本实用新型专利技术提供了一种比对式多分量力传感器校准装置，包括：主基座和设在其上的主升降平台，主升降平台四周对称设置有十个带有标准传感器的液压式力源系统；第一到第六液压式力源系统及主升降平台上分别设有激光位移传感器；夹具，其可拆卸地设于主升降台上，夹具中间设有被校传感器；加载头，其设于夹具上；加载头上设有钢索与第一到第十液压式力源系统相连。本发明专利技术精简设计了校准装置的顶部/底部夹具、加载头和力源系统，可同时实现多个分量的组合校准，减少了必要液压式力源系统的数目，降低了校准装置对安装空间的要求。降低了校准装置对安装空间的要求。降低了校准装置对安装空间的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种比对式多分量力传感器校准装置
[0001]本技术涉及力学测量领域，尤其涉及一种比对式多分量力传感器校准装置。
技术介绍
[0002]随着生产力水平的不断提升，多分量力传感器在人工智能、机器人、航空航天、汽车工业、重型机械、智能制造、先进医疗等领域得到越来越广泛的应用，对多分量力传感器的量值溯源问题也随之浮现：利用传统力标准机进行校准时，需要定制特殊夹具以限制被校传感器在测试分量方向上的位移，且存在需要重复安装、定位精度有限、无法测试耦合误差、操作流程复杂等问题。因此，需要针对多分量力传感器的技术特点设计专用的校准装置。
[0003]按比对标准进行分类，国内外主流的多分量力传感器校准装置可分为：1.以砝码重力为比对标准的校准装置；2.以单分量标准测力仪为比对标准的校准装置；3.以多分量力传感器为比对标准的校准装置。以砝码重力为比对标准的校准装置，通常以钢索作为加载头和力源之间的连接件。为保证测试精度，同时受到砝码体积的限制，校准装置对安装空间的要求较大，故其测量上限一般不超过400kN，无法满足大力值传感器的校准需求，且该类装置只能进行分级加载。以单分量标准测力仪为比对比标准的校准装置，其力源的选择范围相对更广，故而能在大幅度提升测试量程的同时保证较小的安装空间，操作也更为方便。但因其一般通过刚性结构件将力值从力源系统传递给被校传感器，故而在测试耦合误差时，会因为附加摩擦阻力产生较大误差。以多分量力传感器为比对标准的校准装置，通过直接对比被校传感器和装置自身的多分量力传感器的输出进行校准。但因为两台传感器的几何中心至少在两个正交方向上无法重合，直接测量结果天生带有因几何形位产生的系统误差。且多分量力传感器自身亦存在溯源困难的缺点，将对装置的后续维护保养工作产生不利影响。
[0004]综上所述，就目前而言，如何在提升测试量程、降低串扰误差的前提下，减小多分量力传感器校准装置所占的空间体积，并尽可能提升装置后续溯源的灵活性，是该类校准装置亟待解决的技术难题。
技术实现思路
[0005]针对上述现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种比对式多分量力传感器校准装置，在保证多分量力的单独精准加载、两两组合加载及其连续加载的同时，精简了装置结构，减少了力源系统的使用数目，增设了用以检测被校传感器及加载头z向形变量的激光位移传感器，以满足用户的需求。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了一种比对式多分量力传感器校准装置，包括：主基座，其设于地面上；主升降平台，其设在主基座上，主升降平台四周对称设置有十个串联安装有标准传感器的液压式力源系统，标准传感器与液压式力源系统串联安装，用于力值的准确测量和控制，对这些力源进行分别控制、协同工作，实现矢量力的多个分量的同步
加载和校准。
[0007]在装置力坐标系的水平面(xoy平面)上共布置了6个液压式力源系统，用于实现水平方向上两个力Fx和Fy以及绕垂直方向的力矩Mz力矩。其中x和y方向分别有一对力加载单元面对面布置，x方向上的两个力加载单元分别配置2个液压式力源系统，而y方向上的两个力加载单元分别配置1个液压式力源系统。液压式力源系统，其设置方式为：第一液压式力源系统、第二液压式力源系统和第三液压式力源系统、第四液压式力源系统对称设在主升降台前后，第五液压式力源系统和第六液压式力源系统对称设在主升降台左右。
[0008]在力矢量坐标系垂直方向(z向)的力加载单元共布置了4个力源，用于测量垂直方向的压向力Fz和作用在水平面上的力矩Mx、My，第七至第十液压式力源系统分别设在所述主基座的四角，第七至第十液压式力源系统分别关于x向对称轴b和y向对称轴a对称。
[0009]夹具，其可拆卸地设于主升降台上，夹具中间设有被校传感器；加载头，呈板状结构，其可拆卸地设于夹具上；加载头上水平地设有钢索与第一至第六液压式力源系统相连，加载头竖直地设有钢索与第七至第十液压式力源系统相连。
[0010]第一至第六液压式力源系统和主升降平台上上分别设有激光位移传感器，适于补偿因被校传感器或加载头或其他任一部件z向形变造成的分力。
[0011]作为优选的：钢索两端分别设有万向钢索连接器，当各液压式力源系统进行加载时，若被校传感器或加载头或其他任一部件均处于没有形变的理想工作状态，则钢索两端的万向钢索连接器同轴设置。
[0012]作为优选的：夹具包括相向设置的顶部夹具和底部夹具，顶部夹具包括插嵌于加载头底部的顶柱和连接于顶柱底部的下平板，底部夹具包括插嵌于主升降平台上表面的底柱和连接于底柱顶部的上平板。被校传感器分别与上平板和下平板螺栓连接。
[0013]作为优选的：主升降平台四角分别设有螺纹柱，螺纹柱与主基座固定连接或一体成型。设置螺纹柱使得主升降平台距主基座有一定距离，满足了第七至第十液压式力源系统安装的空间需求。
[0014]作为优选的：第一到第六液压式力源系统均包括基座、固定连接或一体成型设于基座四角的螺纹柱、连接于螺纹柱上的升降平台、水平设于升降平台上的拉向液压油缸和设于拉向液压油缸面向加载头的一端上的标准传感器。激光位移传感器设于支架之上，支架分别套设于对应的液压式力源系统的螺纹柱和主升降平台的螺纹柱上。支架包括套设于螺纹柱上的套筒和固定连接于套筒上的悬臂梁，激光位移传感器设于悬臂梁上。
[0015]作为优选的：各液压式力源系统内设有伺服电机、传动机构、以及与螺纹柱螺纹配合的内螺纹套；伺服电机为动力源经传动机构驱动内螺纹套，内螺纹套带动升降平台实现相对于螺纹柱的上下移动。
[0016]作为优选的：第七至第十液压式力源系统均包括基座、垂直设于基座上的拉向液压油缸和设于拉向液压油缸面向加载头的一端上的标准传感器。
[0017]作为优选的：加载头上对称设有与第一至第十液压式力源系统相连的第一至第十万向钢索连接器，第七至第十万向钢索连接器设于加载头底部xoy平面四周，分别关于x向对称轴b和y向对称轴a对称。
[0018]作为优选的：加载头前后yoz平面设有第一至第四万向钢索连接器和第一至第四定位基准辅助件，分别关于过加载头几何中心点的yoz平面和xoz平面对称；加载头左右xoz
平面布置有第五和第六万向钢索连接器和第五和第六定位基准辅助件，分别关于过加载头几何中心点的yoz平面和xoz平面对称。
[0019]本技术的有益效果是：
[0020](1)本技术通过在x向、y向和z向对十个力源进行合理设置实现不同范围的Fx、Fy、Fz三个正向力的校准，Mx、My、Mz三个力矩的校准，并且各个分量力的加载互不干扰，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，满足JJF1560
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2016《多分量力传感器校准规范》的耦合误差章节对分量组合的要求。
[0021](2)根据多分量力传感器的工作原理和工作方式，精简设计了校准装置的顶部/底部夹具、加载头和力源系统，减少了必要液压式本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种比对式多分量力传感器校准装置，其特征在于，包括：主基座，其设于地面上；主升降平台，其设在所述主基座上，所述主升降平台四周对称设置有十个串联安装有标准传感器的液压式力源系统；液压式力源系统，其设置方式为：第一、第二液压式力源系统和第三、第四液压式力源系统对称设在所述主升降平台前后，第五液压式力源系统和第六液压式力源系统对称设在所述主升降平台左右，第七至第十液压式力源系统分别设在所述主基座的四角，第七至第十液压式力源系统分别关于x向对称轴b和y向对称轴a对称，用于测量垂直方向的压向力Fz和作用在水平面上的力矩Mx、My；夹具，其可拆卸地设于所述主升降平台上，所述夹具中间设有被校传感器；加载头，呈板状结构，其可拆卸地设于所述夹具上；所述加载头上水平地设有钢索与第一到第六液压式力源系统相连，所述加载头上竖直地设有钢索与第七到第十液压式力源系统相连；所述第一到第六液压式力源系统及主升降平台上分别设有激光位移传感器，适于补偿因被校传感器或加载头或其他任一部件z向形变造成的分力。2.根据权利要求1所述的一种比对式多分量力传感器校准装置，其特征在于，所述钢索两端分别设有万向钢索连接器，当各液压式力源系统进行加载时，若被校传感器或加载头或其他任一部件均处于没有形变的理想工作状态，则钢索两端的万向钢索连接器同轴设置。3.根据权利要求2所述的一种比对式多分量力传感器校准装置，其特征在于，所述夹具包括相向设置的顶部夹具和底部夹具，所述顶部夹具包括插嵌于加载头底部的顶柱和连接于顶柱底部的下平板，所述底部夹具包括插嵌于主升降平台上表面的底柱和连接于底柱顶部的上平板。4.根据权利要求3所述的一种比对式多分量力传感器校准装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈稼宁，尹瑞多，陈元杰，谢晓斌，娄仁志，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：新型
国别省市：
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