[發明專利]六維加速度傳感器標定平臺及標定方法

有效

• 申請號: 201210138831.6
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102680739A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李成剛;尤晶晶;陳鵬;吳洪濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

1.一種六維加速度傳感器標定平臺，其特征在于：

包括水平基座、第一直線驅動機構、第二直線驅動機構；上述第一直線驅動機構和第二直線驅動機構結構相同，均由一個安裝于水平基座上的電機（5）、通過聯軸器（4）與電機輸出軸相聯的水平轉盤（1）、安裝于水平轉盤上的圓柱銷（2），安裝于水平基座上分別位于電機（5）兩側的一對水平導軌（3），安裝于該對水平導軌上的滑移平臺（6）組成；該滑移平臺（6）上還具有與水平導軌（3）垂直的水平滑槽，水平轉盤（1）上的圓柱銷（2）與該水平滑槽配合；

上述第一直線驅動機構的滑移平臺（6）固定有一支撐臺（15），支撐臺上安裝有兩個轉動機構；每個轉動機構結構相同，均由通過軸承安裝于支撐臺（15）上的轉軸（13）、固定于轉軸（13）上的齒輪（14）組成；上述兩個轉動機構中共兩個齒輪（14）它們的齒輪中心連線平行于水平導軌（3）；上述兩個轉動機構中其中一個轉動機構的轉軸上端安裝有傾角斜塊（10）和標準加速度傳感器（11），另一個轉動機構的轉軸上端安裝有傾角斜塊（10）和待標定六維加速度傳感器（12）；上述共兩個傾角斜塊（10）傾角相等；

上述第二直線驅動機構的滑移平臺（6）上固定有固定板（16），固定板（16）上安裝有調整板（8），調整板（8）上固定有與水平導軌（3）平行的齒條（7）；上述固定板上還安裝有用于調節調整板相對固定板距離的螺釘（9）。

2.根據權利要求1所述標定平臺的六維加速度傳感器標定方法，其特征在于包括以下過程：

（一）基本過程：

第一直線驅動機構的電機（5）和第二直線驅動機構的電機（5）分別以角速度ω₁、ω₂驅動相應水平轉盤（1）勻速轉動，水平轉盤（1）上的圓柱銷在所述滑移平臺（6）上的水平滑槽內移動，進而推動滑移平臺（6）沿導軌往復運動；

第一直線驅動機構的滑移平臺（6）和第二直線驅動機構的滑移平臺（6）的線位移函數分別為s₁=r₁cos(ω₁t)和s₂=r₂cos(ω₂t)，其中r₁?、r₂分別表示圓柱銷軸心與對應水平轉盤轉軸軸心在水平轉盤平面上投影的間距；

第一直線驅動機構的滑移平臺（6）和第二直線驅動機構的滑移平臺（6）的線加速度函數分別為a₁=r₁ω₁²cos(ω₁t)和a₂=r₂ω₂²cos(ω₂t)；顯然，a₁?也代表轉軸（13）軸心的線加速度，?a₂也表示齒條（7）的線加速度；

通過替換不同傾角的傾角斜塊（10）使得三個正交方向上加速度分量大小比例變化，用于獲取全面的標定信息；

（二）通過以下五種標定方式之一實現相應標定：

第一種標定方式：通過螺釘（9）調節齒條（7）和齒輪（14）間的距離，實現齒輪齒條的擬合，兩個齒輪獲得了相同大小和方向的角加速度，兩個齒輪角加速度函數為ε=(?a₁-?a₂)/?r₃=(r₁/?r₃)ω₁²cos(ω₁t)-?(r₂/?r₃)ω₂²cos(ω₂t)，其中，r₃為齒輪的節圓半徑；待標定六維加速度傳感器線加速度a=r₁ω₁²cos(ω₁t)，待標定六維加速度傳感器角加速度ε=?(r₁/?r₃)ω₁²cos(ω₁t)-?(r₂/?r₃)ω₂²cos(ω₂t)，該工作方式用于實施多頻率線加速度和角加速度的同步標定；

第二種標定方式：第一直線驅動機構中的電機正常運轉，第二直線驅動機構中的電機抱閘，即滿足ω₂=0，齒輪齒條保持擬合關系，此時標準傳感器和待標定六維加速度傳感器的加速度相同，其中待標定六維加速度傳感器的線加速度和角加速度分別為a=r₁ω₁²cos(ω₁t)、ε=?(r₁/?r₃)ω₁²cos(ω₁t)，該工作方式用于實施單頻率線加速度和角加速度的同步標定；

第三種標定方式：第一直線驅動機構中的電機正常運轉，第二直線驅動機構中的電機抱閘，使得齒輪與齒條脫離擬合關系，則標準傳感器和待標定的六維加速度傳感器的角加速度大小均為0，線加速度大小均為a=r₁ω₁²cos(ω₁t)，該工作方式用于實施線加速度的單獨標定；

第四種標定方式：第二直線驅動機構中的電機正常運轉，第一直線驅動機構中的電機抱閘，即ω₁=0，齒輪齒條保持擬合關系，此時標準傳感器和待標定的六維加速度傳感器的線加速度大小均為0，角加速度大小均為ε=?(r₂/?r₃)ω₂²cos(ω₂t)，該工作方式用于實施角加速度的單獨標定；

第五種標定方式：第一直線驅動機構和第二直線驅動機構中的電機均抱閘，即滿足???????ω₁=ω₂=0，此時標準加速度傳感器和待標定六維加速度傳感器的線加速度和角加速度均為0，該工作方式用于實施線加速度和角加速度的靜態標定。