一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统及原位校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统及原位校准方法，装置：包括上位机、扭矩精确加载模块、扭矩过载保护模块、扭矩测量模块、转矩转速传感器原位校准模块、扭矩传动模块、高低温环境控制器、支撑架以及实验平台。在校准中，利用标准传感器对于转矩转速传感器进行校准。在扭矩测量中，在各点温度下，记录下转矩转速传感器的测量值，比较扭矩设定值与转矩转速传感器的测量值，便可得到测量点下对接锁驱动组合扭矩输出，完成对接锁驱动组合的测试。本发明专利技术能够在无需拆卸转矩转速传感器的情况下对其校准，而且能够在

【技术实现步骤摘要】
一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统及原位校准方法


[0001]本专利技术涉及对接锁驱动组合扭矩测量领域，尤其涉及一种对接锁驱动组合 专用扭矩测量系统及原位校准方法。

技术介绍

[0002]航天产业是当今世界最具挑战性、最能拉动相关行业发展的高科技产业。 发展航天产业是国家科技水平的标志，更是增强国家经济实力和国防实力的战 略举措。天宫一号、神舟八号交会对接的圆满完成，标志着我国进入空间站时 代。然而，我国的空间对接技术与美、俄相比，还存在相当大的差距，空间对 接结构关键部件扭矩性能的地面测试校准技术是一个非常突出的技术难题。
[0003]在空间站任务中，对接机构广泛应用与载人飞船、货运飞船、核心实验舱、 实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ、光学舱等，对接就的生产和装配过程中有大量单机测试 任务，测试的准确性和有效性将直接关系到对接机构的产品质量，测试的便捷 性和稳定性将制约对接机构的生产能力，甚至关系到国家空间站建设推进。
[0004]在太空中的极端温度环境下，空间对接机构中关键部件的性能会发生较大 的变化。比如对接锁驱动组合的输出扭矩在
±
60℃时比20℃时减小10％～15％。 由于我国进入空间站时代，各项太空活动正逐步开展，对空间对接机构提出了 更高的要求。目前模拟(
‑
60～60)℃环境进行初步的地面测试工作，为确保空 间对接机构在太空中(
‑
70～100)℃温度环境下能够正常工作，在地面开展空间 对接机构关键部件的扭矩测量工作是必不可少的一环。
[0005]目前，为保证转矩转速传感器的测量精度需要定期拆卸传感器进行送检， 在再次安装至测量装置中时可能会出现因安装和环境因素带来的偏差；检定后 装置需重新调装,造成装置检定、维护时间长,同时为了增加航天器可靠性,对接 机构产品经过精挑细选,大量反复测试,用大量时间和资金作成本换取,我国将 于2022年前后建成空间站建造，后续空间站任务激增，显然这种方式已严重滞 缓空间站任务推进。
[0006]综上所述，扭矩测量装置在(
‑
70～100)℃下进行对接锁驱动组合扭矩性能 的测试、及对于测量装置中的转矩转速传感器的校准方式还有改进的空间。如 何实现对解锁驱动组合专用扭矩测量装置宽温度范围(
‑
70～100)℃、较高可靠 性、高效的实现装置中的转矩转速传感器的校准，成为亟待解决的突出问题。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
的不足，本专利技术的目的在于提供一种对接锁驱动组合专用扭 矩测量系统及原位校准方法。
[0008]为了达到上述的目的，本专利技术提供一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统， 包括：上位机、扭矩精确加载模块、扭矩过载保护模块、扭矩测量模块、转矩 转速传感器原位校准模块、扭矩传动模块、高低温环境控制器、支撑架与实验 平台；
[0009]所述上位机用于对接锁驱动组合专用扭矩测量装置的精密控制、扭矩测量 和校准数据的记录与处理以及操作人员和操作过程信息的显示与记录；
[0010]所述扭矩精确加载模块包括：电动制动器和PID控制器；所述电动制动器 通过对传动轴施加制动力矩为对接锁驱动组合专用扭矩测量装置提供负载，所 述PID控制器通过实时比较系统输出扭矩设定值与转矩转速传感器的测量值来 调整电动制动器的制动力矩大小，从而实现扭矩精确加载的目的；
[0011]所述扭矩过载保护模块包括：电动制动器和限位开关；当对接锁驱动组合 输出的扭矩超过设定扭矩值时，所述电动制动器会撤去对扭矩传动轴施加的制 动力矩，使对接锁驱动组合专用扭矩测量装置失去负载，同时所述限位开关会 给上位机发送一个电流信号使其控制对接锁驱动组合停止加载，以实现对接锁 驱动组合专用扭矩测量装置扭矩过载保护的目的；
[0012]所述扭矩测量模块采用卓扬的转矩转速传感器，实现对接锁驱动组合专用 扭矩测量装置的扭矩测量；
[0013]所述转矩转速传感器原位校准模块采用日本尤尼帕斯的标准扭矩传感器， 在对接锁驱动组合专用扭矩测量装置轴系中加装尤尼帕斯标准扭矩传感器，实 现在无需拆卸测量用转矩转速传感器的情况下，实现转矩转速传感器现场校准 的目的；
[0014]所述扭矩传动模块包括：挠性联轴器和刚性传动轴；所述挠性联轴器用于 连接传动轴与测量用转矩转速传感器以及传动轴与标准扭矩传感器；所述刚性 传动轴采用热传导系数较小同时其弹性模量随温度变化较小的材料，用于轴系 中扭矩的传递；
[0015]所述高低温环境控制器包括：箱体结构、空气调节系统、制热制冷系统以 及测控系统；所述箱体结构包括：外围箱板、密封门和保温材料；所述空气调 节系统通过对箱体内部充入氮气来保证箱体内环境湿度与气压恒定；所述制热 制冷系统采用镍铬合金不锈钢翅片管加热和压缩机制冷来实现调节箱体内部室 温；所述测控系统通过比较设定温度与箱内室温的差值来控制制热制冷系统进 行加热或冷却；
[0016]所述支撑架与实验平台包括：T型槽工作平台、支架和微位移调整平台；所 述T型槽工作平台用于安装支架以及高低温环境控制器；所述支架采用热膨胀 系数较小的材料构成，用于支撑对接锁驱动组合；所述微位移调整平台用于支 撑扭矩传感器和电动制动器。
[0017]上述一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统，其中，所述微位移调整平台， 方便对接锁驱动组合专用扭矩测量装置在装配时，调节扭矩传感器和电动制动 器的位置，使得整套装置轴系的同轴度满足精度要求。
[0018]对接锁驱动组合扭矩输出测量方法，采用上述一种对接锁驱动组合专用扭 矩测量系统，首先使对接锁驱动组合、转矩转速传感器、上位机和各个模块的 电缆良好接通，且保证电源线良好的接地，调试测控系统使其正常工作；采用 精密机械臂测量轴系间的同轴度，通过调整扭矩传感器和电动制动器下方的微 位移调整平台，使轴系的同轴度满足装配要求；
[0019]设定初始扭矩输出值后，由对接锁驱动对装置进行加载，PID控制器通过比 较扭矩设定值和转矩转速传感器测量值的差值，调整电动制动器输出的制动力 矩大小，完成扭矩的精确加载；然后在各个温度测量点下，记录下转矩转速传 感器的测量值；通过比较扭
矩设定值与转矩转速传感器的测量值，即可得到不 同温度测量点下对接锁驱动组合扭矩输出效率，完成对接锁驱动组合的测试。
[0020]转矩转速传感器原位校准方法，采用上述一种对接锁驱动组合专用扭矩测 量系统，首先使对接锁驱动、转矩转速传感器、上位机和各个模块的电缆良好 接通，且保证电源线良好的接地，调试测控系统使其正常工作；在轴系中加装 标准扭矩传感器，采用精密机械臂测量轴系间的同轴度，通过调整扭矩传感器 和电动制动器下方的微位移调整平台，使轴系的同轴度满足装配要求；
[0021]设定初始扭矩输出值后，由对接锁驱动对装置进行加载，PID控制器通过比 较扭矩设定值和标准扭矩传感器的差值，调整电动制动器输出的制动力矩大小， 完成扭矩的精确加载；然后在各个扭矩测量点下，记录下转矩转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统，其特征在于，包括：上位机、扭矩精确加载模块、扭矩过载保护模块、扭矩测量模块、转矩转速传感器原位校准模块、扭矩传动模块、高低温环境控制器、支撑架与实验平台；所述上位机用于对接锁驱动组合专用扭矩测量装置的精密控制、扭矩测量和校准数据的记录与处理以及操作人员和操作过程信息的显示与记录；所述扭矩精确加载模块包括：电动制动器和PID控制器；所述电动制动器通过对传动轴施加制动力矩为对接锁驱动组合专用扭矩测量装置提供负载，所述PID控制器通过实时比较系统输出扭矩设定值与转矩转速传感器的测量值来调整电动制动器的制动力矩大小，从而实现扭矩精确加载的目的；所述扭矩过载保护模块包括：电动制动器和限位开关；当对接锁驱动组合输出的扭矩超过设定扭矩值时，所述电动制动器会撤去对扭矩传动轴施加的制动力矩，使对接锁驱动组合专用扭矩测量装置失去负载，同时所述限位开关会给上位机发送一个电流信号使其控制对接锁驱动组合停止加载，以实现对接锁驱动组合专用扭矩测量装置扭矩过载保护的目的；所述扭矩测量模块采用卓扬的转矩转速传感器，实现对接锁驱动组合专用扭矩测量装置的扭矩测量；所述转矩转速传感器原位校准模块采用日本尤尼帕斯的标准扭矩传感器，在对接锁驱动组合专用扭矩测量装置轴系中加装尤尼帕斯标准扭矩传感器，实现在无需拆卸测量用转矩转速传感器的情况下，实现转矩转速传感器现场校准的目的；所述扭矩传动模块包括：挠性联轴器和刚性传动轴；所述挠性联轴器用于连接传动轴与测量用转矩转速传感器以及传动轴与标准扭矩传感器；所述刚性传动轴采用热传导系数较小同时其弹性模量随温度变化较小的材料，用于轴系中扭矩的传递；所述高低温环境控制器包括：箱体结构、空气调节系统、制热制冷系统以及测控系统；所述箱体结构包括：外围箱板、密封门和保温材料；所述空气调节系统通过对箱体内部充入氮气来保证箱体内环境湿度与气压恒定；所述制热制冷系统采用镍铬合金不锈钢翅片管加热和压缩机制冷来实现调节箱体内部室温；所述测控系统通过比较设定温度与箱内室温的差值来控制制热制冷系统进行加热或冷却；所述支撑架与实验平台包括：T型槽工作平台、支架和微位移调整平台；所述T型槽工作平台用于安装支架以及高低温环境控制器；所述支架采用热膨胀系数较小的材料构成，用于支撑对接锁驱动组合；所述微位移调整平台用于支撑扭矩传感器和电动制动器。2.如权利要求1所述的一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统，其特征在于，所述微位移调整平台，方便对接锁驱动组合专用扭矩测量装置在装配时，调节扭矩传感器和电动制动器的位置，使得整套装置轴系的同轴度满足精度要求。3.对接锁驱动组合扭矩输出测量方法，采用如权利要求1所述的一种对接锁驱动组合专用扭矩测量系统，其特征在于，首先使对接锁驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东超，张瀚文，祁峰，刘海英，张毅，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：