一種六維力傳感器標(biāo)定裝置制造方法
【專利摘要】一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，它涉及一種標(biāo)定裝置，具體涉及一種六維力傳感器標(biāo)定裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序繁瑣、體積較大、裝配調(diào)試?yán)щy，且無法實現(xiàn)各個方向的單維力單獨加載的問題。本發(fā)明的工作平臺固定安裝在主體框架的上表面上，第一立柱和第二立柱并排平行設(shè)置在工作平臺的上表面上，所述橫梁支架組件、第一立柱、第二立柱組成一個門字形框架，五個滑輪沿所述橫梁支架組件長度方向呈一字型等間距安裝在橫梁支架組件上，傳感器固定法蘭安裝在工作平臺上表面的中部，傳感器安裝在傳感器固定法蘭上，加載盤安裝在傳感器上，兩個所述彎矩加載系統(tǒng)沿傳感器固定法蘭對稱設(shè)置。本發(fā)明用于六維力傳感器標(biāo)定實驗。
【專利說明】一種六維力傳感器標(biāo)定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種標(biāo)定裝置，具體涉及一種六維力傳感器標(biāo)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]六維力傳感器是一種能夠同時感知空間笛卡爾坐標(biāo)系中的三維力信息和三維力矩信息的傳感器。廣泛應(yīng)用與機器人、工業(yè)化、航空航天、國防建設(shè)等領(lǐng)域。六維力傳感器由于制造、裝配、貼片誤差及電路噪聲干擾等影響，需要通過標(biāo)定實驗來檢測六維力傳感器的實際性能指標(biāo)，目的在于確定輸入與輸出之間的關(guān)系。標(biāo)定裝置在六維力傳感器的整個研制過程中起著至關(guān)重要的作用。標(biāo)定裝置的精度直接決定著六維力傳感器的精度，標(biāo)定裝置的操作難易直接決定著標(biāo)定實驗的工作強度及工作效率。目前，六維力傳感器標(biāo)定裝置有如下幾種方式:專利號為CN102749168A的專利，公布了一種無耦合六維力傳感器的組合式標(biāo)定裝置，通過采用組合式方法以實現(xiàn)不同方向的標(biāo)定，裝置復(fù)雜，工序繁雜，專利號為CN102279077A的專利，公布了一種雙力源六維力傳感器標(biāo)定裝置，可以通過成對布置力源以實現(xiàn)多方向載荷輸出，體積較大，裝配調(diào)試?yán)щy，專利CN101226095A，公布了一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，為采用四千斤頂式的標(biāo)定裝置，無法實現(xiàn)各個方向的單維力的單獨加載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序繁瑣、體積較大、裝配調(diào)試?yán)щy，且無法實現(xiàn)各個方向的單維力單獨加載的問題，進而提出一種六維力傳感器標(biāo)定裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括主體框架、工作平臺、第一立柱、第二立柱、橫梁支架組件、加載盤、傳感器固定法蘭、兩個扭矩加載系統(tǒng)、兩個彎矩加載系統(tǒng)和五個滑輪，工作平臺是正方形板體，工作平臺固定安裝在主體框架的上表面上，第一立柱和第二立柱并排平行設(shè)置在工作平臺的上表面上，且第一立柱沿長度方向的中心線和第二立柱沿長度方向的中心線均與工作平臺的上表面垂直，所述橫梁支架組件的一端與第一立柱的上端連接，所述橫梁支架組件的另一端與第二立柱的上端連接，所述橫梁支架組件、第一立柱、第二立柱組成一個門字形框架，所述門字形框架的兩側(cè)分別各設(shè)有一個所述扭矩加載系統(tǒng)，且一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第一立柱，另一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第二立柱，五個滑輪沿所述橫梁支架組件長度方向呈一字型等間距安裝在橫梁支架組件上，傳感器固定法蘭安裝在工作平臺上表面的中部，且傳感器固定法蘭位于所述門字形框架的正下方，傳感器安裝在傳感器固定法蘭上，加載盤安裝在傳感器上，兩個所述彎矩加載系統(tǒng)沿傳感器固定法蘭對稱設(shè)置，且兩個所述彎矩加載系統(tǒng)分別位于所述門字形框架的兩側(cè)。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過改變扭矩加載系統(tǒng)、彎矩加載系統(tǒng)的位置，實現(xiàn)各方向作用力的單獨加載，及Fx、Fy的圓周加載，進而可以系統(tǒng)的了解整個傳感器的耦合情況；本發(fā)明裝配簡單易行，為六維力傳感器的解耦提供了便利?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是圖1的左視圖，圖3是圖1的俯視圖，圖4是本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式,本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置包括主體框架1、工作平臺2、第一立柱3、第二立柱4、橫梁支架組件、加載盤
5、傳感器固定法蘭6、兩個扭矩加載系統(tǒng)、兩個彎矩加載系統(tǒng)和五個滑輪7，工作平臺2是正方形板體，工作平臺2固定安裝在主體框架I的上表面上，第一立柱3和第二立柱4并排平行設(shè)置在工作平臺2的上表面上，且第一立柱3沿長度方向的中心線和第二立柱4沿長度方向的中心線均與工作平臺2的上表面垂直，所述橫梁支架組件的一端與第一立柱3的上端連接，所述橫梁支架組件的另一端與第二立柱4的上端連接，所述橫梁支架組件、第一立柱3、第二立柱4組成一個門字形框架，所述門字形框架的兩側(cè)分別各設(shè)有一個所述扭矩加載系統(tǒng)，且一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第一立柱3，另一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第二立柱4，五個滑輪7沿所述橫梁支架組件長度方向呈一字型等間距安裝在橫梁支架組件上，傳感器固定法蘭6安裝在工作平臺2上表面的中部，且傳感器固定法蘭6位于所述門字形框架的正下方，傳感器安裝在傳感器固定法蘭6上，加載盤5安裝在傳感器上，兩個所述彎矩加載系統(tǒng)沿傳感器固定法蘭6對稱設(shè)置，且兩個所述彎矩加載系統(tǒng)分別位于所述門字形框架的兩側(cè)。
[0008]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置的橫梁支架組件包括兩個橫梁8和五個轉(zhuǎn)軸9，兩個橫梁8并排平行設(shè)置，五個轉(zhuǎn)軸9沿兩個橫梁8長度方向等間距設(shè)置在兩個橫梁8之間，每個轉(zhuǎn)軸9分別各套裝一個滑輪7。
[0009]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，可以避免因摩擦力帶來的標(biāo)定誤差。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0010]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置的每個所述扭矩加載系統(tǒng)包括扭矩支架10、扭矩滑輪11、扭矩滑輪軸12和扭矩架支柱13，扭矩支架10通過扭矩架支柱13安裝在工作平臺2的上表面上，扭矩滑輪軸12安裝在扭矩支架10上，扭矩滑輪11套裝在扭矩滑輪軸12上。
[0011]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使得扭矩加載系統(tǒng)拆卸方便且具有非常高的標(biāo)定精度。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置的每個所述彎矩加載系統(tǒng)包括彎矩支架14、彎矩滑輪15、彎矩滑輪軸16和彎矩架支柱17，彎矩支架14通過彎矩架支柱17安裝在工作平臺2的上表面上，彎矩滑輪軸16安裝在彎矩支架14上，彎矩滑輪15套裝在彎矩滑輪軸16上。
[0013]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使得彎矩加載系統(tǒng)拆卸方便且具有非常高的標(biāo)定精度。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0014]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置還包括第一斜梁組件18和第二斜梁組件19，第一斜梁組件18和第二斜梁組件19均是由兩根斜梁并排平行組成的，第一斜梁組件18的兩端分別與第一立柱3和橫梁支架組件連接，第二斜梁組件19的兩端分別與第二立柱4和橫梁支架組件連接。
[0015]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使門字形框架更加牢固不易變形。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一、二、三或四相同。
[0016]【具體實施方式】六:結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置的加載盤5上表面的中部設(shè)有加載帽20，加載盤5的邊緣均布設(shè)有十二個加載吊環(huán)21。
[0017]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，可以實現(xiàn)豎直向上的力Fz的標(biāo)定。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】五相同。
[0018]工作原理
[0019]本發(fā)明進行六維力傳感器標(biāo)定實驗的具體步驟如下:
[0020]步驟一、以傳感器的幾何中心為零點，以過零點并平行于工作平臺2的上表面為x、y軸所在平面，建立三維直角坐標(biāo)系，標(biāo)定Fx方向力:將尼龍繩的一端固定在相應(yīng)的加載吊環(huán)21上，然后將尼龍繩繞在相應(yīng)的彎矩滑輪15上，尼龍繩的另一端通過工作平臺2上的圓形通孔系在砝碼上，依次增加砝碼，完成X正方向力的標(biāo)定；同理可完成X負(fù)方向力的標(biāo)定。
[0021]步驟二、標(biāo)定Fy方向力:將尼龍繩的一端固定在相應(yīng)的加載吊環(huán)21上，然后將尼龍繩繞在相應(yīng)的彎矩滑輪15上，尼龍繩的另一端通過工作平臺2上相應(yīng)的通孔與砝碼連接，依次增加砝碼，完成Y正方向力的標(biāo)定；同理可完成Y負(fù)方向力的標(biāo)定。
[0022]步驟三、標(biāo)定Fz方向力:將尼龍繩的一端固定在加載帽20上，然后尼龍繩繞在兩個橫梁8之間滑輪7上，尼龍繩的另一端與砝碼連接，依次增加砝碼，完成Z正方向力的標(biāo)定；將加載帽20去掉，然后直接在加載盤5上依次加載砝碼，完成Z負(fù)方向力的標(biāo)定；
[0023]步驟四、標(biāo)定Mx方向力矩:將尼龍繩的一端固定在相應(yīng)的加載吊環(huán)21上，然后尼龍繩垂直繞在兩個橫梁8之間的滑輪7上，尼龍繩的另一端與砝碼連接，將對稱的加載吊環(huán)21拆卸下來固定在加載盤5的下表面上，然后將另一根尼龍繩的一端固定在這個加載吊環(huán)21上，另一根尼龍繩的另一端穿過工作平臺2上的通孔與砝碼連接，完成Mx正方向力矩的標(biāo)定，只需將Mx正方向力矩標(biāo)定的方式進行對稱變換即可實現(xiàn)對Mx負(fù)方向的力矩標(biāo)定；
[0024]步驟五、標(biāo)定My方向力矩:將第一立柱3、第二立柱4、橫梁支架組件、第一斜梁組件18、第二斜梁組件19、五個滑輪7旋轉(zhuǎn)90°，并將彎矩加載系統(tǒng)固定在橫梁支架組件的下方的工作平臺2上，將尼龍繩的一端固定在相應(yīng)的加載吊環(huán)21上，尼龍繩的另一端與砝碼連接，將對稱的加載吊環(huán)21拆卸下來固定在加載盤5的下表面上，然后用另一根尼龍繩的一端固定在這個加載吊環(huán)21上，另一端通過工作平臺2上的通孔與砝碼連接，進行加載并完成My正方向力矩的標(biāo)定，將My正方向力矩標(biāo)定的方式進行對稱變換即可實現(xiàn)My負(fù)方向力矩的標(biāo)定；
[0025]步驟六、標(biāo)定Mz方向力矩:將將兩個尼龍繩的一端與相對稱的兩個加載吊環(huán)21連接，每個尼龍繩纏繞在相對應(yīng)的扭矩滑輪11上，每個尼龍繩的另一端分別與砝碼連接，依次增加砝碼，完成Mz方向的正方向力矩的標(biāo)定，重新固定扭矩加載系統(tǒng)，按照上述步驟即可實現(xiàn)Mz負(fù)方向力矩的標(biāo)定。
[0026]對Fxy進行圓周加載時,首先將固定彎矩支架14固定在Fx軸的正方向上,再將尼龍繩的一端固定在相應(yīng)的加載吊環(huán)21上，然后將尼龍繩繞在彎矩滑輪15上，尼龍繩的另一端穿過工作平臺2上的通孔與砝碼連接，依次增加砝碼完成X軸正方向力的標(biāo)定，把彎矩支架14沿X軸正方向旋轉(zhuǎn)30°并固定，重復(fù)上述步驟，完成與X軸30°時Fx、Fy的標(biāo)定，依次類推，完成沿整個圓周的Fxy的標(biāo)定。
【權(quán)利要求】
1.一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置包括主體框架(I)、工作平臺(2)、第一立柱(3)、第二立柱(4)、橫梁支架組件、加載盤(5)、傳感器固定法蘭(6)、兩個扭矩加載系統(tǒng)、兩個彎矩加載系統(tǒng)和五個滑輪(7)，工作平臺(2)是正方形板體，工作平臺(2)固定安裝在主體框架(I)的上表面上，第一立柱(3)和第二立柱(4)并排平行設(shè)置在工作平臺(2)的上表面上，且第一立柱(3)沿長度方向的中心線和第二立柱(4)沿長度方向的中心線均與工作平臺(2)的上表面垂直，所述橫梁支架組件的一端與第一立柱(3)的上端連接，所述橫梁支架組件的另一端與第二立柱(4)的上端連接，所述橫梁支架組件、第一立柱(3)、第二立柱(4)組成一個門字形框架，所述門字形框架的兩側(cè)分別各設(shè)有一個所述扭矩加載系統(tǒng)，且一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第一立柱(3)，另一個所述扭矩加載系統(tǒng)靠近第二立柱(4)，五個滑輪(7)沿所述橫梁支架組件長度方向呈一字型等間距安裝在橫梁支架組件上，傳感器固定法蘭(6)安裝在工作平臺(2)上表面的中部，且傳感器固定法蘭(6)位于所述門字形框架的正下方，傳感器安裝在傳感器固定法蘭(6)上，力口載盤(5)安裝在傳感器上，兩個所述彎矩加載系統(tǒng)沿傳感器固定法蘭(6)對稱設(shè)置，且兩個所述彎矩加載系統(tǒng)分別位于所述門字形框架的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:所述橫梁支架組件包括兩個橫梁(8)和五個轉(zhuǎn)軸(9)，兩個橫梁(8)并排平行設(shè)置，五個轉(zhuǎn)軸(9)沿兩個橫梁(8)長度方向等間距設(shè)置在兩個橫梁(8)之間，每個轉(zhuǎn)軸(9)分別各套裝一個滑輪(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:每個所述扭矩加載系統(tǒng)包括扭矩支架(10)、扭矩滑輪(11)、扭矩滑輪軸(12)和扭矩架支柱(13)，扭矩支架(10)通過扭矩架支柱(13)安裝在工作平臺(2)的上表面上，扭矩滑輪軸(12)安裝在扭矩支架(10)上，扭矩滑輪(11)套裝在扭矩滑輪軸(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:每個所述彎矩加載系統(tǒng)包括彎矩支架(14)、彎矩滑輪(15)、彎矩滑輪軸(16)和彎矩架支柱(17)，彎矩支架(14)通過彎矩架支柱(17)安裝在工作平臺(2)的上表面上，彎矩滑輪軸(16)安裝在彎矩支架(14)上，彎矩滑輪(15)套裝在彎矩滑輪軸(16)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置還包括第一斜梁組件(18)和第二斜梁組件(19)，第一斜梁組件(18)和第二斜梁組件(19)均是由兩根斜梁并排平行組成的，第一斜梁組件(18)的兩端分別與第一立柱(3)和橫梁支架組件連接，第二斜梁組件(19)的兩端分別與第二立柱(4)和橫梁支架組件連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種六維力傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于:加載盤(5)上表面的中部設(shè)有加載帽(20)，加載盤(5)的邊緣均布設(shè)有十二個加載吊環(huán)(21)。
【文檔編號】G01L25/00GK103528755SQ201310532717
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】孫永軍, 劉伊威, 劉宏, 鄒添, 倪風(fēng)雷, 胡志勇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)