[發明專利]一種鎖緊釋放機構接觸力測量方法

有效

• 申請號: 201911364253.6
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111089673B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉金國;柳鑫恩;張榮鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種鎖緊釋放機構接觸力測量方法，其實現基于一種鎖緊釋放機構接觸力測量系統，該系統包括：機械固定平臺、變送器、S型力傳感器、信號調理器、應變片、惠通斯電橋、數據采集卡、數據采集及分析系統；

所述機械固定平臺，用于安裝鎖緊釋放機構；

所述S型力傳感器，用于測量鎖緊釋放機構與鎖緊釋放目標零件之間的接觸力；

所述變送器，用于將來自S型力傳感器的非標準信號，轉換、放大成標準力的信號，發送給數據采集卡；

所述應變片，用于測量鎖緊釋放機構懸臂的形變產生的應變信號；

所述惠通斯電橋，用于將應變片測量的阻值變化轉換為電壓信號；

所述信號調理器，用于對電壓信號進行放大；

所述數據采集卡，用于采集傳感器的輸出信號發送至數據采集系統；

所述數據采集及分析系統，用于對惠通斯電橋參數的設置和數據的采集，處理，擬合分析及儲存；

所述數據采集及分析系統包括，參數設置區，數據采集區，數據儲存區，數據顯示區，數據處理區，數據分析區、數據提示區及打印模塊；

所述參數設置區，用于對惠通斯電橋的參數進行選擇；

所述數據采集區，用于對數據采集卡采集的接觸力信號和電壓信號進行采集；

所述數據儲存區，用于將實時采集的數據進行儲存；

所述數據顯示區，用于對實時數據進行實時顯示；

所述數據處理區，用于對采集的實時數據進行濾波、拆分為接觸力數據和應變數據；

所述數據分析區，用于對多種數據進行擬合分析得出數據之間的關系；

所述數據提示區，用于對超出設定范圍的信號進行提示、報警；

所述機械固定平臺，包括底板(1)、擋板(2)及連接節(4)；

所述擋板(2)安裝在底板(1)上，S型傳感器(3)安裝于擋板(2)表面，所述連接節(4)通過螺紋與S型傳感器(3)相連接；所述S型傳感器(3)與變送器的輸入端通過航空插頭相連接，所述變送器輸出端與所述數據采集卡相連接；

所述鎖緊釋放機構，通過螺釘固定安裝在機械固定平臺，所述應變片粘貼在鎖緊釋放機構后端懸臂梁上；所述鎖緊釋放機構通過滑塊移動，鎖緊釋放機構前端與所述連接節(4)相互鎖緊或釋放；

所述連接節(4)上端為45度凹形面，下端制成M6的螺栓，所述連接節的上端與鎖緊釋放機構前端對接；

其特征在于，包括以下步驟：

1)構建接觸力擬合模型：

通過數據采集及分析系統設置惠通斯電橋的參數；

控制鎖緊釋放機構產生運動對目標零件進行鎖緊；

鎖緊過程中，對鎖緊釋放機構與連接節之間的接觸力進行測量；

鎖緊釋放機構后端懸臂梁產生形變，通過應變片的變化轉換成電阻的變化，通過惠通斯電橋轉換成表示應變的電壓信號；

數據采集區對應變信號和接觸力進行采集，并同時傳遞給數據處理區進行濾波處理存儲和數據儲存區進行儲存；

通過數據分析區，將接觸力數據作為輸出信號，應變數據作為輸入信號，對輸入輸出信號進行擬合，得出接觸力擬合模型；

2)僅采用通過應變片獲取的應變數據，結合應變信號與接觸力信號的關系，將應變信號輸入至接觸力擬合模型，得到相應的接觸力數據，實現接觸力的測量。

2.根據權利要求1的一種鎖緊釋放機構接觸力測量方法，其特征在于，

所述數據顯示區對數據實時顯示，打印模塊對重要參數、圖表以及分析結果進行打印紙質材料備份。

3.根據權利要求1的一種鎖緊釋放機構接觸力測量方法，其特征在于，采用最小二乘法的方法進行擬合求解，包括以下步驟：

測量過程中共有m個數據點，畫出m個數據點的直角坐標圖像獲得每個數據的x和y對應關系，即接觸力擬合模型：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+...+a_kxⁿ

其中，x為應力數據，y為接觸力數據，a₀～a_k為擬合得到的系數，m為輸入輸出的所有數據點數的總個數m＝1～k，n為多項式擬合階次的最高階次。