[發(fā)明專利]一種鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911364253.6
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111089673B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉金國;柳鑫恩;張榮鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明涉及信號測量領(lǐng)域，具體說是一種鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量方法,其實現(xiàn)基于一種鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：機(jī)械固定平臺、變送器、S型力傳感器、信號調(diào)理器、應(yīng)變片、惠通斯電橋、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)；所述機(jī)械固定平臺，用于安裝鎖緊釋放機(jī)構(gòu)；本申請可以實現(xiàn)對應(yīng)變信號、接觸力等信號的采集、顯示、存儲、擬合操作，根據(jù)擬合出來的應(yīng)變與接觸力的關(guān)系，在測試條件下推導(dǎo)接觸力的變化，間接實現(xiàn)對鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力的測量。靈活性較高，不受傳統(tǒng)應(yīng)變儀功能單一、模塊化的限制。對于應(yīng)變信號的采集，不僅可以用于鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量的標(biāo)定主體，還可以用于夾持力的測量與標(biāo)定，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號測量領(lǐng)域，具體說是一種鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量方法。

背景技術(shù)

鎖緊釋放機(jī)構(gòu)用于航空航天零部件、機(jī)械臂的鎖緊與釋放，可以用于水下武器和機(jī)械設(shè)備等裝置的鎖緊與釋放，還可以用工業(yè)現(xiàn)場中部分零部件的抓取、鎖定、移動等方向。

在鎖緊與釋放技術(shù)研究的過程中，接觸力測量是一個非常重要的部分。接觸力的測量，首先保障對于目標(biāo)零件的鎖緊的程度，因為只有接觸面有一定的接觸力，才能確定鎖緊成功，保障鎖緊的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)中在釋放的過程到中，由于長時間的接觸，接觸面吸附在一起，產(chǎn)生太大的力，或者釋放過程釋放機(jī)構(gòu)的移動過快，造成釋放目標(biāo)的不穩(wěn)定性，或者一定的接觸力下迅速釋放等等，都需要對接觸力進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

接觸力的測量，不僅僅應(yīng)用于鎖緊與釋放零部件，例如夾持力的測量，也屬于相關(guān)的研究領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)機(jī)器人手夾持力、切削力，零部件的移動與安放，都需要對力進(jìn)行測量，即要保障固定，又不至于損壞零件，就需要對鎖緊力、夾持力等等進(jìn)行精準(zhǔn)度的測量。

針對以上情況，結(jié)合鎖緊釋放機(jī)構(gòu)本身機(jī)械結(jié)構(gòu)，搭建接觸力測量裝置，基于LabVIEW開發(fā)數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，實現(xiàn)鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力的測量，并且該套系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)其它相關(guān)夾持力的測量，可以用空間抓取、水下機(jī)器人投放、武器發(fā)射等等領(lǐng)域，為機(jī)器人末端力的控制與測量提供了重要的參考。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足進(jìn)行研究及改進(jìn)，提供了基于標(biāo)準(zhǔn)接觸力信號標(biāo)定應(yīng)變信號的方法，設(shè)計鎖緊釋放機(jī)構(gòu)機(jī)械固定平臺，同時搭建數(shù)據(jù)采集裝置和開發(fā)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對鎖緊釋放機(jī)構(gòu)懸臂梁對接觸力等信號的采集、顯示、存儲、擬合等等操作，根據(jù)擬合出來的應(yīng)變與接觸力的關(guān)系，在測試條件下推導(dǎo)接觸力的變化，間接實現(xiàn)對鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力的測量。與傳統(tǒng)應(yīng)變分析儀不同，該采集系統(tǒng)靈活性較高，不受傳統(tǒng)應(yīng)變儀功能單一、模塊化的限制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn)：一種鎖緊釋放機(jī)構(gòu)接觸力測量系統(tǒng)，包括機(jī)械固定平臺、變送器、S型力傳感器、信號調(diào)理器、應(yīng)變片、惠通斯電橋、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)；

所述機(jī)械固定平臺，用于安裝鎖緊釋放機(jī)構(gòu)；

所述S型力傳感器，用于測量鎖緊釋放機(jī)構(gòu)與鎖緊釋放目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)信號，轉(zhuǎn)換、放大成標(biāo)準(zhǔn)力的信號，發(fā)送給數(shù)據(jù)采集卡；

所述應(yīng)變片，用于測量鎖緊釋放機(jī)構(gòu)懸臂的形變產(chǎn)生的應(yīng)變信號；

所述惠通斯電橋，用于將應(yīng)變片測量的阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓信號；

所述信號調(diào)理器，用于對電壓信號進(jìn)行放大；

所述數(shù)據(jù)采集卡，用于采集傳感器的輸出信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，用于對惠通斯電橋參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)的采集，處理，擬合分析及儲存。

所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)包括，參數(shù)設(shè)置區(qū)，數(shù)據(jù)采集區(qū)，數(shù)據(jù)儲存區(qū)，數(shù)據(jù)顯示區(qū)，數(shù)據(jù)處理區(qū)，數(shù)據(jù)分析區(qū)、數(shù)據(jù)提示區(qū)及打印模塊；

所述參數(shù)設(shè)置區(qū)，用于對惠通斯電橋的參數(shù)進(jìn)行選擇；