CN105352659A - 一种多分量力组合校准方法 - Google Patents

一种多分量力组合校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105352659A
CN105352659A CN201510917959.6A CN201510917959A CN105352659A CN 105352659 A CN105352659 A CN 105352659A CN 201510917959 A CN201510917959 A CN 201510917959A CN 105352659 A CN105352659 A CN 105352659A
Authority
CN
China
Prior art keywords
calibration
force
positive
negative
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510917959.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105352659B (zh
Inventor
秦海峰
王丽
刘永录
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Original Assignee
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC filed Critical Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority to CN201510917959.6A priority Critical patent/CN105352659B/zh
Publication of CN105352659A publication Critical patent/CN105352659A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105352659B publication Critical patent/CN105352659B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多分量力组合校准方法，属于力学力值、力矩校准技术领域，包括Z向校准(1)、X向校准(2)和Y向校准(3)，Z向校准位于水平面上方，可以沿Z轴正负方向移动，X向校准和Y向校准位于水平面上，X向校准可以沿Y轴正负方向移动,Y向校准可以沿X轴正负方向移动；其中一至七个力值可以同时协调加载，实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ多个分量力的组合校准。与现有技术相比，本发明通过在X向、Y向和Z向对十三个力进行合理布置实现不同范围的FX、FY、FZ三个分量力的校准，MX、MY、MZ三个力矩的校准，并且MZ可以单独加载，X向、Y向和Z向力都能自由移动，从而同时实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ多个分量的组合校准，达到真实反映现实生活中多分量力耦合的状态。

Description

一种多分量力组合校准方法
技术领域
本发明涉及一种校准方法，特别涉及一种多分量力组合校准方法，属于力学力值、力矩校准技术领域。
背景技术
目前，多分量力测量仪表能同时检测到三维空间的全力信息已广泛应用于航空、航天及装甲车等制造和测试领域。如：矢量推力发动机能够为战斗机提供大仰角下的机动能力，即矢量发动机输出以及传动件受到的都是多分量力，舰载机及直升机的各关键部位以及配套设备的受力状况测试及分析中应用的也是多分量力，汽车在行驶过程中，轮毂受到的也是多分量力等等。
但是，目前多分量力测量仪表的校准基本上还局限于单方向的力值校准，通过改变多分量力测量仪表的位置来实现多个分量的校准，校准过程繁琐，也不能真实反映实际使用过程中的多分量力的耦合测量状态。即使个别装置可实现多分量力传感器及测试系统的多分量组合校准，但相对来说，各分量的量程(尤其是侧向力和扭矩分量)较窄，，不能实现单独的力矩加载，不能满足多分量力传感器的校准需求，多分量力组合校准方法的研究在国内尚处于空白。
发明内容
本发明的目的在于解决目前多分量力测量仪表的校准只能实现单方向的力值校准，即使个别装置可实现多分量组合校准，但多分量组合方式较少，提供一种多分量力组合校准方法，以弥补现有校准方法的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多分量力组合校准方法，其特征在于，包括Z向校准、X向校准和Y向校准，以坐标系XOY为水平面，所述Z向校准位于水平面上方，可以沿Z轴正负方向移动，所述X向校准和Y向校准位于水平面上X向校准可以沿Y轴正负方向移动,Y向校准可以沿X轴正负方向移动；
所述Z向校准包括位于中心位置的主Z向力FZ的校准和位于FZ周向均布的四个Z向分力：FZ1、FZ2、FZ3、FZ4，四个Z向分力分别与一定力臂形成绕水平X轴的正力矩MX+校准、负力矩MX-校准和绕水平Y轴的正力矩MY+校准、负力矩MY-校准；
所述X向校准包括位于水平X轴正负两端的主X正向力FX+的校准和主X负向力FX-的校准，以及在FX+和FX-两侧对称分布的X向分力FX1、FX2和F'X1、F'X2与一定力臂形成的绕Z轴的正力矩MZ+校准、负力矩MZ-校准；
所述Y向校准包括位于水平Y轴正负两端的Y正向力FY+的校准和Y负向力FY-的校准；
FZ、FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FX+、FX-、FX1、FX2、F'X1、F'X2、FY+、FY-都能实现力值校准，通过对这十三个力独立或组合施力实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ分量的单独或组合校准。
作为优选，FX、FY、FZ、MX、MY、MZ分量的单独或组合校准方法如下：
(1)单个分量校准情况：
力矩校准：
同时施加大小相等的X向分力FX1(11)、F'X1(11’)实现MZ+的校准；
同时施加大小相等的X向分力FX2(12)、F'X2(12’)实现MZ-的校准；
力值校准：
单独施加主Z向力FZ(4)或同时施加相同大小的FZ1(5)、FZ2(6)或同时施加相同大小的FZ3(7)、FZ4(8)，或组合施加5个Z向力FZ(4)、FZ1(5)、FZ2(6)、FZ3(7)、FZ4(8)实现FZ的校准；
单独施加主X正向力FX+(9)或同时施加大小相等的X向分力FX1(11)、FX2(12)或组合施加3个X正向力FX+(9)、FX1(11)、FX2(12)实现FX+的校准；单独施加主X负向力FX-(10)或同时施加大小相等的X向分力F'X1(11’)、F'X2(12’)或组合施加3个X负向力FX-(10)、F'X1(11’)、F'X2(12’)实现FX-10的校准；
单独施加主Y正向力实现FY+(13)的校准；单独施加主Y负向力实现FY-(14)的校准；
(2)六个分量同时校准情况：
同时施加主Z向力、FZ1(5)或FZ2(6)、FZ3(7)或FZ4(8)、主X正向力或主X负向力、Y正向力或Y负向力、FX1(11)或FX2(12)、F'X2(12’)或F'X1(11’)中的七个力，实现FZ、MX+或MX-、MY+或MY-、FX+或FX-、FY+或FY-、MZ+或MZ-共计6个分量的同时校准；
(3)多个分量组合校准情况：
通过对FZ、FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FX+、FX-、FX1、FX2、F'X1、F'X2、FY+、FY-中的部分组合施力实现2-5个分量的同时校准。
有益效果
本发明通过在X向、Y向和Z向对十三个力进行合理布置：13个力通过组合(力矩抵消)可以实现不同范围的FX、FY、FZ三个分量力的校准，8个分量力与其对应的力臂实现MX、MY、MZ三个力矩的校准，其中力矩MZ可以单独加载，Z向力都可以上下移动，X向力和Y向力都能前后和左右移动，实现了多分量力的组合校准。与现有技术相比，本发明能够同时实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ多个分量的组合校准，能够单独加载力矩(通过力偶实现)，从而达到真实反映现实生活中多分量力耦合的状态。
附图说明
图1是本发明实施例一种多分量力组合校准方法原理示意图。
图2是本发明实施例力及力矩校准原理示意图。
附图标记：1-Z向校准，2-X向校准，3-Y向校准，4-FZ，5-FZ1，6-FZ2，7-FZ3，8-FZ4，9-FX+，10-FX-，11-FX1，12-FX2，11’-F'X1，12’-F'X2，13-FY+，14-FY-。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明加以详细说明。
实施例1
如图1所示为一种多分量力组合校准方法原理示意图，如图2所示为本发明实施例力及力矩校准原理示意图，从图上可以看出，一种多分量力组合校准方法，包括以下内容：
包括Z向校准1、X向校准2和Y向校准3，以坐标系XOY为水平面，所述Z向校准1位于水平面上方，可以沿Z轴正负方向移动，所述X向校准2和Y向校准3位于水平面上X向校准2可以沿Y轴正负方向移动,Y向校准3可以沿X轴正负方向移动。
Z向校准1包括位于中心位置的主Z向力FZ4的校准和位于FZ周向均布的四个Z向分力：FZ15、FZ26、FZ37、FZ48，四个Z向分力分别与一定力臂形成绕水平X轴的正力矩MX+校准、负力矩MX-校准和绕水平Y轴的正力矩MY+校准、负力矩MY-校准。
X向校准包括位于水平X轴正负两端的主X正向力FX+9的校准和主X负向力FX-10的校准，以及在FX+9和FX-10两侧对称分布的X向分力(FX111、FX212)和(F'X111’、F'X212’)与一定力臂形成的绕Z轴的正力矩MZ+校准、负力矩MZ-校准，X向校准可以沿Y轴正负方向移动。
Y向校准包括位于水平Y轴正负两端的Y正向力FY+13的校准和Y负向力FY-14的校准，Y向校准可以沿X轴正负方向移动。
上述十三个力FZ、FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FX+、FX-、FX1、FX2、F'X1、F'X2、FY+、FY-都能实现力值校准，通过对这十三个力独立或组合施力实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ等多个分量的单独或组合校准，具体实施方法如下：
(1)单个分量校准
力矩校准：
同时施加大小相等的X向分力FX111、F'X111’(FX111与F'X111’大小相等方向相反，力值抵消)实现MZ+的校准；同时施加大小相等的X向分力FX212、F'X212’(FX212与F'X212’大小相等方向相反，力值抵消)实现MZ-的校准。
力值校准：
单独施加主Z向力FZ4或同时施加相同大小的FZ15、FZ26(MX+与MX-大小相等方向相反，力矩抵消)或同时施加相同大小的FZ37、FZ48(MY+与MY-大小相等方向相反，力矩抵消)，或组合施加5个Z向力实现FZ的校准。
单独施加主X正向力FX+9，或同时施加大小相等的X向分力FX111、FX212(MZ+与MZ-大小相等方向相反，力矩抵消)，或组合施加3个X正向力实现FX+9的校准；单独施加主X负向力FX-10，或同时施加大小相等的X向分力F'X111’、F'X212’(MZ+与MZ-大小相等方向相反，力矩抵消)或组合施加3个X负向力实现FX-10的校准。
单独施加主Y正向力实现FY+13的校准；单独施加主Y负向力实现FY-14的校准。
(2)六分量同时校准
同时施加主Z向力、Z向分力、Y正向力或Y负向力、主X正向力或主X负向力、X向分力，实现FZ4、正力矩MX+或负力矩MX-、正力矩MY+或负力矩MY-、FX+9或FX-10、FY+13或FY-14、MZ+或MZ-的校准。
(3)多分量组合校准，本领域技术人员根据以上单分量校准及六分量同时校准，不难得出如下表所示FX、FY、FZ、MX、MY、MZ六个分量的组合校准方式，在此不再赘述：
而专利201320354654.5中提到的《多分量力传感器标定装置》能实现的多分量校准如下表：
分量数 分量名称
1 FX；FY；FZ；
2 FX、FY；FX、FZ；FY、FZ；
3 FX、FY、FZ；
综上所述，本发明提出的多分量力组合校准方法能够实现从一个分量到六个分量多种组合的校准，能够通过力偶实现单独的力矩校准，解决目前日益迫切的多分量力耦合校准需求。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多分量力组合校准方法，其特征在于，包括Z向校准(1)、X向校准(2)和Y向校准(3)，以坐标系XOY为水平面，所述Z向校准(1)位于水平面上方，可以沿Z轴正负方向移动，所述X向校准(2)和Y向校准(3)位于水平面上X向校准(2)可以沿Y轴正负方向移动,Y向校准(3)可以沿X轴正负方向移动；
所述Z向校准(1)包括位于中心位置的主Z向力FZ(4)的校准和位于FZ周向均布的四个Z向分力：FZ1(5)、FZ2(6)、FZ3(7)、FZ4(8)，四个Z向分力分别与一定力臂形成绕水平X轴的正力矩MX+校准、负力矩MX-校准和绕水平Y轴的正力矩MY+校准、负力矩MY-校准；
所述X向校准(2)包括位于水平X轴正负两端的主X正向力FX+(9)的校准和主X负向力FX-(10)的校准，以及在FX+(9)和FX-(10)两侧对称分布的X向分力FX1(11)、FX2(12)和F'X1(11’)、F'X2(12’)与一定力臂形成的绕Z轴的正力矩MZ+校准、负力矩MZ-校准；
所述Y向校准(3)包括位于水平Y轴正负两端的Y正向力FY+(13)的校准和Y负向力FY-(14)的校准；
FZ、FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FX+、FX-、FX1、FX2、F'X1、F'X2、FY+、FY-都能实现力值校准，通过对这十三个力独立或组合施力实现FX、FY、FZ、MX、MY、MZ分量的单独或组合校准。
2.根据权利要求1所述的一种多分量力组合校准方法，其特征在于，FX、FY、FZ、MX、MY、MZ分量的单独或组合校准方法如下：
(1)单个分量校准情况：
力矩校准：
同时施加大小相等的X向分力FX1(11)、F'X2(11’)实现MZ+的校准；
同时施加大小相等的X向分力FX2(12)、F'X1(12’)实现MZ-的校准；
力值校准：
单独施加主Z向力FZ(4)或同时施加相同大小的FZ1(5)、FZ2(6)或同时施加相同大小的FZ3(7)、FZ4(8)，或组合施加5个Z向力FZ(4)、FZ1(5)、FZ2(6)、FZ3(7)、FZ4(8)实现FZ的校准；
单独施加主X正向力FX+(9)或同时施加大小相等的X向分力FX1(11)、FX2(12)或组合施加3个X正向力FX+(9)、FX1(11)、FX2(12)实现FX+的校准；单独施加主X负向力FX-(10)或同时施加大小相等的X向分力F'X1(11’)、F'X2(12’)或组合施加3个X负向力FX-(10)、F'X1(11’)、F'X2(12’)实现FX-10的校准；
单独施加主Y正向力实现FY+(13)的校准；单独施加主Y负向力实现FY-(14)的校准；
(2)六个分量同时校准情况：
同时施加主Z向力、FZ1(5)或FZ2(6)、FZ3(7)或FZ4(8)、主X正向力或主X负向力、Y正向力或Y负向力、FX1(11)或FX2(12)、F'X2(12’)或F'X1(11’)中的七个力，实现FZ、MX+或MX-、MY+或MY-、FX+或FX-、FY+或FY-、MZ+或MZ-共计6个分量的同时校准；
(3)多个分量组合校准情况：
通过对FZ、FZ1、FZ2、FZ3、FZ4、FX+、FX-、FX1、FX2、F'X1、F'X2、FY+、FY-中的部分组合施力实现2-5个分量的同时校准。
CN201510917959.6A 2015-12-10 2015-12-10 一种多分量力组合校准方法 Active CN105352659B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510917959.6A CN105352659B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种多分量力组合校准方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510917959.6A CN105352659B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种多分量力组合校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105352659A true CN105352659A (zh) 2016-02-24
CN105352659B CN105352659B (zh) 2018-03-02

Family

ID=55328666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510917959.6A Active CN105352659B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种多分量力组合校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105352659B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114486064A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 浙江省计量科学研究院 一种比对式多分量力传感器校准装置及其校准方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070239384A1 (en) * 2004-10-05 2007-10-11 Phipps Anthony B Method and test component for rotatable disc parts
CN102564685A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于稳态正弦激振力的多维力传感器动态实验装置
CN103616128A (zh) * 2013-12-09 2014-03-05 中国航天空气动力技术研究院 六维力传感器标定装置及其加载单元
CN103884470A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种液压式多分量力组合校准装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070239384A1 (en) * 2004-10-05 2007-10-11 Phipps Anthony B Method and test component for rotatable disc parts
CN102564685A (zh) * 2011-12-27 2012-07-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于稳态正弦激振力的多维力传感器动态实验装置
CN103616128A (zh) * 2013-12-09 2014-03-05 中国航天空气动力技术研究院 六维力传感器标定装置及其加载单元
CN103884470A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种液压式多分量力组合校准装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦海峰: "多分量力的测试与校准技术介绍", 《计测技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114486064A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 浙江省计量科学研究院 一种比对式多分量力传感器校准装置及其校准方法
CN114486064B (zh) * 2022-01-26 2024-01-02 浙江省计量科学研究院 一种比对式多分量力传感器校准装置及其校准方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105352659B (zh) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102692201B (zh) 空间六自由度运动的测量装置及动态测量方法
CN107391858B (zh) 一种获取风洞模型静气动弹性变形影响量的方法
Yangwen et al. Model aerodynamic tests with a wire-driven parallel suspension system in low-speed wind tunnel
CN106885676B (zh) 气动载荷产生的非解耦六自由度机构末端位姿误差补偿法
CN102128704B (zh) 大运载质心柔性测量方法
Ashraf et al. Dynamic modeling of the airship with Matlab using geometrical aerodynamic parameters
CN108168774B (zh) 一种空间矢量力校准方法
CN104344804B (zh) 卫星模拟零重力状态单机指向精度测量方法
Glazunov et al. Development of mechanisms of parallel structure
CN102967623A (zh) 红外灯阵热流密度标定装置及标定方法
CN105716886B (zh) 一种飞机起落架载荷标定方法及试验假轮结构
CN106960093A (zh) 一种考虑齿轮和轴承非线性耦合的传动系统数值模拟方法
CN103729510B (zh) 基于内蕴变换的三维复杂模型精确镜像对称性计算方法
CN109976365A (zh) 火箭飞行仿真方法及系统
CN106768550A (zh) 一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法
CN106248299B (zh) 一种基于多维力质心测试系统
CN105352659A (zh) 一种多分量力组合校准方法
CN106017857B (zh) 吸气式高超声速飞行器分段部件气动力的测量方法
CN108037318A (zh) 一种基于椭球拟合的无人机加速度计校准方法
Sun et al. Design of a novel Six-axis force/torque sensor based on strain gauges by finite element method
CN110826208A (zh) 一种气动数值模拟加速收敛方法
Yasue et al. Model deformation corrections of NASA common research model using computational fluid dynamics
SCHIFF et al. Results from a new wind-tunnel apparatus for studying coning and spinning motions of bodies of revolution
CN107665616B (zh) 一种九自由度运动模拟器相对运动等效方法及系统
CN105547327A (zh) 一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant