一种多维力传感器动态标定装置及标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多维力传感器动态标定装置及标定方法。该标定装置包括：标定台；载于标定台的传感器标定固件；载于标定台的动态载荷发生机构；以及载于动态载荷发生机构的动态载荷加载机构。本发明专利技术能够解决现有多维力传感器动态标定实验形式过于单一、不成熟的问题，同时消除现有技术中无法保证敲击点位置、敲击方向、敲击力度大小的缺陷。敲击力度大小的缺陷。敲击力度大小的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种多维力传感器动态标定装置及标定方法


[0001]本专利技术涉及动态标定
，具体涉及一种多维力传感器动态标定装置及标定方法。

技术介绍

[0002]六维力传感器用于实现工业生产中力和力矩的精确感知，同样，动态计量是国家质量基础的核心内容之一。由于动态测量的复杂性，不成熟的动态计量技术会影响传感器的性能，进而影响工业生产水平。现有的计量技术在理论框架、测量应用等方面均需要探索完善。
[0003]在动态标定领域，通常采用正弦信号、阶跃信号、脉冲信号等作为激励源开展动态标定活动。近些年，研究人员针对正弦激励源设计了动态力计量装置。例如德国联邦物理技术研究院(PTB)、法国国家实验室(LNE)、西班牙计量中心(CEM)及北京长城计量测试技术研究所(CIMM)等设计了正弦力校准装置。但往往设备价格昂贵，误差较难把握，高频正弦激励较难实现。针对阶跃信号激励源，研究人员通常采用材料断裂法、瞬间割断吊重物的绳索等方法来构造负阶跃激励信号。针对冲击信号激励源，中国计量科学研究院(NIM)等完成了冲击力校准装置的研制，但不能适用于多维力传感器。
[0004]目前国内外针对六维力传感器的动态标定技术没有统一的国际标准或行业规范。在动态计量领域，多采用阶跃信号、脉冲(冲击)信号、正弦信号等作为典型的动态力激励源。在实际的科研、生产中，动态标定大多采用瞬间割断/烧断吊重物的绳索的方法来构造负阶跃激励信号，这种方法存在以下问题：动态激励种类单一，且施加的激励大小取决于所挂重物质量的大小，故激励数值一般偏小。为了解决上述问题，提出了一种能实现阶跃以外的第二种激励
‑
冲击的动态标定装置及方法，该装置及方法通过力锤摆动敲击的方式来实现动态标定。虽然之前也有研究人员使用力锤对力传感器敲击，但也仅局限于对传感器进行动态特性测试，模态分析，并做出初步评价，例如固有频率等参数。然而，使用力锤敲击进行动态标定实验，会出现一些问题，例如工装复杂，敲击点设置困难；敲击点位置、敲击方向、敲击力度难以把控等，很难产生纯冲击力矩。
[0005]在2021年重庆大学硕士王进斌的毕业论文中，首次出现采用摆锤的方式提供冲击激励，但装置相对简陋，未成体系。中国专利CN 111579152A提供了一种通过小球撞击方式加载冲击激励的六维力传感器动态标定装置及标定方法，但调整传感器受力方向过程复杂，费时费力、且激励源溯源困难。中国专利CN 110411656A提供了一种通过PLC控制伺服电机反转，形成负阶跃激励的六维力传感器动态标定装置及方法，但操作复杂，组件较多，使标定结果误差较大，且成本较高，难以应用实际。综上，现有技术存在价格高昂、结构复杂、误差难以实现等不足，难以应用于六维力/多维力传感器上。
[0006]因此，设计一种结构简单、实用性强的六维力传感器的动态标定装置及规范化、标准化的动态标定方法已刻不容缓。

技术实现思路

[0007]为了解决现有六维力/力矩传感器动态标定实验形式过于单一、不成熟的问题，解决现有技术中无法保证敲击点位置、敲击方向、敲击力度大小的缺陷，本专利技术提供了一种多维力传感器动态标定装置及标定方法。
[0008]在本专利技术的第一方面，提供了一种多维力传感器动态标定装置。该装置包括：
[0009]标定台；
[0010]载于所述标定台的传感器标定固件；
[0011]载于所述标定台的动态载荷发生机构；
[0012]以及载于所述动态载荷发生机构的动态载荷加载机构。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述标定台包括：
[0014]标定台台面；
[0015]平行设置在标定台台面下方的标定台底座；
[0016]以及连接在所述标定台台面与所述标定台底座之间的多根支撑杆；
[0017]所述标定台台面上设置有传感器安装台；
[0018]所述标定台底座下方设置有隔振垫；
[0019]所述标定台台面的边沿两侧设置有两排孔洞。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述传感器标定固件包括：
[0021]安装于所述传感器安装台的标定底座以及设置于所述标定底座上方的标定帽；多维力传感器设置于所述标定底座与所述标定帽之间；
[0022]所述标定帽，用于确定动态载荷加载位置及方向，并将动态载荷传递至多维力传感器的弹性体上；所述标定帽上设置有凸起标识，所述凸起标识，用于确定安装方向；所述标定帽与多维力传感器安装时，其方向与多维力传感器Fx检测方向重合；因为标定帽是圆形形状，需要一个标志来明确方向，便于操作。若不明确方向，容易造成模糊操作。所述标定底座和所述标定帽上均设置有螺丝孔位，所述螺丝孔位用于固定安装多维力传感器；
[0023]所述标定帽上设置有多个加载位置，各加载位置根据动态标定方向分为不同的加载点组；
[0024]所述传感器安装台和所述标定底座上均设置有多个卡扣；所述卡扣，用于在动态标定过程中保证所述标定底座与所述传感器安装台的相对静止。
[0025]所述卡扣呈U形，所述标定底座和所述传感器安装台为八角形，当所述标定底座与所述传感器安装台的八角重合时，卡扣竖直安装即可将所述标定底座和所述传感器安装台连接在一起，且在受到冲击激励时，所述卡扣用于保证所述标定底座和所述传感器安装台的相对静止稳定。
[0026]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述动态载荷发生机构包括：
[0027]可伸缩杆；
[0028]安装于所述可伸缩杆一端的轴承；
[0029]以及安装于所述可伸缩杆另一端的冲击力传感器；
[0030]所述可伸缩杆的轴向与所述冲击力传感器的受力方向相互垂直；
[0031]所述冲击力传感器的受力方向设置有缓冲头，受力方向的反方向设置有配重块。所述缓冲头的材质为不锈钢、铝、尼龙或橡胶中的任意一种。
[0032]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述动态载荷加载机构包括：
[0033]平行安装于所述标定台上方的第一底梁和第二底梁；
[0034]滑动安装于所述第一底梁上方的第一竖梁；
[0035]滑动安装于所述第二底梁上方的第二竖梁；
[0036]连接在所述第一竖梁顶部与所述第二竖梁顶部之间的横梁；
[0037]以及滑动安装于所述第一竖梁或所述第二竖梁或所述横梁上的挂载机构；
[0038]所述挂载机构与所述轴承相对应设置；所述挂载机构挂载在所述轴承上。
[0039]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述挂载机构包括：
[0040]第一安装板、第二安装板和挂载部；
[0041]所述第一安装板滑动安装于所述第一竖梁或所述第二竖梁或所述横梁；
[0042]所述第二安装板的一端与所述第一安装板垂直相连，另一端设置有挂载部；
[0043]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维力传感器动态标定装置，其特征在于，包括：标定台；载于所述标定台的传感器标定固件；载于所述标定台的动态载荷发生机构；以及载于所述动态载荷发生机构的动态载荷加载机构。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定台包括：标定台台面；平行设置在标定台台面下方的标定台底座；以及连接在所述标定台台面与所述标定台底座之间的多根支撑杆；所述标定台台面上设置有传感器安装台；所述标定台底座下方设置有隔振垫；所述标定台台面的边沿两侧设置有两排孔洞。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器标定固件包括：安装于所述传感器安装台的标定底座以及设置于所述标定底座上方的标定帽；多维力传感器设置于所述标定底座与所述标定帽之间；所述标定帽，用于确定动态载荷加载位置及方向，并将动态载荷传递至多维力传感器的弹性体上；所述标定帽上设置有凸起标识；所述凸起标识，用于确定多维力传感器的安装方向；所述标定帽与多维力传感器安装时，其方向与多维力传感器Fx检测方向重合；所述标定底座和所述标定帽上均设置有螺丝孔位，所述螺丝孔位用于固定安装多维力传感器；所述标定帽上设置有多个加载位置，各所述加载位置根据动态标定方向分为不同的加载点组；所述传感器安装台和所述标定底座上均设置有多个卡扣；所述卡扣，用于在动态标定过程中保证所述标定底座与所述传感器安装台的相对静止；所述卡扣呈U形；所述标定底座和所述传感器安装台的形状对应设置，均包括安装主体和沿安装主体外周设置的多个定位部；当所述标定底座与所述传感器安装台的各定位部重合时，卡扣竖直安装即可将所述标定底座和所述传感器安装台连接在一起，且在受到冲击激励时，所述卡扣用于保证所述标定底座和所述传感器安装台的相对静止稳定。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述动态载荷发生机构包括：可伸缩杆；安装于所述可伸缩杆一端的轴承；以及安装于所述可伸缩杆另一端的冲击力传感器；所述可伸缩杆的轴向与所述冲击力传感器的受力方向相互垂直；所述冲击力传感器的受力方向设置有缓冲头，受力方向的反方向设置有配重块；所述缓冲头的材质为不锈钢、铝、尼龙或橡胶中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：高理富，薛宇飞，曹会彬，孙玉香，徐虎，江曼，王大庆，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：