[发明专利]一种复杂结构刚度参数自动化测试平台

说明书

本发明公开一种复杂结构刚度参数自动化测试平台，将被测关节件固支端与底部工装平台相连，加载端通过转接法兰盘与加载梁相连；加载梁两端装力传感器，钢丝绳一端与力传感器相连，另一端绕过定滑轮连接加载机构；通过加载机构在被测对象两侧施加相应方向和大小的拉力实现加载；且两侧同向等大时施加拉压载荷，两端反向等大时施加弯扭载荷。在测试过程中，力传感器的反馈信号输入计算机中的PID反馈控制器，确定对加载机构的控制信号，实现加载机构的自动化加载；加载结束后，待被测对象变形稳定即可通过数据采集仪自动采集所有测点的实验数据；全部实验完成后即可利用数据处理软件对实验数据进行处理，结合线性拟合方法得到被测关节件刚度参数。

技术领域

本发明涉及复杂结构刚度参数试验测量领域，具体来说是一种针对复杂结构刚度测试的自动化测试平台，可以实现对多种结构、多个工况、多个方向的拉压、弯曲和扭转刚度参数的自动化加载和数据采集。

背景技术

空间机械臂具备精确操作能力和视觉识别能力，主要用途是通过捕捉运输飞船进行自动化精密对接，而且相比传统对接方式更加安全、快速、高效。空间机械臂是集机械、视觉、动力学、电子和控制等学科为一体的高端航天装备。其内部结构复杂，含有多个驱动构件，因此仅通过理论分析或有限元仿真计算均难以得到精确、可靠的拉压、扭转、弯曲、剪切刚度。但是机械臂关节件刚度又直接影响机械臂各项性能指标和控制精度，因此必须设计专门的实验测试系统，即复杂结构刚度测试系统。原有的复杂结构刚度测试系统通过手动卷扬机进行加载，并且依靠人工读取和记录实验数据，随着实验的进行，发现这种处理存在诸多的弊端，原因有如下几点：

(1)人工手摇加载的方案在加载时对人手动操作提出了很高的要求，即在保持很大的载荷的同时还要做到精细的调整使其达到预定值，钢丝绳刚度具有很强的非线性特征因此在测试过程中载荷不可避免的会出现一定程度的波动(约为±5N)，难以稳定测量，影响测量精度；

(2)人工读取和记录数据的方式在效率低下，另一方面人工读数和手动键入的过程不仅拖沓缓慢还必须协调配合，容易引入偶然误差，影响测试结果精度；

(3)测试任务要求在一次刚度测试实验中，同一被测元件一个方向的刚度测试结果至少有三组，每组至少采集约60个测试点，因此完整的实验流程至少包括几百次的加载卸载，实验员在多次重复测试之后容易产生疲劳，引入偶然误差的可能性大大提高。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，基于复杂结构刚度测试系统设计了一种复杂结构刚度自动化测量平台，为机械臂关节件各方向的拉压、弯曲、扭转刚度测试和精确控制提供可靠的测试数据，并可以应用于其它类型的复杂结构的多轴向刚度测试中。

本发明复杂结构刚度参数自动化测试平台，一种复杂结构刚度参数自动化测试平台，其特征在于：包括被测关节件工装平台与加载机构；

所述被测关节件工装平台包括固定钢架结构、底部工装平台、加载梁、定滑轮、定滑轮支架与钢丝绳；被测关节件底端固定安装于底部工装平台上；加载梁沿y轴设置，中部通过转接法兰与被测关节件顶端相连；加载梁沿y轴设置，两端周向均设有传感器安装位置，同时两端端面中心也设计有传感器安装位置；传感器安装位置处安装力传感器；

钢丝绳为两根，一端分别用来与加载梁两端的力传感器固定，另一端分别用来接入被测关节件两侧的加载机构，由加载机构对两根钢丝绳施加拉力，实现对被测关节件的加载；

固定钢架结构套于被测关节件外部，具有高于加载梁的顶梁，以及位于被测关节件两侧的定滑轮支架，顶梁两端以及两侧定滑轮支架上均安装有定滑轮；同时在底部工装平台上，位于被测关节件两侧；通过定滑轮改变钢丝绳对被测关节件的拉力方向。