CN104251759A - 车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法。该车端关系试验台六维力传感器的校准装置包括底座、框架、测试连接件、第一力传感器、竖直驱动单元、第二力传感器及水平驱动单元，在竖直驱动单元和水平驱动单元的驱动下，第一力传感器和第二力传感器对测试连接件施加力，同时，与测试连接件连接的六维力传感器也受到相应的力，进而第一力传感器和第二力传感器可测的相应的压力值，六维力传感器也可获取相应的压力值，将六维力传感器测得的数据以及第一力传感器和第二传感器测得的数据进行比对校验，从而实现对六维力传感器的校验。

Description

车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法。

背景技术

目前，六维力(矩)传感器能够测量空间各方向力和力矩，是一种广泛应用于各种实验台上的传感器，车端关系试验台就是应用此传感器。由于车端关系试验台使用频繁，尤其是做疲劳试验时，每次试验都需要上千万次的运动，力(矩)测试系统可能会发生测量偏差，因此，每使用一定时间就需要对车端关系试验台的测试系统进行校准，尽量减少测量偏差而对实验结果的影响，其中，主要需要对六维力传感器进行校准。

公开号为CN 102128723A的中国专利公开了一种车端关系综合试验台，其主要包括前反力基础、上铰支座、下铰支座、液压执行机构、运动平台、六维力传感器、贯通道、后反力基础等部件，其中六维力传感器安装在运动平台上，六维力传感器的另一端通过前端过渡板与贯通道连接，液压执行机构驱动运动平台运动，但其技术方案主要是对车端部件进行试验，而没有涉及对六维力传感器的校准。

同样地，公开号为CN 103439123A的中国专利公开了一种用于测量轨道车辆车端关系的装置，其主要包括上门型框架燕尾导轨横梁装置、下门型框架燕尾导轨横梁装置、车钩反力铰链座总成和车端墙固定装置，其中测力传感器可安装横梁装置上，且其具体位置调整方便，但是并没有公开本申请的对六维力传感器校准的技术方案。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法，以解决车端关系试验台六维力传感器的校准问题，提高试验精度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其包括底座、框架、测试连接件、第一力传感器、竖直驱动单元、第二力传感器及水平驱动单元，框架连接在底座上，六维力传感器设置在底座上，测试连接件可拆卸连接在六维力传感器上方，竖直驱动单元和水平驱动单元设置在框架上，第一力传感器位于测试连接件的上方，且与竖直驱动单元连接，第二力传感器位于测试连接件的侧方，且与水平驱动单元连接。

其中，还包括传送单元，所述六维力传感器通过传送单元设置在底座上。

其中，所述传送单元包括导轨、底板、螺杆和手柄，导轨安装在所述底座上，底板的底部具有与导轨相配合的导轨槽，六维力传感器固定在底板上，螺杆通过安装支座安装在底座上，且螺杆通过套设在其上的螺杆套与底板连接，手柄连接在所述螺杆的一端。

其中，所述六维力传感器与底板之间还设置有安装垫板。

其中，所述竖直驱动单元为竖直油缸，第一力传感器连接在竖直油缸的活塞杆上，所述第一力传感器与所述测试连接件相对应的位置连接有连接球头，所述测试连接件的上面具有与所述第一力传感器上的连接球头相配合的凹槽垫。

其中，所述水平驱动单元为水平油缸，第二力传感器连接在水平油缸的活塞杆上，所述第二力传感器与所述测试连接件相对应的位置连接有连接球头，所述测试连接件的侧面具有与所述第二力传感器上的连接球头相配合的凹槽垫。

其中，还包括第一数据记录系统，所述第一力传感器和第二力传感器均与所述第一数据记录系统连接。

其中，还包括第二数据记录系统，所述六维力传感器与所述第二数据记录系统连接。

本发明另一方面提供的六维力传感器进行校准的方法，其包括以下步骤：

S1、将六维力传感器固定在安装垫板上，将测试连接件安装在六维力传感器上；

S2、转动螺杆，驱动六维力传感器移向测试工位，使连接球头对准测试连接件上相应的凹槽垫，调节六维力传感器至测试工位；

S3、控制竖直油缸和水平油缸，使两者分别或同时加载，并记录第一力传感器和第二传感器测得的数据，然后，控制竖直油缸与水平油缸，带回第一力传感器和第二传感器，使连接球头远离测试连接件；

S4、转动螺杆，使六维力传感器退出测试工位，将六维力传感器从安装垫板上拆卸后在水平面上旋转90°，然后再将六维力传感器安装在安装垫板上；

S5、重复步骤S2和S3，记录六维力传感器测得的数据，并与第一力传感器和第二传感器测得的数据进行比对校验。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法中，在竖直驱动单元和水平驱动单元的驱动下，第一力传感器和第二力传感器对测试连接件施加力，同时，与测试连接件连接的六维力传感器也受到相应的力，进而第一力传感器和第二力传感器可测的相应的压力值，六维力传感器也可获取相应的压力值，将六维力传感器测得的数据以及第一力传感器和第二传感器测得的数据进行比对校验，从而实现对六维力传感器的校验。

附图说明

图1是本发明实施例车端关系试验台六维力传感器的正视图；

图2是本发明实施例车端关系试验台六维力传感器的俯视图；

图3是本发明实施例车端关系试验台六维力传感器的侧视图。

图中，1：竖直油缸；2：框架；3：第二力传感器；4：水平油缸；5：底座；6：连接球头；7：凹槽垫；8：测试连接件；9：六维力传感器；10：安装垫板；11：底板；12：手柄；13：螺杆；14：导轨；15：第一力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明提供的车端关系试验台六维力传感器的校准装置包括底座5、框架2、测试连接件8、第一力传感器15、竖直驱动单元、第二力传感器3及水平驱动单元，框架2连接在底座5上，六维力传感器9设置在底座5上，测试连接件8具体为一测试连接块，其可拆卸连接在六维力传感器9上方，竖直驱动单元和水平驱动单元设置在框架2上，第一力传感器15位于测试连接件8的上方，且与竖直驱动单元连接，第二力传感器3位于测试连接件8的侧方，且与水平驱动单元连接。其中，通过竖直驱动单元可施加250KN的压力，通过水平驱动单元可对测试连接件8的侧面施加150KN的压力。

上述技术方案中，测试连接件8连接在六维力传感器9上方，第一力传感器15位于测试连接件8的上方，在竖直驱动单元的驱动下，第一力传感器15抵在测试连接件8的上面，进而可对六维力传感器9施加压力，从而第一力传感器15和六维力传感器9可以获得竖向(Y向)的压力值；第二力传感器3位于测试连接件8的侧方，在水平驱动单元驱动下，第二力传感器3抵在测试连接件8的侧面，对测试连接件8侧面施力的同时，进而间接可对六维力传感器9施加压力，从而第二力传感器3和六维力传感器9可以获得水平面横向(X向)的压力值；将六维力传感器9拆卸后在水平面上旋转90°，同理，第二力传感器3和六维力传感器9可以获得水平面上与X向垂直的方向(Z向)的压力值；将六维力传感器9测得的数据以及第一力传感器15和第二传感器测得的数据进行比对校验，从而实现对六维力传感器9的校验。

优选地，如图1和图3所示，本发明的车端关系试验台六维力传感器的校准装置还包括传送单元，所述六维力传感器9通过传送单元设置在底座5上；具体地，传送单元包括导轨14、底板11、螺杆13和手柄12，导轨14安装在所述底座5上，底板11的底部具有与导轨14相配合的导轨槽，六维力传感器9固定在底板11上，螺杆13通过安装支座安装在底座5上，且螺杆13通过套设在其上的螺杆13套与底板11连接，手柄12连接在所述螺杆13的一端。

通过传送单元，可以将六维力传感器9传送至测试工位或者使其从测试工位退出。转动手柄12，通过螺杆13驱动底板11在导轨14上移动，底板11上的六维力传感器9即随底板11移动到测试工位，当需要将六维力传感器9拆卸时，可以使六维力传感器9从测试工位退出。

进一步地，所述六维力传感器9与底板11之间还设置有安装垫板10。通过该安装垫板10，可以调整六维力传感器9和测试连接件8的高度，以使测试连接件8与第一力传感器15及第二力传感器3对准。

优选地，所述竖直驱动单元为竖直油缸1，第一力传感器15连接在竖直油缸1的活塞杆上，所述第一力传感器15与所述测试连接件8相对应的位置连接有连接球头6，所述测试连接件8的上面具有与所述第一力传感器15上的连接球头6相配合的凹槽垫7。通过此处的连接球头6和凹槽垫7，可以使第一力传感器15与测试连接件8精确对位，提高测试精度和便捷性。

所述水平驱动单元为水平油缸4，第二力传感器3连接在水平油缸4的活塞杆上，所述第二力传感器3与所述测试连接件8相对应的位置连接有连接球头6，所述测试连接件8的侧面具有与所述第二力传感器3上的连接球头6相配合的凹槽垫7。通过此处的连接球头6和凹槽垫7，可以使第二力传感器3与测试连接件8精确对位，提高测试精度和便捷性。

本发明中的框架2为龙门框架，其与底座5相连构成一封闭机架，框架2上的顶部圆孔与侧部圆孔分别安装竖直油缸1与水平油缸4，油缸由液压系统控制伸缩；测试连接件8的侧面有多个凹槽垫7，以实现在不同位置加载力。

优选地，本发明的车端关系试验台六维力传感器的校准装置还包括第一数据记录系统和第二数据记录系统，所述第一力传感器15和第二力传感器3均与所述第一数据记录系统连接，所述六维力传感器9与所述第二数据记录系统(车端关系试验台数据记录系统)连接。通过第一数据记录系统，可以将第一力传感器15和第二力传感器3测得的数据传递存储在其中，通过第二数据记录系统可以将六维力传感器9测得的数据存储在其中，从而可以将第一数据记录系统和第二数据记录系统的数据进行比对校验，实现对六维力传感器9的校准。这样，通过第一数据记录系统和第二数据记录系统，测试结果能实时显示，自动记录，测试完毕能将测试数据导出进行处理，全程自动化操作，操作简便，省时省力。

本发明另一方面提供的利用上述车端关系试验台六维力传感器的校准装置进行六维力传感器校准的方法，包括以下步骤：

S1、将六维力传感器9固定在安装垫板10上，将测试连接件8安装在六维力传感器9上；其中，可连接六维力传感器9的接线头到第二数据记录系统，连接第一力传感器15和第二力传感器3的接线头到第一数据记录系统；

S2、转动螺杆13，驱动六维力传感器9移向测试工位，使连接球头6对准测试连接件8上相应的凹槽垫7，调节六维力传感器9至测试工位；

S3、控制竖直油缸1和水平油缸4，使两者分别或同时加载，并记录第一力传感器15和第二传感器测得的数据；然后，操作竖直油缸1与水平油缸4，带回第一力传感器15和第二传感器，使连接球头6远离测试连接件8和回到初始位置；

S4、转动螺杆13，使六维力传感器9退出测试工位，将六维力传感器9从安装垫板10上拆卸后在水平面上旋转90°，然后再将六维力传感器9安装在安装垫板10上；具体地，转动手柄12，带动螺杆13转动，使得底板11沿导轨14移动到底座5外侧，方便上面零部件拆装；

S5、重复步骤S2和S3，记录六维力传感器9测得的数据，并与第一力传感器15和第二传感器测得的数据进行比对校验。

上述对六维力传感器9进行校准的方法中，六维力传感器9测得的数据可存储在车端关系试验台数据记录系统(即第二数据记录系统)中，第一力传感器15和第二传感器测得的数据可存储在所述第一数据记录系统中。

综上所述，本发明提供的车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法中，在竖直驱动单元和水平驱动单元的驱动下，第一力传感器15和第二力传感器3对测试连接件8施加力，同时，与测试连接件8连接的六维力传感器9也受到相应的力，进而第一力传感器15和第二力传感器3可测的相应的压力值，六维力传感器9也可获取相应的压力值，将六维力传感器9测得的数据以及第一力传感器15和第二传感器测得的数据进行比对校验，从而实现对六维力传感器9的校验；通过传送单元，可将六维力传感器9传送至测试工位或者使其从测试工位退出，方便测试和部件的装卸；通过连接球头6和凹槽垫7，可以使第一力传感器15及第二传感器与测试连接件8精确对位，提高测试精度和便捷性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：其包括底座、框架、测试连接件、第一力传感器、竖直驱动单元、第二力传感器及水平驱动单元，框架连接在底座上，六维力传感器设置在底座上，测试连接件可拆卸连接在六维力传感器上方，竖直驱动单元和水平驱动单元设置在框架上，第一力传感器位于测试连接件的上方，且与竖直驱动单元连接，第二力传感器位于测试连接件的侧方，且与水平驱动单元连接。

2.根据权利要求1所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：还包括传送单元，所述六维力传感器通过传送单元设置在底座上。

3.根据权利要求2所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：所述传送单元包括导轨、底板、螺杆和手柄，导轨安装在所述底座上，底板的底部具有与导轨相配合的导轨槽，六维力传感器固定在底板上，螺杆通过安装支座安装在底座上，且螺杆通过套设在其上的螺杆套与底板连接，手柄连接在所述螺杆的一端。

4.根据权利要求3所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：所述六维力传感器与底板之间还设置有安装垫板。

5.根据权利要求1所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：所述竖直驱动单元为竖直油缸，第一力传感器连接在竖直油缸的活塞杆上，所述第一力传感器与所述测试连接件相对应的位置连接有连接球头，所述测试连接件的上面具有与所述第一力传感器上的连接球头相配合的凹槽垫。

6.根据权利要求5所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：所述水平驱动单元为水平油缸，第二力传感器连接在水平油缸的活塞杆上，所述第二力传感器与所述测试连接件相对应的位置连接有连接球头，所述测试连接件的侧面具有与所述第二力传感器上的连接球头相配合的凹槽垫。

7.根据权利要求6所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：还包括第一数据记录系统，所述第一力传感器和第二力传感器均与所述第一数据记录系统连接。

8.根据权利要求7所述的车端关系试验台六维力传感器的校准装置，其特征在于：还包括第二数据记录系统，所述六维力传感器与所述第二数据记录系统连接。

9.一种六维力传感器进行校准的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、将六维力传感器固定在安装垫板上，将测试连接件安装在六维力传感器上；

S2、转动螺杆，驱动六维力传感器移向测试工位，使连接球头对准测试连接件上相应的凹槽垫，调节六维力传感器至测试工位；

S3、控制竖直油缸和水平油缸，使两者分别或同时加载，并记录第一力传感器和第二传感器测得的数据，然后，控制竖直油缸与水平油缸，带回第一力传感器和第二传感器，使连接球头远离测试连接件；

S4、转动螺杆，使六维力传感器退出测试工位，将六维力传感器从安装垫板上拆卸后在水平面上旋转90°，然后再将六维力传感器安装在安装垫板上；

S5、重复步骤S2和S3，记录六维力传感器测得的数据，并与第一力传感器和第二传感器测得的数据进行比对校验。