本發(fā)明涉及一種力傳感器的標(biāo)定技術(shù)，特別涉及一種三維力傳感器標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

三維力傳感器是一種能夠同時(shí)測(cè)量三個(gè)方向的力的傳感器，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動(dòng)控制、工業(yè)制造、土木工程等等領(lǐng)域。傳感器標(biāo)定是檢驗(yàn)力傳感器精度及性能的重要手段，標(biāo)定裝置的精度決定著力傳感器標(biāo)定結(jié)果的精度，標(biāo)定結(jié)果是評(píng)價(jià)傳感器優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一，因此，力傳感器標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)十分重要。

隨著多維力傳感器的發(fā)展，多維力傳感器標(biāo)定裝置也逐漸發(fā)展起來(lái)，尤其是六維力傳感器標(biāo)定裝置，該類標(biāo)定裝置具有同時(shí)標(biāo)定多個(gè)維度的力和力矩的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，精度難以控制。力標(biāo)定裝置的精度與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度直接相關(guān)，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，精度越高。對(duì)于功能相對(duì)簡(jiǎn)單的三維力傳感器，復(fù)雜的六維力傳感器標(biāo)定裝置存在功能過(guò)剩、精度較低的缺點(diǎn)。同時(shí)，受使用目的和測(cè)量環(huán)境的限制，現(xiàn)有三維力傳感器的尺寸和形狀并不統(tǒng)一，通常存在較大差異。因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高，同時(shí)可對(duì)三個(gè)分力任意組合加載，且能標(biāo)定不同形狀和尺寸力傳感器的標(biāo)定裝置十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度靜態(tài)三維力傳感器標(biāo)定裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，標(biāo)定精度較高，能實(shí)現(xiàn)三個(gè)分力任意組合加載，且可以標(biāo)定不同形狀和尺寸的三維力傳感器。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種高精度靜態(tài)三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定裝置反力架、傳感器固定盤、傳感器加載件、滑輪支撐系統(tǒng)和砝碼；所述標(biāo)定裝置反力架由反力架頂板和固定在反力架頂板下表面四個(gè)角點(diǎn)的四個(gè)立柱組成，立柱底部設(shè)有調(diào)平器；反力架頂板上部設(shè)有反力架水平儀，下方安裝傳感器固定盤，傳感器固定盤上具有多個(gè)固定螺孔；三維力傳感器的頂部和底部均具有安裝螺孔，用于連接傳感器固定盤和傳感器加載件；所述傳感器加載件的X、Y、Z三個(gè)方向各具有一條鋼絞線；X、Y方向鋼絞線的水平段上設(shè)有加載件水平儀；鋼絞線末端設(shè)置有砝碼托盤，用于放置砝碼；標(biāo)定裝置反力架的X和Y方向各設(shè)有一個(gè)滑輪支撐系統(tǒng)；所述滑輪支撐系統(tǒng)包括滑動(dòng)片、滑輪和滑動(dòng)桿；立柱上設(shè)有滑槽，滑輪安裝于滑動(dòng)桿上，滑動(dòng)桿兩端設(shè)有滑動(dòng)片，滑動(dòng)片卡在滑槽內(nèi)部，可沿滑槽上下滑動(dòng)；X、Y方向的鋼絞線分別穿過(guò)X、Y方向的滑輪后施加水平荷載。

進(jìn)一步地，所述的立柱和反力架頂板之間采用焊接方式固定。

進(jìn)一步地，所述的調(diào)平器和反力架水平儀配合使用，以保證標(biāo)定裝置反力架始終處于水平狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述的傳感器固定盤與標(biāo)定裝置反力架之間采用螺栓連接，可方便拆卸和安裝。

進(jìn)一步地，所述的固定螺孔的尺寸和布置方式需根據(jù)三維力傳感器的形狀和尺寸具體設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的三維力傳感器可準(zhǔn)備多個(gè)傳感器固定盤。

進(jìn)一步地，所述的傳感器加載件的形狀和尺寸需根據(jù)三維力傳感器的形狀和尺寸具體設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，所述的鋼絞線與傳感器加載件采用掛鉤連接，可方便拆卸。

進(jìn)一步地，所述的滑輪安裝在滑動(dòng)桿中部，與傳感器加載件位于同一豎直平面內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的滑槽旁繪制有滑槽刻度，以確定滑動(dòng)桿上下移動(dòng)的距離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高，且采用砝碼加載，可以實(shí)現(xiàn)高精度靜態(tài)三維力傳感器的標(biāo)定。

(2)本發(fā)明的傳感器固定盤和加載件的位置和形狀可調(diào)節(jié)，能適用于不同形狀和尺寸的三維力傳感器。

(3)本發(fā)明的傳感器能實(shí)現(xiàn)三個(gè)分力任意組合加載，不僅能標(biāo)定三維力傳感器，也能對(duì)單向拉壓力傳感器、二維力傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

(4)本設(shè)備原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的三維力傳感器標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖2是本發(fā)明的三維力傳感器標(biāo)定裝置的俯視圖；

圖3是本發(fā)明的三維力傳感器標(biāo)定裝置的A-A剖面圖；

圖4是本發(fā)明的三維力傳感器標(biāo)定裝置的B-B剖面圖；

圖中：標(biāo)定裝置反力架1；反力架頂板1-1；立柱1-2；調(diào)平器1-3；反力架水平儀1-4；傳感器固定盤2；傳感器固定螺孔2-1；三維力傳感器3；傳感器加載件4；鋼絞線4-1；砝碼托盤4-2；加載件水平儀4-3；滑輪支撐系統(tǒng)5；滑槽5-1；滑槽刻度5-2；滑動(dòng)片5-3；滑輪5-4；滑動(dòng)桿5-5；砝碼6。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1、4所示，本發(fā)明是一種高精度靜態(tài)三維力傳感器標(biāo)定裝置，包括標(biāo)定裝置反力架1、傳感器固定盤2、傳感器加載件4、滑輪支撐系統(tǒng)5和砝碼6。

如圖2、3所示，所述標(biāo)定裝置反力架1由反力架頂板1-1和四個(gè)立柱1-2組成，立柱1-2和反力架頂板1-1之間采用焊接方式固定；四個(gè)立柱1-2底部設(shè)有調(diào)平器1-3，反力架頂板1-1上設(shè)有反力架水平儀1-4，以保證標(biāo)定裝置反力架1始終處于水平狀態(tài)。

如圖1所示，所述標(biāo)定裝置反力架頂板1-1下方安裝有傳感器固定盤2，兩者之間采用螺栓連接，可方便拆卸和安裝。所述傳感器固定盤2上具有多個(gè)固定螺孔2-1，螺孔2-1的尺寸和布置方式需根據(jù)三維力傳感器3的形狀和尺寸具體設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的三維力傳感器3可準(zhǔn)備多個(gè)傳感器固定盤2。三維力傳感器3的頂部和底部均具有安裝螺孔，分別用于連接傳感器固定盤2和傳感器加載件4。

如圖1、3、4所示，所述傳感器加載件4用于對(duì)三維力傳感器3施加荷載，其形狀和尺寸需根據(jù)三維力傳感器的形狀和尺寸具體設(shè)計(jì)。傳感器加載件4的X、Y、Z三個(gè)方向各具有一條鋼絞線4-1；鋼絞線4-1一端與傳感器加載件4采用掛鉤連接，可方便拆卸，另一端設(shè)置有砝碼托盤4-2，用于放置砝碼6；X和Y方向的鋼絞線4-1均需穿過(guò)滑輪5-4后才可施加水平荷載，為保證在加載過(guò)程中X和Y方向的鋼絞線4-1時(shí)刻處于水平狀態(tài)，鋼絞線4-1的水平段上設(shè)有加載件水平儀4-3；Z方向鋼絞線4-1掛于傳感器加載件4底面中部掛環(huán)上，在自重作用下垂直向下，可施加豎向荷載。

如圖1、3、4所示，所述滑輪支撐系統(tǒng)5包括滑槽刻度5-2、滑動(dòng)片5-3、滑輪5-4和滑動(dòng)桿5-5。標(biāo)定裝置反力架1的X和Y方向各設(shè)有一個(gè)滑輪支撐系統(tǒng)5。立柱1-2上設(shè)有滑槽5-1；滑輪5-4安裝在滑動(dòng)桿5-5中部，與傳感器加載件4位于同一豎直平面內(nèi)；滑動(dòng)桿5-5兩端各有一個(gè)滑動(dòng)片5-3，滑動(dòng)片卡在滑槽5-1內(nèi)部，便于滑動(dòng)桿5-5上下移動(dòng)；滑槽5-1旁繪制有滑槽刻度5-2，以確定滑動(dòng)桿5-5上下移動(dòng)的距離。

使用該高精度靜態(tài)三維力傳感器標(biāo)定裝置時(shí)，其步驟如下：

1)傳感器安裝：根據(jù)三維力傳感器3的形狀和尺寸，選擇適宜規(guī)格的傳感器固定盤2和傳感器加載件4；將傳感器固定盤2通過(guò)六角螺栓與標(biāo)定裝置反力架1固定在一起，將三維力傳感器3固定在傳感器固定盤2上，同時(shí)在三維力傳感器3下部安裝適宜尺寸的傳感器加載件4；將傳感器加載件4上位于X和Y方向的鋼絞線4-1穿過(guò)滑輪5-4后掛于傳感器加載件4的X和Y側(cè)，Z方向的鋼絞線4-1掛于傳感器加載件4底面，并保持自然下垂?fàn)顟B(tài)。

2)校準(zhǔn)標(biāo)定裝置：調(diào)節(jié)標(biāo)定裝置反力架1的調(diào)平器1-3，使反力架水平儀1-4中的水平泡居中，保證標(biāo)定裝置處于水平狀態(tài)；在滑槽5-1中調(diào)節(jié)滑動(dòng)片5-3，使X和Y方向鋼絞線4-1上的加載件水平儀4-3中的水平泡居中，保證X和Y方向的荷載可以精確水平施加；同時(shí)，滑輪5-4固定在滑動(dòng)桿5-5中部，保證X和Y方向的鋼絞線4-1在水平面內(nèi)相互垂直；Z方向的鋼絞線4-1在自重作用下處于豎直狀態(tài)。

3)荷載加載：根據(jù)三維力傳感器3三個(gè)方向的量程，選擇不同重量的砝碼6，按照標(biāo)定順序依次在X、Y、Z方向的砝碼托盤4-2上放置相應(yīng)的砝碼6；試驗(yàn)過(guò)程中，三維力傳感器3與數(shù)據(jù)采集卡連接，可實(shí)時(shí)記錄并存儲(chǔ)試驗(yàn)過(guò)程中力三維力傳感器3的電壓信號(hào)。