廣義力加載多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械儀表檢測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種適用于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的廣 義力加載多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多維測(cè)力臺(tái)能夠測(cè)量三維空間的全力信息即三維力和三維力矩信息，現(xiàn)已廣泛應(yīng) 用于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。多維測(cè)力臺(tái)的測(cè)量精度直接影響其應(yīng)用效果，因此， 在出廠前必須對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。
[0003] 現(xiàn)有的多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定大多采用單維加載，采用單維力加載時(shí)，一次只沿一個(gè)分 量軸加載力或力矩，故效率較低。為提高效率需要采用廣義力標(biāo)定，即通過加載包含多個(gè)力 分量的矢量力對(duì)多維測(cè)力臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定。
[0004] 經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101936797A，公開（公告）日 2011.01.05,公開了一種多維力傳感器的標(biāo)定裝置及其工作方法，所述的標(biāo)定裝置包括標(biāo) 定工作臺(tái)和帶滑輪的支架部件，帶滑輪的支架部件包括載荷施加繩、滑輪和砝碼。但該技術(shù) 存在以下缺陷：1)力加載方法繁瑣，需要不斷更換砝碼質(zhì)量，操作不便;2)在施加 Fx和Fy時(shí) 需要通過調(diào)整標(biāo)定調(diào)節(jié)板的高度使得施力線保持水平，操作復(fù)雜;3)方向角不能調(diào)節(jié);4)該 裝置不適用于需要對(duì)多個(gè)加載點(diǎn)進(jìn)行加載的多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定，也不適合大載荷加載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種廣義力加載多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定裝 置及其標(biāo)定方法，能夠同時(shí)施加多個(gè)方向上的力、力矩，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)的矢量力加載，有效減 小誤差。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，
[0007] 本發(fā)明涉及一種廣義力加載多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定裝置，包括:標(biāo)定臺(tái)主架、多維測(cè)力 臺(tái)、施力機(jī)構(gòu)、第一鋼繩拉索、第二鋼繩拉索和傳感器件，其中：標(biāo)定臺(tái)主架為L(zhǎng)形，多維測(cè)力 臺(tái)固定在標(biāo)定臺(tái)主架一側(cè)并設(shè)有加載點(diǎn)，加載點(diǎn)、第一鋼繩拉索、傳感器件和第二鋼繩拉索 依次相連，施力機(jī)構(gòu)相對(duì)于多維測(cè)力臺(tái)設(shè)置并與標(biāo)定臺(tái)主架另一側(cè)固定連接；
[0008] 所述的施力機(jī)構(gòu)包括由上至下依次相連的閘閥手輪、第一雙向螺桿、連接套筒、第 二雙向螺桿和牽引盒，其中：第一雙向螺桿設(shè)有固定盤，固定盤呈倒L形一端與標(biāo)定臺(tái)主架 固定連接，另一端與牽引盒對(duì)應(yīng)設(shè)置，牽引盒底部開槽并設(shè)有牽引滑桿，牽引滑桿與第二鋼 繩拉索一端連接。
[0009] 所述的標(biāo)定臺(tái)主架包括:承載臺(tái)、標(biāo)定臺(tái)立柱、滑桿夾具、調(diào)節(jié)滑桿、調(diào)節(jié)螺桿和固 定滑桿，其中：承載臺(tái)一側(cè)設(shè)有兩根標(biāo)定臺(tái)立柱，兩標(biāo)定臺(tái)立柱通過頂部的橫梁相連，兩標(biāo) 定臺(tái)立柱底部之間設(shè)有固定滑桿，標(biāo)定臺(tái)立柱中部設(shè)有矩形滑槽，兩個(gè)矩形滑槽之間設(shè)有 調(diào)節(jié)滑桿，調(diào)節(jié)滑桿與滑桿夾具固定連接，滑桿夾具與調(diào)節(jié)螺桿固定連接，調(diào)節(jié)螺桿與橫梁 相連并控制調(diào)節(jié)滑桿的高度，第二鋼繩拉索依次繞過調(diào)節(jié)滑桿、固定滑桿與牽引滑桿連接。
[0010] 所述的傳感裝置包括:標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)和與之相連的傾角傳感器。
[0011] 本發(fā)明涉及一種基于上述裝置的標(biāo)定方法，在指定的調(diào)節(jié)滑桿高度下，通過旋轉(zhuǎn) 閘閥手輪帶動(dòng)牽引盒向上運(yùn)動(dòng)從而將加載力依次通過第二鋼繩拉索、傳感器件和第一鋼繩 拉索傳遞至多維測(cè)力臺(tái)上，在多維測(cè)力臺(tái)上進(jìn)行分區(qū)標(biāo)定，由采集電路實(shí)時(shí)記錄多維測(cè)力 臺(tái)的各組橋路輸出結(jié)果和傳感器件的測(cè)量結(jié)果，得到各區(qū)域的標(biāo)定系數(shù)矩陣和標(biāo)定誤差。
[0012] 所述的分區(qū)標(biāo)定是指將多維測(cè)力臺(tái)頂板劃分為幾何中心一致且依次嵌套的若干 個(gè)區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)分別選取若干個(gè)加載點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。 技術(shù)效果
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用廣義力加載，能同時(shí)施加多個(gè)方向上的力、力矩；同 時(shí)采用螺紋副的螺紋旋合及自鎖特性，配合標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)及傾角傳感器，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的矢量 力加載;而采用分區(qū)標(biāo)定的方法能有效減小誤差，其最大維間耦合誤差為0.82%，最小維間 耦合誤差為0.05%，較現(xiàn)有的方法解耦更加徹底，完全適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、科研單位等多種場(chǎng) 合。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015] 圖2為圖1的右視圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明中標(biāo)定臺(tái)主架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明中施力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖5為本發(fā)明中牽引盒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖6為本發(fā)明中多維測(cè)力臺(tái)俯視圖；
[0020] 圖中：標(biāo)定臺(tái)主架1、承載臺(tái)11、標(biāo)定臺(tái)立柱12、滑桿夾具13、調(diào)節(jié)滑桿14、調(diào)節(jié)螺桿 15、固定滑桿16、橫梁17、矩形滑槽18、多維測(cè)力臺(tái)2、加載點(diǎn)21、施力機(jī)構(gòu)3、閘閥手輪31、第 一雙向螺桿32、固定盤33、連接套筒34、第二雙向螺桿35、牽引盒36、牽引滑桿37、第一鋼繩 拉索4、第二鋼繩拉索5、傳感器件6、中心區(qū)域a、第一環(huán)形區(qū)域b、第二環(huán)形區(qū)域c。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。 實(shí)施例1
[0022] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施例涉及一種廣義力加載多維測(cè)力臺(tái)標(biāo)定裝置，包括:標(biāo)定 臺(tái)主架1、多維測(cè)力臺(tái)2、施力機(jī)構(gòu)3、第一鋼繩拉索4、第二鋼繩拉索5和傳感器件6,其中：標(biāo) 定臺(tái)主架1為L(zhǎng)形，多維測(cè)力臺(tái)2固定在標(biāo)定臺(tái)主架1 一側(cè)并設(shè)有若干加載點(diǎn)21，加載點(diǎn)21、第 一鋼繩拉索4、傳感器件6和第二鋼繩拉索5依次相連，施力機(jī)構(gòu)3相對(duì)于多維測(cè)力臺(tái)2設(shè)置并 與標(biāo)定臺(tái)主架1另一側(cè)固定連接；
[0023] 如圖4和圖5所示，所述的施力機(jī)構(gòu)3包括由上至下依次相連的閘閥手輪31、第一雙 向螺桿32、連接套筒34、第二雙向螺桿35和牽引盒36，其中：第一雙向螺桿32上設(shè)有固定盤 33,固定盤33呈倒L形一端與標(biāo)定臺(tái)主架1固定連接，另一端與牽引盒36對(duì)應(yīng)設(shè)置以減少牽 弓丨盒36的自由度，使?fàn)恳?6能夠上下運(yùn)動(dòng)，牽引盒底36底部開槽并設(shè)有牽引滑桿37,牽引 滑桿37與第二鋼繩拉索5-端連接。
[0024]如圖6所示，所述的多維測(cè)力臺(tái)2優(yōu)選地劃分為幾何中心一致且依次嵌套的中心區(qū) 域a、第一環(huán)形區(qū)域b和第二環(huán)形區(qū)域c，其中：中心區(qū)域a優(yōu)選為矩形區(qū)域，其輪廓線與X軸間 距為(〇，|]、與γ軸間距為第一環(huán)形區(qū)域b的外側(cè)輪廓線與X軸間距為〔_H]、與Y軸間 距為第二環(huán)形區(qū)域c的外側(cè)輪廓線與X軸間距為/J、與Y軸間距為〔I，丨山乜 5 5 5 b 為多維測(cè)力臺(tái)X軸向上兩個(gè)傳感器間的距離，h為Y軸向上兩個(gè)傳感器間的距離。
[0025]所述的若干加載點(diǎn)21優(yōu)選為對(duì)稱地設(shè)置于各區(qū)域的X軸、Y軸或矩形對(duì)角線上。
[0026]如圖3所示，所述的標(biāo)定臺(tái)主架1包括:承載臺(tái)11、標(biāo)定臺(tái)立柱12、滑桿夾具13、調(diào)節(jié) 滑桿14、調(diào)節(jié)螺桿15和固定滑桿16,其中：承載臺(tái)11 一側(cè)設(shè)有兩根標(biāo)定臺(tái)立柱12,兩標(biāo)定臺(tái) 立柱12通過頂部的橫梁17相連，兩標(biāo)定臺(tái)立柱12底部之間設(shè)有固定滑桿16，標(biāo)定臺(tái)立柱12 中部設(shè)有矩形滑槽18,兩個(gè)矩形滑槽18之間