CN219200705U - 一种六维力传感器简易标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六维力传感器简易标定装置，涉及传感器标定领域，包括基座、定位杆、固定框、十字法兰架和测量螺杆，所述基座为镂空框架结构，所述定位杆固定在基座的顶端，所述固定框为矩形结构，所述固定框的边缘设置有通槽，所述固定框通过螺栓固定在定位杆上，所述固定框的顶端中心位置设置有传感器安装槽，六维力传感器安装在传感器安装槽中，所述十字法兰架安装在六维力传感器的测量端，所述测量螺杆设置在十字法兰架上。本实用新型简易标定装备造价经济低廉，标定方法简单易操作，标定精度高。

Description

一种六维力传感器简易标定装置

技术领域

本实用新型属于传感器标定领域，具体涉及一种六维力传感器简易标定装置。

背景技术

六维力传感器是一种常用于机器人手臂上的传感器，它能够同时测量三个轴向力和三个轴向力矩，即：Fx，Fy，Fz，Mx，My和Mz。近年来，六维力传感器应用于许多行业，如机械制造、航天航空、交通出行、医学等领域，尤其在机器人领域，在这些领域，六维力传感器发挥着重要作用。

目前我国已经研制出工业机器人用六维力传感器并将逐步形成系列化产品。

由于设计和制造等原因不可避免地存在测量误差，且各输出通道之间存在着相互耦合和干扰，为有效提高测量力和力矩的精度，很大程度上取决于标定的方法。然而，现有的六维力传感器的标定设备往往造价高昂，这在很大程度上限制了六维力传感器的推广应用。

因此，如何提供一种六维力传感器简易标定装置，便于六维力传感的测量标定，成为本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种六维力传感器简易标定装置，本实用新型通过成本低廉、便捷易用，能够实现六维力传感器的快速标定校准。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种六维力传感器简易标定装置，包括基座、定位杆、固定框、十字法兰架和测量螺杆，所述基座为镂空框架结构，所述定位杆固定在基座的顶端，所述固定框为矩形结构，所述固定框的边缘设置有通槽，所述固定框通过螺栓固定在定位杆上，所述固定框的顶端中心位置设置有传感器安装槽，六维力传感器安装在传感器安装槽中，所述十字法兰架安装在六维力传感器的测量端，所述测量螺杆设置在十字法兰架上。

进一步的，所述十字法兰架设置有四条完全相同的测量杆，所述测量杆上等间距的设置有挂装孔并标注有刻度，所述十字法兰架的中心位置设置有轴向定位孔，所述轴向定位孔设置有内螺纹，所述测量螺杆与轴向定位孔螺纹连接。

进一步的，还包括标定砝码，所述标定砝码通过挂钩或绑绳挂装在十字法兰架的挂装孔或测量螺杆上。

进一步的，所述螺杆上设置有若干V型挂槽，用于标定砝码的挂装。

进一步的，还包括调平福马轮，所述调平福马轮设置在基座底端。

进一步的，还包括挂装吊环，所述挂装吊环的一端设置有与轴向定位孔相匹配的螺纹，所述挂装吊环与轴向定位孔螺纹连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型标定装备造价经济低廉，标定方法简单易操作，能够实现六维力传感器的快速标定，同时能够通过改变标定砝码的数量和利用测量杆的不同标定孔改变力臂的尺寸，组合出多个准确的力矩值，能够对标定后的结果进行反复验证，确认其是否在要求的误差范围内，从而实现对六维力传感器精准标定。

附图说明

图1为本发明主体结构示意图；

图2为本发明十字法兰架安装示意图；

图3为本发明挂载吊环安装示意图；

图4为本发明实施例3中十字法兰架结构示意图；

图5为本发明加载+Fz挂载砝码示意图；

图6为本发明加载+Fx挂载砝码示意图；

图7为本发明加载Mz+Fy挂载砝码示意图；

图8为本发明加载My+Fx挂载砝码示意图。

图中：1-基座；2-定位杆；3-固定框；4-十字法兰架；401-测量杆；402-挂装孔；5-测量螺杆；6-标定砝码；7-福马轮；8-挂装吊环；9-传感器安装槽；10-挂装螺栓。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1-3及图5所示，本实用新型提供了一种六维力传感器简易标定装置，用于六维力传感器的标定，包括基座1、定位杆2、固定框3、十字法兰架4、测量螺杆5和标定砝码6，基座1为镂空框架结构，基座1的底端安装有调平福马轮7，定位杆2通过螺栓固定在基座1的顶端，固定框3为矩形结构，固定框3的边缘设置有通槽，固定框3通过螺栓穿过其通槽固定在定位杆2上，固定框3的顶端中心位置设置有传感器安装槽9，传感器安装槽9与固定框3通过螺栓固定连接，六维力传感器固定安装在传感器安装槽9中，传感器安装槽9可根据不同直径的六维力传感器进行适应性替换，即通过设置不同内径的传感器安装槽9，即可匹配标定不同直径的六维力传感器，提高了标定装置的通用性，十字法兰架4安装在六维力传感器的测量端，十字法兰架4设置有四条完全相同的测量杆401，测量杆401上等间距的设置有挂装孔402并标注有刻度，挂装孔402的设置，能够便于标定砝码6绑绳的固定，使得六维力传感器在正向和反向测量力矩时标定砝码6都能够挂装，刻度的设置，便于力矩的计算，十字法兰架4的中心位置设置有轴向定位孔，轴向定位孔设置有内螺纹，测量螺杆5与轴向定位孔螺纹连接，测量螺杆5上设置有若干V型挂槽，用于标定砝码6的挂装，本实施例中的标定砝码6通过绑绳挂装在十字法兰架4的挂装孔或测量螺杆5上。

本实用新型还包括挂装吊环8，挂装吊环8的一端设置有与轴向定位孔相匹配的螺纹，挂装吊环8与轴向定位孔螺纹连接，当需要标定六维力传感器轴向的力与力矩时，可将测量螺杆5替换为挂装吊环8，方便标定砝码6的挂装。

实施例2

本实施例公开了一种六维力传感器简易标定装置的标定方法，包括以下步骤：

S01.将六维力传感器安装在固定框的传感器安装槽9中，将十字法兰架4安装在六维力传感器的测量端，将固定框3通过螺栓和弹簧垫片安装在定位杆2上；

S02.在固定框3上方放置水平仪以检测水平程度，调节基座1底部的调平福马轮7，使得基座1处于水平状态；

S03.根据标定需求将标定砝码6挂在测量杆401上，通过挂装不同数量的标定砝码6，即调整标定砝码6重量来改变加载的力/力矩的数值，通过将标定砝码6挂装在同一测量杆401的不同位置来改变力臂的长度，验证标定矫正的误差值是否在要求范围内。

待六维力传感器某一方向标定完毕时，将固定框旋转90°或者180°固定后即可标定其他方向，这样就无需将六维力传感器从传感器安装槽9中拆卸重新安装，避免了预紧力不一致带来的误差，并且当需要标定轴向的加载力时，将测量螺杆5替换为挂装吊环8。

实施例3

如图4-8所示，本实施例与实施例1相比，其不同点在于，测量杆401上等间距设置有螺纹孔，螺纹孔内安装有挂装螺栓10，挂装螺栓10的设置，能够在标定砝码6使用挂钩进行标定时，方便挂钩的挂装。

本实施例标定装置不仅可以实现单向加载，而且还可以实现复合加载。比如Mz+Fy(如图7所示)、My+Fx(如图8所示)等二维复合加载；此外还可实现Mz+My+Fx等三维复合加载；其中，

Fx为六维力传感器质量块的中心点受到的沿X轴方向的力；

Fy为六维力传感器质量块的中心点受到的沿Y轴方向的力；

Fz为六维力传感器质量块的中心点受到的沿Z轴方向的力；

Mx为六维力传感器质量块的中心点受到的沿X轴方向的力矩；

My为六维力传感器质量块的中心点受到的沿Y轴方向的力矩；

Mz为六维力传感器质量块的中心点受到的沿Z轴方向的力矩。(若数值为正，则代表力或力矩的方向指向坐标轴的正方向；反之，若数值为负，则代表力或力矩的方向指向坐标轴的负方向)

同理，若增加一个滑轮和一根钢丝绳，还可以实现Mz+My+Fx+Fz等四维复合加载；如有必要时，调整六维力传感器的方向角度，也可以实现五维和六维复合加载。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种六维力传感器简易标定装置，用于六维力传感器的标定，其特征在于：包括基座、定位杆、固定框、十字法兰架和测量螺杆，所述基座为镂空框架结构，所述定位杆固定在基座的顶端，所述固定框为矩形结构，所述固定框的边缘设置有通槽，所述固定框通过螺栓固定在定位杆上，所述固定框的顶端中心位置设置有传感器安装槽，六维力传感器安装在传感器安装槽中，所述十字法兰架安装在六维力传感器的测量端，所述测量螺杆设置在十字法兰架上。

2.根据权利要求1所述的一种六维力传感器简易标定装置，其特征在于，所述十字法兰架设置有四条完全相同的测量杆，所述测量杆上等间距的设置有挂装孔并标注有刻度，所述十字法兰架的中心位置设置有轴向定位孔，所述轴向定位孔设置有内螺纹，所述测量螺杆与轴向定位孔螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种六维力传感器简易标定装置，其特征在于，还包括标定砝码，所述标定砝码通过挂钩或绑绳挂装在十字法兰架的挂装孔或测量螺杆上。

4.根据权利要求1所述的一种六维力传感器简易标定装置，其特征在于，所述测量螺杆上设置有若干V型挂槽，用于标定砝码的挂装。

5.根据权利要求1所述的一种六维力传感器简易标定装置，其特征在于，还包括调平福马轮，所述调平福马轮设置在基座底端。

6.根据权利要求1所述的一种六维力传感器简易标定装置，其特征在于，还包括挂装吊环，所述挂装吊环的一端设置有与轴向定位孔相匹配的螺纹，所述挂装吊环与轴向定位孔螺纹连接。

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