩输出装置与导柱固定连接,且所述力及力矩输出装置内还设有用于监测由力及力矩输出装置在三维方向上所输出力值大小的一个以上称重传感器;用于监测升降平台与力及力矩输出装置的空间位移量的一个以上位移检测机构;以及,用于控制升降驱动机构、侧向力及力矩输出装置和主动力及力矩输出装置的控制单元,且所述控制单元与称重传感器和位移检测机构连接。
2.根据权利要求I所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述导柱优选为四根, 其对称设置于底座四角处。
3.根据权利要求I所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述力及力矩输出装置包括用于输出与导柱垂直的横向力和纵向力的侧向力及力矩输出装置和用于输出与导柱平行的力的主动力及力矩输出装置。
4.根据权利要求3所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述侧向力及力矩输出装置包括与侧力输入机构传动连接的横向力臂位移产生机构和纵向力臂位移产生机构, 且所述横向力臂位移产生机构和纵向力臂位移产生机构还分别与称重传感器连接。
5.根据权利要求3所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述主动力及力矩输出装置包括与主动力输入机构传动连接的前后位移产生机构和左右位移产生机构,且所述前后位移产生机构和左右位移产生机构还分别与称重传感器连接。
6.根据权利要求3所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述侧向力及力矩输出装置、主动力及力矩输出装置与升降驱动机构上分别装设有位移检测机构,所述位移检测机构优选采用光电编码器。
7.根据权利要求3或4所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述侧向力及力矩输出装置具有回字型结构,其四角对称套设在复数根导柱上。
8.根据权利要求4所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述侧力输入机构包括伺服电机。
9.根据权利要求5所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述主动力输入机构包括伺服电机。
10.根据权利要求I所述的多分力传感器标定装置,其特征在于,所述升降驱动机构优选采用两个以上伺服升降机,该两个以上伺服升降机设于升降平台与底座之间。
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