[發(fā)明專利]一種六維力傳感器標定裝置及標定方法

有效

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• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110631765B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 李云;馬珂幸;姚舉祿;黃肖飛;戴振東
• 申請（專利權）人: 南京神源生智能科技有限公司;南京溧航仿生產業(yè)研究院有限公司
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 南京擎天知識產權代理事務所(普通合伙) 32465
• 代理人: 涂春春

本發(fā)明公開了一種六維力傳感器標定裝置，包括機架、加載裝置、回轉裝置和移動平臺，機架置于地面之上，加載裝置裝于機架內，移動平臺安裝在機架頂部上，回轉裝置安裝在移動平臺上，待測傳感器安裝在回轉裝置上，待測傳感器與加載裝置之間通過傳感器加載桿連接；本標定裝置，加載裝置通過電機驅動可以對待測傳感器進行自動加載砝碼。可以提高標定效率。一種六維力傳感器標定方法，本標定方法，在標定時待測傳感器的受力點均位于待測傳感器的中心面，進一步提高了標定的精度。

技術領域

本發(fā)明涉及六維力傳感器，具體的說是一種六維力傳感器標定裝置及標定方法。

背景技術

六維力傳感器能夠同時檢測三維空間的全力信息，即三維力信息( Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z)和三維力矩信息(Mx，My，Mz)，主要應用在力及力矩位置控制場合，如輪廓跟蹤、精密裝配、雙手協(xié)調、試驗系統(tǒng)中的六維力信息檢測等。

傳感器的測量精度是評定傳感器最重要的性能指標之一，其誤差包括隨機誤差和系統(tǒng)誤差。對于六維力傳感器來說，其隨機誤差主要是由內部信號處理電路、量化誤差、外界干擾等因素引起；系統(tǒng)誤差則主要是由標定系統(tǒng)的標定精度所決定，六維力傳感器由于其本身機械結構的復雜性，以及傳感器在制造、粘貼應變片等加工工藝環(huán)節(jié)存在誤差，傳感器的各輸入輸出通道之間存在相互耦合的問題，需要通過標定確定各個方向輸入輸出的耦合關系，計算其耦合矩陣，并通過解耦補償各維之間耦合帶來的影響。因此傳感器標定裝置的設計和標定方法的研究至關重要，其標定精度將直接影響其使用時的測量精度。

六維力傳感器的標定就是通過對六維力傳感器施加空間坐標系中獨立的力／力矩，或是線性無關的多個力／力矩，讀取六維力傳感器在各種狀態(tài)下標定時的輸出，計算得到解耦矩陣。根據(jù)實際應用需求，六維力傳感器的標定分為靜態(tài)標定和動態(tài)標定，靜態(tài)標定主要用于檢測傳感器的靜態(tài)性能指標，如靜態(tài)靈敏度、非線性、回差、重復性等；動態(tài)標定主要用于檢測傳感器的動態(tài)特性，如動態(tài)靈敏度、頻率響應和固有頻率等。

目前六維力傳感器靜態(tài)標定所采用的加載方式主要有測力環(huán)式和砝碼式兩種。其中測力環(huán)式加載采用頂桿方式，由測力環(huán)讀出加載力值，這種加載允許有較大的加載力，但讀數(shù)精度較低，高精度的測力環(huán)則價格昂貴。砝碼式標定是采用等級砝碼提供標準加載力，直接用等級砝碼作為基準，力值精度較高，在中等量程、小量程六維力傳感器的標定中使用比較普遍。

發(fā)明內容

針對以上現(xiàn)有技術的缺點，提出一種六維力傳感器標定裝置，通過電機驅動可以對待測傳感器進行自動加載砝碼。可以提高標定效率。

具體的技術方案，一種六維力傳感器標定裝置，包括機架、加載裝置、回轉裝置和移動平臺，機架置于地面之上，加載裝置裝于機架內，移動平臺安裝在機架頂部上，回轉裝置安裝在移動平臺上，待測傳感器安裝在回轉裝置上，待測傳感器與加載裝置之間通過傳感器加載桿連接；

加載裝置包括加載固定架、加載桿、驅動機構、傳動機構和砝碼加載裝置，加載固定架水平設置，加載固定架的兩端都安裝在機架上，砝碼加載裝置安裝在加載固定架上且位于機架內部，驅動機構位于砝碼加載裝置的下方，傳動機構一端連接驅動機構的輸出，傳動機構另一端連接砝碼加載裝置；加載桿一端連接砝碼加載裝置，加載桿另一端連接傳感器加載桿；

移動平臺包括X方向移動平臺和Y方向移動平臺，X方向移動平臺和Y方向移動平臺連接，X方向移動平臺安裝在機架頂部；回轉裝置安裝在Y方向移動平臺上，回轉裝置包括豎直座、第一軸座、第二軸座、回轉平臺和傳感器固定板，豎直座的底部安裝Y方向移動平臺上，第一軸座貼合豎直座的一側平面安裝，在第一軸座上安裝一根水平旋轉軸，第二軸座套在水平旋轉軸上并可繞水平旋轉軸轉動，回轉平臺安裝在第二軸座上，回轉平臺的回轉軸與第一軸座上的水平旋轉軸垂直，傳感器固定板安裝在回轉平臺上，待測傳感器安裝在傳感器固定板上，待測傳感器上的中心孔與回轉平臺的回轉軸同心，傳感器加載桿安裝在待測傳感器上；