【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及六维力传感器领域，特别是涉及一种六维力传感器温度补偿方法。
技术介绍
1、多维力传感器指的是一种能够同时测量两个方向以上力及力矩分量的力传感器，在笛卡尔坐标系中力和力矩可以各自分解为三个分量，因此，多维力最完整的形式是六维力/力矩传感器，即能够同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器，广泛使用的多维力传感器就是这种传感器。六维力传感器因其能同时检测空间内的三维力和三维力矩，可以作为精密装配、精密操作、精密控制以及人机交互控制的基础元件。同时，六维力传感器也是机器人完成接触性作业任务的保障，如空间探测技术、空间机械手力控制、工业机器人、水下机器人遥控操作等都需要大量程高精度六维力传感器。
2、温度漂移是影响测力传感器精准度的常见问题。温度漂移是由测力传感器传感器内部材料的热胀冷缩等因素导致的。当温度发生变化时，传感器内部的材料会发生膨胀或收缩，从而引起传感器结构的变化，导致输出灵敏度的变化。此外，温度变化还会影响传感器内部的电路元件性能，如电阻、电容等，进一步影响传感器的输出结果。现有技术一般通过添加电阻跟随温度变化的温度补偿电阻对测力传感器进行温度补偿，使得测力结果更加精准。六维力传感器也可以采用温度补偿电阻可以使其在不受力的情况下各个测量维度的惠斯通电桥达到电桥平衡，从而达到温度补偿效果。但是一旦某个测量维度受到力，其它不受力测量维度会受到维间耦合影响不再维持电桥平衡出现温度漂移。因此，在六维力传感器测量过程中，现有技术无法判断六维力传感器的输出是因为维间耦合产生的输出，还是测量产生的输出，从而也无法
技术实现思路
1、经申请人研究发现：采用温度补偿电阻进行温度补偿可能会受到维间耦合不再精准。例如，在理想情况下，六维力传感器中测量z轴方向力矩的应变片可以和测量x轴方向力的应变片可以贴设在同一弹性梁的同一面，当该弹性梁受到x轴方向的力发生形变时，测量z轴方向力矩的应变片也可以感应到，但是由于测量z轴方向力矩的应变片组桥的原因，应变片虽然发生形变改变电阻，但由于比值不变仍能够维持电桥平衡。因此，通过增加温度补偿电阻对六维力传感器进行温度补偿时，由于温度补偿电阻不会跟随形变发生阻值变化或者变化幅度与应变片不同，会导致应变片阻值发生变化但是在惠斯通电桥中仍保持电桥平衡的情况失效。如果可以得知各个测量维度的输出是维间耦合输出或是测量输出，就可以通过运算进行置零操作，达到即使受力产生维间耦合的情况也可以进行温度补偿。
2、有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种六维力传感器温度补偿方法，旨在对测力过程中的六维力传感器进行温度补偿。
3、为实现上述目的，本专利技术开了一种六维力传感器温度补偿方法，所述方法包括：
4、步骤s1、响应于所述六维力传感器开始进行测量，通过温度传感器获得所述六维力传感器的弹性体对应的第一温度；其中，所述温度传感器设置于所述弹性体上；
5、步骤s2、采集第一测量维度对应第一惠斯通电桥的第一输出，并获得所述第一惠斯通电桥的温度补偿电阻k在所述第一温度下的第一阻值；其中，所述第一惠斯通电桥包括四个应变片r1、r2、r3、r4以及温度补偿电阻k，所述r1、r4为所述第一惠斯通电桥输出端一侧的电阻，所述r2、r3为所述第一惠斯通电桥输出端另一侧的电阻，所述r1和所述r3相对设置，所述r2和所述r4相对设置，所述温度补偿电阻k与所述r1进行串联；
6、步骤s3、根据所述第一输出、所述温度补偿电阻k的第一阻值以及电桥平衡原理，获得所述r4的第一应变阻值；
7、步骤s4、采集与所述第一测量维度共用同一测量面的第二测量维度对应第二惠斯通电桥的第二输出；其中，所述第一测量维度和所述第二测量维度对应的应变片贴设于同一弹性梁的同一面；
8、步骤s5、判断所述第一应变阻值对应所述r4的形变量是否与所述第二输出相匹配；若是，则判断所述第一输出为维间耦合输出，将所述第一输出置零后进行输出；若否，则判断所述第一输出为测量输出，对所述第一输出进行正常输出；
9、步骤s6、对剩余的其它测量维度重复步骤s2-s5操作，完成对所有测量维度的温度补偿。
10、可选的，所述温度补偿电阻k的设置方向和所述r4的应变方向呈预设角度以使所述温度补偿电阻k的应变程度降低。
11、可选的，所述温度补偿电阻k不设置在所述六维力传感器的弹性梁上，避免所述温度补偿电阻k出现应变。
12、可选的，在所述步骤s2后，所述方法还包括：
13、判断所述第一输出是否在第一预设范围内，若是，则进行所述步骤s3；若不是，则判断所述第一输出超出最大维间耦合的输出，为测量输出，对所述第一输出进行正常输出；其中，所述第一预设范围根据所述第二测量维度的量程范围进行确定。
14、可选的，所述步骤s5之后，所述方法还包括：
15、响应于所述第一输出为测量输出，根据所述第一输出以及所述温度补偿电阻k在所述第一温度下的第一阻值，获得所述第一测量维度的具体测力数据。
16、可选的，在步骤s1之前，所述方法还包括：
17、在所述六维力传感器空载的情况下，将所述六维力传感器置于不同的温度下，获得所述六维力传感器的各个测量维度的温度漂移输出；
18、根据所述温度漂移输出，确定所述六维力传感器的各个测量维度对应的温度补偿电阻；并将所述温度补偿电阻接入对应的惠斯通电桥。
19、可选的，在所述步骤s2中获得所述第一惠斯通电桥的温度补偿电阻k在所述第一温度下的第一阻值，包括：
20、获得接入所述第一惠斯通电桥的所述温度补偿电阻k对应的材料和大小；
21、根据所述温度补偿电阻k对应的材料，获得所述温度补偿电阻k的阻值温度灵敏度系数；
22、根据所述第一温度、所述温度补偿电阻k的大小和所述阻值温度灵敏度系数，获得所述第一阻值。
23、可选的，所述步骤s1之前，包括：
24、在所述六维力传感器空载的情况下，将所述六维力传感器置于不同的温度下，检测其是否有输出；若否，则判断所述六维力传感器的初始温度漂移补偿完成，进行步骤s1；若是，则对有输出对应的测量温度的温度补偿电阻进行调整。
25、本专利技术的有益效果：1、本专利技术响应于六维力传感器开始进行测量，通过温度传感器获得六维力传感器的弹性体对应的第一温度；采集第一测量维度对应第一惠斯通电桥的第一输出，并获得第一惠斯通电桥的温度补偿电阻k在第一温度下的第一阻值；根据第一输出、温度补偿电阻k的第一阻值以及电桥平衡原理，获得r4的第一应变阻值；采集与第一测量维度共用同一测量面的第二测量维度对应第二惠斯通电桥的第二输出；判断第一应变阻值对应r4的形变量是否与第二输出相匹配；若是，则将第一输出为维间耦合输出，将第一输出置零后进行输出；若否，则判断第一输出为测量输出，对第一输出进行正常输出。本专利技术采用假设的方法，假设第一输出为维间耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述温度补偿电阻K的设置方向和所述R4的应变方向呈预设角度以使所述温度补偿电阻K的应变程度降低。
3.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述温度补偿电阻K不设置在所述六维力传感器的弹性梁上，避免所述温度补偿电阻K出现应变。
4.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，在所述步骤S2后，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤S5之后，所述方法还包括：
6.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，在步骤S1之前，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，在所述步骤S2中获得所述第一惠斯通电桥的温度补偿电阻K在所述第一温度下的第一阻值，包括：
8.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述步骤S1之前，包括：
【技术特征摘要】
1.一种六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述温度补偿电阻k的设置方向和所述r4的应变方向呈预设角度以使所述温度补偿电阻k的应变程度降低。
3.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，所述温度补偿电阻k不设置在所述六维力传感器的弹性梁上，避免所述温度补偿电阻k出现应变。
4.根据权利要求1所述的六维力传感器温度补偿方法，其特征在于，在所述步骤s2后，所述方...
【专利技术属性】
技术研发人员：林志凯，
申请(专利权)人：锐马福建电气制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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