[發明專利]一種六維力傳感器解耦及誤差計算方法

在審

• 申請號: 201510364176.X
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104931160A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 趙克轉;徐澤宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明屬于六維力傳感器設計制造技術領域，涉及一種六維力傳感器解耦及誤差計算方法。

背景技術

六維力傳感器能同時檢測三維空間的全力信息，即3個力分量和3個力矩分量，在工程實際中有廣泛的應用。當前的六維力傳感器設計上一般采用整體式結構，各輸出通道之間普遍存在比較復雜的耦合關系。如不對各通道輸出數據進行解耦，將會在一定程度上影響傳感器的測量精度。因此，消除維間耦合是提高六維力傳感器測量精度的關鍵。

關于六維力傳感器的解耦，目前并沒有統一的處理辦法。有人提出了一種基于神經網絡的解耦方法，該方法依托神經網絡的多次學習，逐步逼近最佳解耦矩陣。此種方法計算量大，比較復雜，對軟硬件要求較高，且對傳感器各維力相對誤差情況沒有明確的計算方法，其工程應用前景有待進一步觀察。還有人提出了一種正向、負向多次測量取平均值的思路進行線性解耦。此種方法需要在遞增、遞減載荷方向進行多次測量，解耦過程費時費力，不利于工程化實施。

因此，目前急需一種能夠工程化應用的高效的六維力傳感器解耦及誤差計算方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種六維力傳感器解耦及誤差計算方法，該方法可以解決目前六維力傳感器解耦方法存在的不足。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種六維力傳感器解耦及誤差計算方法，包括以下步驟：

步驟一：選擇各維力分量正負方向標定點；

步驟二：分別獨立加載F_x方向各標定點載荷，每個載荷點做6次，記錄每次測得電壓值；

步驟三：按最小二乘原理擬合步驟二中每次測量的電壓-力曲線；

步驟四：同理擬合其余維電壓-力曲線；

步驟五：計算95％置信區間電壓U的極大值和極小值；

步驟六：統計整理實驗數據，得到矩陣A和B。

進一步，本方法具體包括以下步驟：

1)按最小二乘法原理，六維力傳感器分別單獨加載各外力分量(F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z)時，各力分量與電橋輸出電壓之間的線性回歸方程為：

U_ij＝a_ijF+b_ij?(i,j＝1,2,…,6)???(1)；

2)確定各力分量(F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z，)的正負對稱方向的加載數目n及大小；