【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测试技术和仪器仪表，具体涉及一种多维力/力矩传感器自动标定装置及标定方法。
技术介绍
1、多维力/力矩传感器能够同时检测三维空间的全力信息，即三维力信息和三维力矩信息。多维力/力矩传感器的在航空航天、机器人技术等领域都有广泛的应用，如飞轮传动系统的受力监控、月球车着陆试验、飞行器低冲击对接、精密仪器装配、机器人双手协调控制等。
2、目前对多维力/力矩传感器的标定主要采用砝码标定法，通过砝码来施加载荷，同时测量传感器的输出，来对传感器进行标定。该方法的优势是载荷准确，操作简单。缺点之一是只能在竖直方向加载，需要不断安装、拆卸传感器；缺点之二是无法直接施加力矩，因此在对力矩的标定过程中不可避免地引入了力的影响，无法完全消除标定过程中力和力矩的耦合；缺点之三是只能进行静态标定。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种多维力/力矩传感器自动标定装置及标定方法，并具体公开了以下技术方案：
2、一种多维力/力矩传感器自动标定装置，包括型材框架，所述型材框架包括两个沿竖直方向平行设置的矩形框，两个矩形框四角处通过四个竖直支撑杆固定连接，位于上部矩形框的内部两侧对称设置有两纵向位移机构，两所述纵向位移机构上分别安装有横向加载机构，两所述矩形框之间中部的位置上连接有升降机构，所述升降机构的顶端固定安装有双轴旋转台，所述双轴旋转台上固定安装有多维力/力矩传感器，所述多维力/力矩传感器上固定连接有十字形加载杆，两所述横向加载机构分别位于所述
3、进一步的，所述纵向位移机构包括平行连接于所述矩形框内的第一导轨和第一丝杠，所述第一丝杠的一端连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机通过第一电机支架固定安装在所述矩形框的内侧壁上，所述第一导轨上滑动安装有第一滑块，所述第一丝杠上螺纹连接有第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块的顶端共同连接有转接板，所述横向加载机构安装于所述转接板上。
4、进一步的，所述横向加载机构包括直线滑台，所述直线滑台固定安装于所述转接板远离双轴旋转台一侧的顶面上，所述转接板靠近双轴旋转台一侧的顶面上固定连接有第二导轨，所述第二导轨上滑动安装有第三滑块，所述直线滑台远离所述第二导轨的一端安装有用于驱动直线滑台的第二驱动电机，所述第三滑块的顶端固定连接有一维力传感器，所述一维力传感器远离双轴旋转台的一端固定连接有传感器连接块，所述传感器连接块与所述直线滑台上的第四滑块之间通过连接弹簧连接，所述一维力传感器靠近双轴旋转台的一端固定连接有顶针挂钩。
5、进一步的，所述升降机构包括升降板，所述升降板的两端分别固定连接有第五滑块，两所述第五滑块分别螺纹安装于两第二丝杠上，两所述第二丝杠分别竖直安装于两所述矩形框的侧边框之间，所述第二丝杠的底端连接有第三驱动电机，所述第三驱动电机通过第二电机支架固定在下部矩形框的侧边框上，所述第二电机支架的顶端与上部的矩形框的侧边框之间还固定连接有与所述第二丝杠平行的竖直导杆，所述第五滑块滑动安装在所述竖直导杆上，所述双轴旋转台固定安装于所述升降板上。
6、进一步的，两个所述矩形框以及四个竖直支撑杆的材质均采用铝材质。
7、一种基于以上任一种多维力/力矩传感器自动标定装置的标定方法，具体包括以下步骤：
8、s1、将待标定的多维力/力矩传感器固定在双轴旋转台的中间台上；
9、s2、将十字形加载杆与多维力/力矩传感器固定连接，并使得十字形加载杆的臂与多维力/力矩传感器的主方向重合；
10、s3、调节第三驱动电机以及双轴旋转台，将多维力/力矩传感器调整至其待标定方向加载点与一维力传感器水平高度一致；
11、s4、根据标定需求调整第二滑块的前后位置，若需标定力，只需调整单侧的第二滑块，使其前后移动，带动一维力传感器移动，使一维力传感器的主方向与多维力/力矩传感器待标定力的主方向重合；若需要标定力矩，则分别反向调节两侧的第二滑块，使两侧的一维力传感器与待标定多维力/力矩传感器的中心面反向偏离相同的距离；
12、s5、调节直线滑台上的第四滑块，带动第三滑块及一维力传感器水平移动，将顶针挂钩与十字形加载杆的臂连接；
13、s6、标定力时，只需启动单侧的直线滑台，使第四滑块以不同速度向左或向右移动，通过连接弹簧向一维力传感器施加向左或向右的力，一维力传感器通过与之相连的顶针挂钩向待标定多维力/力矩传感器施加向左或向右的力；标定力矩时，同时启动两侧偏置的直线滑台，对待标定多维力/力矩传感器的两侧分别施加相反方向的力，并通过计算施加的力与两侧直线滑台之间的偏距计算得到力矩；
14、s7、在对多维力/力矩传感器施加载荷的过程中，利用同步信号采集系统实时记录一维力传感器对待标定多维力/力矩传感器的载荷和待标定多维力/力矩传感器的输出数据，为后续分析做准备；
15、s8、当一个方向标定完成后，调节第三驱动电机和双轴旋转台，对多维力/力矩传感器的位置和角度进行调整，并重复步骤s3-s7，以完成对不同方向载荷的标定。
16、进一步的，根据不同的需求，调整第二滑块和转接板上第四滑块移动速度，实现对多维力/力矩传感器进行不同速率的动态加载，以对多维力/力矩传感器的动态响应进行标定。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术中通过设置两侧的横向加载机构，能够实现对多维力/力矩传感器进行力和力矩的分别加载，消除标定载荷耦合，提高标定结果可靠性；通过设置升降机构以及双轴旋转台能够实现对多维力/力矩传感器的位置和角度进行灵活调节，从而能够避免重复拆卸安装过程，节约标定的时间。
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1.一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，包括型材框架，所述型材框架包括两个沿竖直方向平行设置的矩形框，两个矩形框四角处通过四个竖直支撑杆固定连接，位于上部矩形框的内部两侧对称设置有两纵向位移机构，两所述纵向位移机构上分别安装有横向加载机构，两所述矩形框之间中部的位置上连接有升降机构，所述升降机构的顶端固定安装有双轴旋转台，所述双轴旋转台上固定安装有多维力/力矩传感器，所述多维力/力矩传感器上固定连接有十字形加载杆，两所述横向加载机构分别位于所述双轴旋转台的两侧，所述横向加载机构通过十字形加载杆对多维力/力矩传感器施加载荷。
2.根据权利要求1所述的一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，所述纵向位移机构包括平行连接于所述矩形框内的第一导轨和第一丝杠，所述第一丝杠的一端连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机通过第一电机支架固定安装在所述矩形框的内侧壁上，所述第一导轨上滑动安装有第一滑块，所述第一丝杠上螺纹连接有第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块的顶端共同连接有转接板，所述横向加载机构安装于所述转接板上。
3.根据权利要求2所述的一种多维力
4.根据权利要求1所述的一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，所述升降机构包括升降板，所述升降板的两端分别固定连接有第五滑块，两所述第五滑块分别螺纹安装于两第二丝杠上，两所述第二丝杠分别竖直安装于两所述矩形框的侧边框之间，所述第二丝杠的底端连接有第三驱动电机，所述第三驱动电机通过第二电机支架固定在下部矩形框的侧边框上，所述第二电机支架的顶端与上部的矩形框的侧边框之间还固定连接有与所述第二丝杠平行的竖直导杆，所述第五滑块滑动安装在所述竖直导杆上，所述双轴旋转台固定安装于所述升降板上。
5.根据权利要求1所述的一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，两个所述矩形框以及四个竖直支撑杆的材质均采用铝材质。
6.一种基于权利要求1-5中任一种多维力/力矩传感器自动标定装置的标定方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种多维力/力矩传感器的标定方法，其特征在于，根据不同的需求，调整第二滑块和转接板上第四滑块移动速度，实现对多维力/力矩传感器进行不同速率的动态加载，以对多维力/力矩传感器的动态响应进行标定。
...【技术特征摘要】
1.一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，包括型材框架，所述型材框架包括两个沿竖直方向平行设置的矩形框，两个矩形框四角处通过四个竖直支撑杆固定连接，位于上部矩形框的内部两侧对称设置有两纵向位移机构，两所述纵向位移机构上分别安装有横向加载机构，两所述矩形框之间中部的位置上连接有升降机构，所述升降机构的顶端固定安装有双轴旋转台，所述双轴旋转台上固定安装有多维力/力矩传感器，所述多维力/力矩传感器上固定连接有十字形加载杆，两所述横向加载机构分别位于所述双轴旋转台的两侧，所述横向加载机构通过十字形加载杆对多维力/力矩传感器施加载荷。
2.根据权利要求1所述的一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，所述纵向位移机构包括平行连接于所述矩形框内的第一导轨和第一丝杠，所述第一丝杠的一端连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机通过第一电机支架固定安装在所述矩形框的内侧壁上，所述第一导轨上滑动安装有第一滑块，所述第一丝杠上螺纹连接有第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块的顶端共同连接有转接板，所述横向加载机构安装于所述转接板上。
3.根据权利要求2所述的一种多维力/力矩传感器自动标定装置，其特征在于，所述横向加载机构包括直线滑台，所述直线滑台固定安装于所述转接板远离双轴旋转台一侧的顶面上，所述转接板靠近双轴旋转台一侧的顶面上固定连接有第二导轨，所述第二导轨上滑动安装有第三滑块，所述直线滑台远离所述第二导轨的一端安装有...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋逸，何广浩，陈开轩，牛子辰，周杰，裘烨，田野，吴化平，
申请(专利权)人：浙江工业大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：
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