六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型所公開的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置包括：結(jié)構(gòu)框架、加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、信號處理模塊、上位機；所述結(jié)構(gòu)框架用于固定加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并和待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備相連接；所述加載機構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器向待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備施加力或力矩，所述信號處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的輸出信號，處理后顯示于上位機。
【專利說明】
六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及計量校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多分量力傳感器能同時檢測三維坐標(biāo)空間的全力信息，例如六分量力傳感器能夠同時感知沿X、Y、Z坐標(biāo)軸方向的三個力分量和繞X、Y、Z坐標(biāo)軸的三個力矩分量，因此它能夠比較全面地反映出物體實際受力情況。
[0003]隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，六分量力傳感器在航天產(chǎn)品的地面試驗設(shè)備中被廣泛使用，例如對接機構(gòu)大型試驗設(shè)備采用六分量力傳感器測量對接機構(gòu)從接觸、捕獲、鎖緊到分離整個過程中力和力矩。這些六分量力的測量數(shù)據(jù)對試驗結(jié)果起著及其重要的作用，因此必須對六分量力測量設(shè)備進行使用前的標(biāo)定和使用中的周期現(xiàn)場校準(zhǔn)，以確保其技術(shù)性能滿足型號試驗的要求。
[0004]大連理工大學(xué)對火箭發(fā)動機推力矢量測試系統(tǒng)中的六分量測力平臺設(shè)計研制了一套標(biāo)定裝置，如圖1所示，包括S9型標(biāo)準(zhǔn)力傳感器1、測力平臺2、S2型標(biāo)準(zhǔn)力傳感器3、電荷放大器4、多通道信號采集系統(tǒng)5和計算機數(shù)據(jù)處理軟件6。對測試系統(tǒng)主推力的靜態(tài)標(biāo)定采用后端液壓拉加載裝置實現(xiàn)，對側(cè)向力的標(biāo)定采用液壓加載裝置實現(xiàn)，在標(biāo)定中要按照預(yù)先設(shè)置的加載點進行逐級加載。
[0005]圖2所示為檢驗測力平臺能否準(zhǔn)確測定力矢量作用點和傾斜角度的原理圖；偏心加載裝置位于箱體后方，在偏心孔處放置液壓加載器件，沿如圖所示方向施加拉力，在計算平面上便會產(chǎn)生一個偏移距離和傾斜角，如果將加載裝置旋轉(zhuǎn)，便可在平面內(nèi)不同的象限施加偏心力。該偏心測試裝置不但能測量出偏轉(zhuǎn)的角度α，而且，對偏離距離和，&也能較為準(zhǔn)確地測量出來。該裝置雖然能夠通過偏心力，即幾個方向的合力解算出測力平臺上各個力/力矩分量的值，但不是純力/力矩加載。和六分量力傳感器獨立校準(zhǔn)方法不相一致。
[0006]南京理工大學(xué)對大噸位六分力測量系統(tǒng)設(shè)計研制了一套原位標(biāo)定液壓加載裝置，實現(xiàn)對6路測力傳感器在原位標(biāo)定過程中的加載，該裝置同時具備自動標(biāo)定(通過數(shù)采系統(tǒng)進行控制)和手動標(biāo)定功能。對于某型火箭發(fā)動機推力測量的原位校準(zhǔn)，是在試驗現(xiàn)場運用液壓加載裝置，施加己知作用力，對推力測量系統(tǒng)進行標(biāo)定和校核，如圖3所示。
[0007]當(dāng)前對于六分量力傳感器的獨立標(biāo)定裝置國內(nèi)外已經(jīng)進行了許多研究，也已經(jīng)研制了不少校準(zhǔn)裝置，但是對于六分量力測量設(shè)備的現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置研究較少。目前國內(nèi)研究機構(gòu)研制的現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置多采用液壓加載方式作為標(biāo)準(zhǔn)力源。但是液壓方式存在加載力不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生過沖，加載精度難以保證等缺點，因此在機構(gòu)設(shè)計中需要考慮對液壓泄漏和沖擊的控制，系統(tǒng)比較復(fù)雜。同時其體積龐大，且設(shè)備維護麻煩，對操作人員需要一定要求。另外，一些被校準(zhǔn)的試驗臺尺寸比較大，因此試驗臺采用了無線數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)，由主動端控制器采集六維力傳感器的測量信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到遠端的上位機進行數(shù)據(jù)處理與顯示。因為六維力傳感器安裝位置離開數(shù)據(jù)處理計算機距離很遠，一般的數(shù)字測力儀受連接線長度限制，只能放在六維力傳感器附近，給在線校準(zhǔn)需要同時讀取標(biāo)準(zhǔn)力傳感器輸出和六維力傳感器輸出進行比較帶來較大的困難。
[0008]國外對于六分量力測量設(shè)備的現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置沒有相關(guān)資料文獻。因此，研制一個量程寬、控制精度高、加載效率高、適用性強、研制費用低的六分量力現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置成為這個領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型解決的問題是現(xiàn)有六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置體積大、加載力不穩(wěn)定、加載精度低;為解決所述問題，本實用新型提供六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置及其使用方法。
[0010]本實用新型提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置包括:結(jié)構(gòu)框架、加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、信號處理模塊、上位機;所述結(jié)構(gòu)框架用于固定加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并和待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備相連接;所述加載機構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器向待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備施加力或力矩，所述信號處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的輸出信號，處理后顯示于上位機。
[0011]進一步，所述信號處理模塊包括第一數(shù)據(jù)處理模塊、第一無線通信模塊、第二數(shù)據(jù)處理模塊、第二無線通信模塊;所述第一數(shù)據(jù)處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的應(yīng)變信號，轉(zhuǎn)化為電信號后通過第一無線通信模塊發(fā)送;所述第二無線通信模塊接收所述電信號后發(fā)送到第二數(shù)據(jù)處理模塊，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊將所述電信號轉(zhuǎn)化為力信號，并顯示于上位機。
[0012]進一步，所述加載機構(gòu)包括傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制器;所述傳動機構(gòu)采用蝸桿帶動蝸輪配合螺旋絲桿作傳動，驅(qū)動機構(gòu)采用伺服電機來驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪使絲桿平動伸出，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力測量設(shè)備施加力;控制器控制伺服電機轉(zhuǎn)速。
[0013]進一步，所述控制器包括工控機和運動控制器;所述伺服單元包括電機驅(qū)動器、伺服電機、旋轉(zhuǎn)編碼器;所述傳動單元包括行星齒輪箱、螺旋升降機。
[0014]進一步，所述六分量力測量設(shè)備與數(shù)據(jù)處理單元通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述數(shù)據(jù)處理單元對六分量力測量設(shè)備輸出信號進行處理后得到力學(xué)信號，并顯示于上位機。
[0015]進一步，所述結(jié)構(gòu)框架包括基座、X向安裝工裝接口板、Y向安裝工裝接口板、Z向安裝工裝接口板;加載機構(gòu)與結(jié)構(gòu)框架連接，通過安裝工裝接口板上的接口向六分量力測量設(shè)備的受力球施力或力矩。
[0016]進一步，所述X向加載裝置、Y向加載裝置、Z向加載裝置分別由微調(diào)機構(gòu)調(diào)整方位，X向加載裝置、Y向加載裝置、Z向加載裝置的軸向與待測六分量力測量設(shè)備的受力軸線一致。
[0017]本實用新型的優(yōu)點包括:
[0018](I)米用機械結(jié)構(gòu)的加載機構(gòu)來實現(xiàn)對六分量力傳感器的安全平穩(wěn)加力。加載機構(gòu)由傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制器組成。傳動機構(gòu)采用蝸桿帶動蝸輪配合螺旋絲桿作傳動，驅(qū)動機構(gòu)采用伺服電機來驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪使絲桿平動伸出，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力傳感器加力，控制器通過對電機轉(zhuǎn)速的控制來實現(xiàn)對加載速度的精確控制，從而實現(xiàn)對六分量力傳感器安全平穩(wěn)地施加負(fù)載。
[0019](2)采用基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的力值測量單元，能夠?qū)F(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的數(shù)據(jù)處理終端與六分量力傳感器的上位機放在一起，便于在校準(zhǔn)過程中進行數(shù)據(jù)比對，減少校準(zhǔn)過程中被校準(zhǔn)設(shè)備輸出值與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備輸出值之間讀數(shù)的時間差，使校準(zhǔn)工作順利開展。
[0020] (3)通過研制與被校六分量力測量設(shè)備配套的校準(zhǔn)裝置主體結(jié)構(gòu)框架，確保加載機構(gòu)能夠沿著被校六分量力傳感器各個坐標(biāo)軸正確施加標(biāo)準(zhǔn)力，從而實現(xiàn)現(xiàn)場校準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是現(xiàn)有的六分量測力平臺標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是檢測測力平臺是否準(zhǔn)確測定力矢量作用點和傾斜角度的原理圖；
[0023]圖3是現(xiàn)有對六分量力測量系統(tǒng)進行標(biāo)定和校準(zhǔn)的裝置的示意圖。
[0024]圖4是本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置總體框圖；
[0025]圖5是本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的加載機構(gòu)框圖；
[0026]圖6是本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7a是本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的渦輪蝸桿傳動機構(gòu)示意圖(橫行加載裝置)；
[0028]圖7b是本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的渦輪蝸桿傳動機構(gòu)示意圖(縱向加載裝置)；
[0029]圖8是現(xiàn)有數(shù)字式力值測量單元組成框圖。
【具體實施方式】
[0030]下文中，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步闡述。
[0031]如圖4所示，本實用新型實施例提供的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置包括:結(jié)構(gòu)框架、加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、信號處理模塊、上位機;所述結(jié)構(gòu)框架用于固定加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并和待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備相連接，所述待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備為包括六分量力傳感器的測量系統(tǒng);所述加載機構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器向待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備中的六分量力傳感器施加力或力矩，所述信號處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的輸出信號，處理后顯示于上位機，上位機采用便攜式計算機。
[0032]繼續(xù)參考圖4，所述六分量力傳感器的輸出信號經(jīng)電荷放大器放大后，通過無線網(wǎng)絡(luò)輸出到六分量力測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元將電信號轉(zhuǎn)化為力信號，并顯示，通過比較數(shù)據(jù)處理單元顯示的力信號和便攜式計算機所顯示的力信號可以對六分量力測量設(shè)備進行校準(zhǔn)。
[0033]圖8所示為現(xiàn)有數(shù)字式力值測量單元組成框圖，傳感器獲悉被測量的信息，測量儀對傳感器輸出信號進行采集、調(diào)理、放大、轉(zhuǎn)換、分析處理等，并在測量儀上顯示測量結(jié)果。傳感器與測量儀之間采用線纜連接。
[0034]對于那些尺寸比較大，試驗行程比較長的被校對象，常規(guī)校準(zhǔn)需要數(shù)十米的電纜線和網(wǎng)線，不僅對校準(zhǔn)裝置的設(shè)計和安裝帶來了不便，更有可能影響校準(zhǔn)工作的順利進行。因此本實用新型裝置采用了無線數(shù)據(jù)采集技術(shù)。信號處理模塊包括第一數(shù)據(jù)處理模塊、第一無線通信模塊、第二數(shù)據(jù)處理模塊、第二無線通信模塊;所述第一數(shù)據(jù)處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的應(yīng)變信號，轉(zhuǎn)化為電信號后通過第一無線通信模塊發(fā)送;所述第二無線通信模塊接收所述電信號后發(fā)送到第二數(shù)據(jù)處理模塊，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊將所述電信號轉(zhuǎn)化為力信號，并顯示于上位機。信號處理模塊通過無線傳輸模式采集信號，并進行信號傳輸。無線傳輸模式采用Zigbee無線傳輸技術(shù):它采用2.4GHz射頻傳輸介質(zhì)，是目前比較成熟可靠的傳輸頻段;傳輸距離為視線內(nèi)30m。
[0035]如圖5、圖6所示，所述加載機構(gòu)包括傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制器;所述控制器包括工控機和運動控制器;所述伺服單元包括電機驅(qū)動器、伺服電機、旋轉(zhuǎn)編碼器;所述傳動單元包括行星齒輪箱、螺旋升降機。所述傳動機構(gòu)采用蝸桿帶動蝸輪配合螺旋絲桿作傳動，驅(qū)動機構(gòu)采用伺服電機來驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪使絲桿平動伸出，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力測量設(shè)備施加力;控制器控制伺服電機轉(zhuǎn)速。
[0036]傳動機構(gòu)采用螺旋升降機配合行星齒輪箱的組合。螺旋升降機接受通過行星齒輪箱降速后的驅(qū)動力傳遞到蝸桿，利用蝸桿帶動蝸輪配合螺旋絲桿作傳動，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力傳感器加力。蝸桿傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，變形小，傳動平穩(wěn)，傳動比大，能夠輕松進行力的加載。通過動力機構(gòu)轉(zhuǎn)動蝸桿，帶動蝸輪使螺旋絲桿平動伸出，將力通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器壓頭安全平穩(wěn)地施加到被校傳感器上，如圖7a和圖7b所示。行星齒輪箱通過齒輪比減速，從而達到轉(zhuǎn)矩的放大，實現(xiàn)較大的驅(qū)動力輸出。
[0037]驅(qū)動機構(gòu)采用電機驅(qū)動器配合伺服電機進行伺服控制，同時通過高精度旋轉(zhuǎn)編碼器對伺服電機進行閉環(huán)控制。伺服電機采用直流有刷電機具有體積小，抗磨損能力強，可承受高量級振動沖擊能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的運動控制。
[0038]控制單元由可編程的運動控制器和工控機組成，對電機驅(qū)動器進行控制。運動控制器采用基于DSP的全數(shù)字閉環(huán)運動控制器來實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的精確控制?；贒SP的電動機全數(shù)字閉環(huán)運動控制器是一個單片系統(tǒng)，整個電動機控制所需要的各種功能都可以由DSP控制單芯片來實現(xiàn)。該芯片具有40MIPS計算能力，32位定點，集矢量控制、位置捕獲、A/D轉(zhuǎn)換等多項外設(shè)功能于一體，因此，可以大幅度縮小控制器的體積，減少外部元器件的個數(shù)，增加了控制系統(tǒng)的可靠性。工控機用于數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)的實時顯示。
[0039]運動控制器具有高分辨力模擬信號數(shù)據(jù)采集通道和光電編碼器數(shù)字信號測量通道。模擬通道有效測量分辨力不低于1/100000標(biāo)稱值，即具有10萬碼以上測量分辨力，光電編碼器位置捕獲系統(tǒng)，允許輸入的正交碼脈沖頻率不低于3MHz，具有糾錯、辨向、計數(shù)等功能。采用神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法能夠?qū)λ袦y量通道進行閉環(huán)控制。
[0040]在加載過程中，通過伺服電機來驅(qū)動絲杠螺旋升降機蝸桿轉(zhuǎn)動，通過蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，結(jié)合螺旋絲桿將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線平動，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力傳感器加力，基于DSP的全數(shù)字閉環(huán)運動控制器對電機轉(zhuǎn)速進行反饋控制來實現(xiàn)對加載速度的精確控制，從而實現(xiàn)對六分量力傳感器安全平穩(wěn)地施加負(fù)載。
[0041]在整個系統(tǒng)的控制閉環(huán)中，由控制器采集光電編碼器位置信息，計算出電機轉(zhuǎn)速并與設(shè)定轉(zhuǎn)速值比較，進行反饋控制，通過在工控機上運行的控制軟件，可以進一步優(yōu)化控制，細(xì)分控制量，從而實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的精確控制，使加載機構(gòu)低速平穩(wěn)安全可靠地對傳感器加力。
[0042]結(jié)構(gòu)框架作為校準(zhǔn)裝置的一個重要組成，所起的主要作用一是安裝固定和支撐整個加載機構(gòu)，二是在結(jié)構(gòu)上與被校六分量力測量設(shè)備相連接，并確保加載機構(gòu)能夠沿著被校設(shè)備的六分量力傳感器各個坐標(biāo)軸正確施加標(biāo)準(zhǔn)力。結(jié)構(gòu)框架的具體形式取決于被校設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點與六分量力傳感器安裝位置。采用與被校設(shè)備相匹配的框架結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對被校設(shè)備六分量力參數(shù)的現(xiàn)場精確校準(zhǔn)。
[0043]結(jié)構(gòu)框架設(shè)計應(yīng)滿足的使用要求:
[0044]I)結(jié)構(gòu)框架上有微調(diào)機構(gòu)，確保標(biāo)準(zhǔn)力的施力方向與六維力傳感器受力軸線一致，保證施力角度夾角誤差小于1°。
[0045]2)結(jié)構(gòu)框架要有足夠的強度，能夠承校準(zhǔn)裝置最大的加載力，并且確保在校準(zhǔn)過程中受力后不變形。
[0046]某試驗臺六分量力傳感器現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)框架包括:縱向加載裝置(X向)、橫向加載裝置(Y向和Z向)、縱向安裝裝置(X向安裝工裝接口板)、橫向安裝裝置(Y向安裝工裝接口板、Z向安裝工裝接口板)；加載機構(gòu)與加載裝置連接，通過安裝工裝接口板上的接口向六分量力測量設(shè)備的受力球施力或力矩。結(jié)構(gòu)框架主要為板狀件，結(jié)構(gòu)簡單、便于拆裝。為盡量減少加工造成工件的形變量的現(xiàn)場操作的便捷可行，工裝組合多采用螺釘連接固定。工件采用厚20mm的不銹鋼板制成，安裝裝置采用四腳支撐在設(shè)備基座并固定的方式，可滿足使用中的剛度要求。采用螺釘固定安裝，還可以實現(xiàn)安裝位置的微調(diào)，也可避免焊接引起的形變，一定程度上可以控制安裝精度。
[0047]X向安裝工裝接口板分別有工位A(測X向力)、工位B(測量繞Y軸扭矩)和工位C(測量繞Z軸扭矩)三個安裝位置，在工位B和工位C兩個測點上施力軸線與X軸平行并相距ISOmmt3Y向或Z向安裝工裝接口板分別有工位D(測量Y向力/Z向力)和工位E(測繞X軸扭矩)兩個測點安裝位置，工位E測點偏離X軸120mm。通過不同的安裝位置，可以實現(xiàn)力/力矩六個方向的現(xiàn)場校準(zhǔn)。
[0048]本實用新型設(shè)計研制的現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置在選用絲杠螺旋升降機和電動機時可以做到體積小、重量輕，控制器采用高集成的DSP控制芯片使控制器做到高性能和小型化，整個加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，變形小，傳動平穩(wěn)，加載速度可精確控制確保無過沖，自鎖功能可保證加載過程無反行程，滿足現(xiàn)場特殊結(jié)構(gòu)下的六分量力參數(shù)在線校準(zhǔn)需求
[0049]本【實用新型內(nèi)容】的有益效果包括:
[0050]六分量力現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置采用專用的基于蝸輪蝸桿絲杠螺旋升降機的傳動機械結(jié)構(gòu)研制校準(zhǔn)裝置的加載機構(gòu)，實現(xiàn)了對被校準(zhǔn)六分量力傳感器的安全平穩(wěn)加力。蝸桿傳動具有傳動比大，工作平穩(wěn)，噪聲小，反行程可自鎖等優(yōu)點，能夠輕松進行力的加載，并能停留在量程內(nèi)的任何一個力值點。
[0051]驅(qū)動機構(gòu)部分采用電動機來驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，電動機的進給絲杠上安裝角度編碼器，通過控制器檢測角度編碼器輸出脈沖來控制電動機的轉(zhuǎn)速。控制器采用基于DSP的全數(shù)字閉環(huán)控制器來實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的精確控制，實現(xiàn)平穩(wěn)準(zhǔn)確加力。
[0052]力值測量單元采用了近距離無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使在線校準(zhǔn)裝置的數(shù)據(jù)處理終端與六分量力測量設(shè)備的上位機能放在一起，便于在校準(zhǔn)過程中進行數(shù)據(jù)比對，解決了在一些大型試驗設(shè)備六分量力校準(zhǔn)工作中因為六分量力傳感器安裝位置離開數(shù)據(jù)處理計算機距離很遠而帶來的校準(zhǔn)中不能準(zhǔn)確比對讀數(shù)的問題。
[0053]與被校六分量力測量設(shè)備配套的校準(zhǔn)裝置主體結(jié)構(gòu)框架確保加載機構(gòu)能夠沿著被校六分量力傳感器各個坐標(biāo)軸正確施加標(biāo)準(zhǔn)力，從而實現(xiàn)現(xiàn)場校準(zhǔn)。
[0054]本實用新型雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括:結(jié)構(gòu)框架、加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、信號處理模塊、上位機;所述結(jié)構(gòu)框架用于固定加載機構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并和待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備相連接;所述加載機構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器向待校準(zhǔn)六分量力測量設(shè)備施加力或力矩，所述信號處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的輸出信號，處理后顯示于上位機。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述信號處理模塊包括第一數(shù)據(jù)處理模塊、第一無線通信模塊、第二數(shù)據(jù)處理模塊、第二無線通信模塊；所述第一數(shù)據(jù)處理模塊采集標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的應(yīng)變信號，轉(zhuǎn)化為電信號后通過第一無線通信模塊發(fā)送;所述第二無線通信模塊接收所述電信號后發(fā)送到第二數(shù)據(jù)處理模塊，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊將所述電信號轉(zhuǎn)化為力信號，并顯示于上位機。3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述加載機構(gòu)包括傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制器;所述傳動機構(gòu)采用蝸桿帶動蝸輪配合螺旋絲桿作傳動，驅(qū)動機構(gòu)采用伺服電機來驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪使絲桿平動伸出，通過安裝在絲桿前端的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器對六分量力測量設(shè)備施加力，控制器控制伺服電機轉(zhuǎn)速。4.依據(jù)權(quán)利要求2所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述控制器包括工控機和運動控制器;所述伺服單元包括電機驅(qū)動器、伺服電機、旋轉(zhuǎn)編碼器;所述傳動單元包括行星齒輪箱、螺旋升降機。5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述六分量力測量設(shè)備與數(shù)據(jù)處理單元通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述數(shù)據(jù)處理單元對六分量力測量設(shè)備輸出信號進行處理后得到力學(xué)信號，并顯示于上位機。6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)框架包括基座、X向安裝工裝接口板、Y向安裝工裝接口板、Z向安裝工裝接口板;加載機構(gòu)與結(jié)構(gòu)框架連接，通過安裝工裝接口板上的接口向六分量力測量設(shè)備的受力球施力或力矩。7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的六分量力測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，其特征在于，X向加載裝置、Y向加載裝置、Z向加載裝置分別由微調(diào)機構(gòu)調(diào)整方位，X向加載裝置、Y向加載裝置、Z向加載裝置的軸向與待測六分量力測量設(shè)備的受力軸線一致。
【文檔編號】G01L25/00GK205538092SQ201521017945
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月9日
【發(fā)明人】羅曉平, 翁俊, 倪博, 田曉濤, 包曉峰
【申請人】上海精密計量測試研究所