[发明专利]基于装载机测试实验台的力传感器设置方法及作业阻力测试方法

权利要求书

1.一种装载机前端工作部件测试的力传感器设置方法，其特征在于包括以下步骤：

A、设定相互平行的固定板(6)和快速连接板(7)，所述的固定板(6)的后壁和快速连接板(7)的前壁之间通过n个三维力传感器(17)连接；n＝3-6，n的取值根据安装刚度要求而确定；

所述的固定板(6)的前壁上安装装载机前端工作部件，所述的装载机前端工作部件由铲斗、动臂、以及配套的液压缸组成；

所述的快速连接板(7)的后壁与台车(1)相连接，所述的台车(1)能够直线运动并能够提供装载机前端工作部件所需的动力；

B、在固定板的后壁上预排布设置n个三维力传感器，然后用三坐标测量仪对三维力传感器预排布的位置进行初步测量，每个三维力传感器的位置对应一个坐标，一共有3n个未知数：

x₁、y₁、z₁、x₂、y₂、z₂、x₃、y₃、z₃、x₄、y₄、z₄…x_n、y_n、z_n；

C、用压力提供装置施加压力在装载机前端工作部件上，并记录压力大小、方向、作用点，各个三维力传感器可以直接显示出测试点处受到的三轴方向上的受力，然后通过力矩的平衡公式计算，从而对各个预排布的三维力传感器进行位置标定，力矩的平衡公式如下式所示：

式中:G为系统自身重力，F为压力提供装置所施加的压力，M为外载荷简化后产生的力矩，r_i为施力点到传感器测试点的力矩，n为传感器的个数。

2.如权利要求1所述的装载机前端工作部件测试的力传感器设置方法，其特征在于：

所述的步骤C中三维力传感器的位置标定过程为：利用带有三维力传感器的液压缸作为压力提供装置，该三维力传感器能够测量压力的大小、方向，当第1次施加压力时，取三维力传感器本身的坐标系为基础坐标系，通过该基础坐标系，测试出第一组各个三维传感器的测试数据，后续继续通过液压缸给予施力，施加力的次数为m次，每改变一个施加力的位置，用坐标测量仪测出坐标的相对变化值，每施加一次受力可以得到n个三维力传感器显示出n组x、y、z方向上的受力：

f_x1、f_y1、f_z1、f_x2、f_y2、f_z2、f_x3、f_y3、f_z3、f_x4、f_y4、f_z4、…f_xn、f_yn、f_zn；

第m次施加力的力矩平衡公式如下式：

其中，第1次施加力时R₀为0，因为第1次施加的外力过原点，R₀＝0，施加外力的次数m大于等于传感器的个数n，并且要求施加力的位置不能重合；

根据公式1可得到：

校合：∑F＝0，∑F代表整体所受合力；

∑M＝0得：

M_T＝r₁×F₁+r₂×F₂+r₃×F₃+r₄×F₄+…+r_N×F_N＝0；

从而对测试点进行精确定位标定，最后获得:

X＝(x₁、y₁、z₁、x₂、y₂、z₂、x₃、y₃、z₃、x₄、y₄、z₄…x_n、y_n、z_n)。