[发明专利]一种六维力传感器静、动态标定装置及其标定方法

说明书

本发明公开了一种六维力传感器静、动态标定装置及其标定方法，涉及静、动态性能测试技术领域，包括转动安装于标定试验台上的竖向力加载轴、纵向力矩加载轴、横向力矩加载轴、竖向力矩加载轴、转向轴，转动安装于底板上一个或两个加载工位轴，以及钢丝绳和砝码；底板上仅设一个加载工位轴时，标定试验台上还转动安装有三个单工位转向轴。本发明通过悬挂砝码对六维力传感器施加负阶跃激励，以实现六维力传感器的标定，整个标定过程中只需要一个或两个加载工位即可实现六维力传感器三向力和三向力矩的静、动态标定，相较于现有技术大大减少了加载工位的数量，简化了标定工作，具有结构紧凑、使用便捷的优点。

技术领域

本发明涉及静、动态性能测试技术领域，具体涉及一种六维力传感器的静、动态标定装置及其标定方法。

背景技术

随着工业朝着智能化、高速化发展，需要准确测定获取动态力的场合越来越多，采用六维力传感器测量空间力系（Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz）已经被广泛应用于各个领域。动态力的测量精度与六维力传感器动态参数的获取密切相关，因此，确定一个动态标定装置以及标定方法是获取六维力传感器动态参数的关键环节。

目前，常用的动态测试方法主要有阶跃力法、正弦力法和脉冲力法。阶跃力法通过激波管或者悬挂砝码施加正阶跃力或负阶跃力，其中以最为常用的采用悬挂施加一负阶跃力的方法具有较好的重复性，但该方法加载工位多，实验效率低，力矩加载复杂，且实验标定装置的尺寸较大，弹性体响应信号采用非接触测量方式难以获得，人为操作误差大。正弦力法采用扫频激振对六维力传感器进行动态标定，虽有较好的信噪比，但需要安装附加质量以产生惯性力/力矩。采用力锤对六维力传感器施加脉冲力操作方便、不受试验场所限制，但是脉冲力的大小、方向和作用点难以保证，敲击时容易产生连击现象，不能实现纯力矩加载，且重复性、准确性较差。

通过现有技术检索，存在以下已知的技术方案：

现有技术1：

申请号：CN201510232268.2，申请日：2015.05.08，公开（公告）日：2015.12.23，该现有技术公开了一种六维力传感器标定方法，在该方法中采用了一种六维力传感器标定装置，该方法包括如下步骤：1)校准标定装置；2)在Fx方向加载；3)在Fy方向加载；4)在Fz方向加载；5)对六维力传感器Mx方向进行加载；6)对六维力传感器My方向进行加载；7)对六维力传感器Mz方向进行加载。该六维力传感器标定方法能够对六维力传感器各维依次进行准确加载，通过对加载实验数据进行分析，获得其静态性能指标，最后对产生误差的原因进行分析，对于六维力传感器设计改进有着重要意义；同时该标定方法为建立六维力传感器计量标准和量值溯源提供参考。

但该现有技术的标定精度很难保证，且不易实现三个力矩方向的动态加载。

现有技术2：申请号：CN201911044282.4，申请日：2019.10.30，公开（公告）日：2019.12.31，该现有技术公开了一种六维力传感器标定装置，包括机架、加载装置、回转装置和移动平台，机架置于地面之上，加载装置装于机架内，移动平台安装在机架顶部上，回转装置安装在移动平台上，待测传感器安装在回转装置上，待测传感器与加载装置之间通过传感器加载杆连接；本标定装置，加载装置通过电机驱动可以对待测传感器进行自动加载砝码。可以提高标定效率。一种六维力传感器标定方法，本标定方法，在标定时待测传感器的受力点均位于待测传感器的中心面，进一步提高了标定的精度。

但该现有技术的加载装置结构复杂，且需要调整待测传感器的姿态以实现各维力/力矩的加载，一定程度增加标定过程的复杂度，降低实验效率。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上现有技术的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种六维力传感器静、动态标定装置及其标定方法。