本实用新型专利技术提供一种参考式多维力传感器组合同步校准装置，包括多维力传感器装夹机构和座台，多维力传感器装夹机构安装在座台上，多维力传感器装夹机构沿座台的水平轴线方向前后分别设有Z轴向试验力加载机构和Z轴向扭矩加载机构，多维力传感器装夹机构与Z轴向扭矩加载机构的中间位置安装有XY轴向扭矩及试验力加载机构，Z轴向试验力加载机构、多维力传感器装夹机构、XY轴向扭矩及试验力加载机构和Z轴向扭矩加载机构电连接有测量控制系统。本装置整体采用卧式结构，通过标准力和扭矩传感器进行力值和扭矩值的参考式测量，实现对传感器的各维独立校准和多维耦合校准，解决了对传感器的各维组合、同步校准问题，确保了数值准确可靠。确可靠。确可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种参考式多维力传感器组合同步校准装置
[0001]本技术涉及传感器校准领域，更具体地，涉及一种参考式多维力传感器组合同步校准装置。
技术介绍
[0002]机器人依靠力觉系统进行动作是机器人感知外界环境并获得反馈信息的重要途径，这也是研究和应用第二、三代机器人的基本构成要素。其中，多维力传感器是提供力觉反馈的主要方式，并广泛应用于各类装配、打磨、协作、铣削和仿生机器人，其准确度和可靠性直接影响机器人的性能。
[0003]目前多维力传感器的工作方式为先进行单方向的力值校准，再通过改变传感器的方位来实现多分量的单独校准，此校准过程不但十分繁琐，而且不能真实反映传感器实际使用过程中的多维力耦合测量状态。
[0004]当前多维力校准的难点在于对各维力的组合、同步校准，关键点要保证各维力施加过程中的协同和互不影响，包括力(扭矩)组合加载技术、各维力(扭矩)协同控制技术、对中调整和变形监测技术、伺服闭环控制技术等关键技术问题。既要确保标准力(扭矩)值的准确施加，又要尽量避免施加过程中对被校传感器产生额外耦合效应，使得被校传感器正确感知各维力(扭矩)并输出，才能准确完成整个示值校准过程，满足传感器自身的多维力耦合校准需求。现有校准装置无法实现这个需求，既不能实现单独的力矩加载，也不能满足多维力传感器的校准需求，尤其是多维力组合同步校准的研究基本为空白。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是针对上述的问题，提出一种参考式多维力传感器组合同步校准装置。
[0006]本技术的技术方案是：
[0007]本技术提供一种参考式多维力传感器组合同步校准装置，包括多维力传感器装夹机构和座台，所述多维力传感器装夹机构安装在座台上，多维力传感器装夹机构沿座台的水平轴线方向前后分别设有Z轴向试验力加载机构和Z轴向扭矩加载机构，多维力传感器装夹机构与Z轴向扭矩加载机构的中间位置安装有XY轴向扭矩及试验力加载机构，所述Z轴向试验力加载机构、多维力传感器装夹机构、XY轴向扭矩及试验力加载机构和Z轴向扭矩加载机构电连接有测量控制系统。
[0008]进一步地，所述Z轴向试验力加载机构包括轴向加载缸、标准力传感器和XY方向位置调整机构，所述XY方向位置调整机构安装在前述座台上，轴向加载缸沿座台轴线方向水平放置且设置在XY方向位置调整机构上，标准力传感器设置在轴向加载缸与多维力传感器装夹机构的中间位置处，用于调整中心轴线和施加Z轴向标准压力。
[0009]进一步地，所述多维力传感器装夹机构包括加载底座、加载帽和对中调整机构，所述对中调整机构安装在前述座台上，用于驱动装夹的多维力传感器；加载底座与加载帽设
置在对中调整机构上方，且加载底座和加载帽还分别安装在多维力传感器的底部和顶部，用于装载并调整多维力传感器。
[0010]进一步地，所述XY轴向扭矩及试验力加载机构包括X方向标准力传感器及加载机构、质量平衡机构、X方向标准扭矩传感器及加载机构、激光位移传感单元、Y方向标准力传感器及加载机构、Y方向标准扭矩传感器及加载机构和框架，所述框架架设在前述座台上，X方向标准力传感器及加载机构和质量平衡机构安装在框架外框的顶部；Y方向标准扭矩传感器及加载机构设置在框架外框的底部，X方向标准扭矩传感器及加载机构和Y方向标准力传感器及加载机构分别设置在框架外框的左右两侧处；激光位移传感单元安装在框架的内框处。
[0011]进一步地，所述X方向标准力传感器及加载机构安装在框架外框的顶部正中间处，质量平衡机构设置在X方向标准力传感器及加载机构的左右两侧，Y方向标准扭矩传感器及加载机构设置在框架外框底部的正中间。
[0012]进一步地，所述X方向标准扭矩传感器及加载机构和Y方向标准力传感器及加载机构分别设置在框架外框的左右两侧的正中间处，X方向标准扭矩传感器及加载机构和Y方向标准力传感器及加载机构的一端均连接有纯扭径向支撑机构和挠性联轴器，用于施加纯扭的扭矩；另一端均连接有全自由度力连接器，用于传递准确的力。
[0013]进一步地，所述加载帽四周连接有6个连接柱，每个连接柱远离加载帽的一端设有球关节，其中4个连接柱通过插销和对应的挠性联轴器以及全自由度力连接器连接，另外2个连接柱和标准力传感器相连。
[0014]进一步地，所述激光位移传感单元包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、第四激光位移传感器和第五激光位移传感器，第三激光位移传感器设置在框架内框的上方，第二激光位移传感器和第四激光位移传感器分别设置在框架内框的左右两侧处，第一激光位移传感器和第五激光位移传感器都设置在框架内框的底部。
[0015]进一步地，所述Z轴向扭矩加载机构包括径向气浮支撑机构、标准扭矩传感器、挠性联轴部件和扭矩加载机构，径向气浮支撑机构、标准扭矩传感器、挠性联轴部件和扭矩加载机构沿座台的水平轴线方向依次连接并安装在前述座台上，用于施加Z轴向标准正反扭矩值。
[0016]本技术的有益效果：
[0017]本技术整体采用卧式结构，通过标准力和扭矩传感器进行力值和扭矩值的参考式测量，能够实现对多维力传感器的各维独立校准和多维耦合校准。本技术结构新颖、功能合理，对中和加卸载伺服控制准确高效，解决了对多维力传感器的各维组合、同步校准问题，确保了力和扭矩量值溯源的准确可靠。
[0018]本技术通过Z向卧式和XY向加载框加载系统的设计，可实现3个维度、6个分量、12个方向任意组合标准力和扭矩的施加，以及加卸载过程自动闭环的控制；通过全自由度力连接器、纯扭径向支撑机构和挠性联轴器的应用，达到力的准确传递与保持、扭矩的纯扭施加，保证各维力(扭矩)施加相互独立、互不影响，既保证标准力(扭矩)值的准确施加，又尽量避免对被校传感器产生额外耦合效应，确保数据准确性；通过激光位移传感器测距和伺服控制技术，实现加载前校准装置和被校传感器的轴线自动对中调整和加载中的加载帽位置偏移量监测调整，使得加受力(扭矩)中心尽量保持在同一轴线，确保数据重复性和
稳定性。
[0019]本技术具备任意维力或扭矩的单独或组合加载功能，突破力(扭矩)发生装置和标准力(扭矩)传感器的伺服闭环控制技术，保证加力系统各分量载荷准确施加；能够避免校准装置对被校传感器产生额外耦合效应，可突破力的准确传递与保持、扭矩的纯扭施加等技术，保证各维力(扭矩)施加的相互独立、互不干扰；加载前能够对中调整和过程中进行变形监测，使得校准装置和被校传感器的加受力(扭矩)保持同一轴线，实现加载前的轴线自动对中调整和加载过程中的加载帽位置偏移监测。
[0020]本技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021]通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0022]图1示出了本技术的正视图。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种参考式多维力传感器组合同步校准装置，其特征在于，包括多维力传感器装夹机构(2)和座台(6)，所述多维力传感器装夹机构(2)安装在座台(6)上，多维力传感器装夹机构(2)沿座台(6)的水平轴线方向前后分别设有Z轴向试验力加载机构(1)和Z轴向扭矩加载机构(4)，多维力传感器装夹机构(2)与Z轴向扭矩加载机构(4)的中间位置安装有XY轴向扭矩及试验力加载机构(3)，所述Z轴向试验力加载机构(1)、多维力传感器装夹机构(2)、XY轴向扭矩及试验力加载机构(3)和Z轴向扭矩加载机构(4)电连接有测量控制系统(5)。2.根据权利要求1所述的参考式多维力传感器组合同步校准装置，其特征在于，所述Z轴向试验力加载机构(1)包括轴向加载缸(11)、标准力传感器(12)和XY方向位置调整机构(13)，所述XY方向位置调整机构(13)安装在前述座台(6)上，轴向加载缸(11)沿座台(6)轴线方向水平放置且设置在XY方向位置调整机构(13)上，标准力传感器(12)设置在轴向加载缸(11)与多维力传感器装夹机构(2)的中间位置处，用于调整中心轴线和施加Z轴向标准压力。3.根据权利要求1所述的参考式多维力传感器组合同步校准装置，其特征在于，所述多维力传感器装夹机构(2)包括加载底座(21)、加载帽(22)和对中调整机构(23)，所述对中调整机构(23)安装在前述座台(6)上，用于驱动装夹的多维力传感器；加载底座(21)与加载帽(22)设置在对中调整机构(23)上方，且加载底座(21)和加载帽(22)还分别安装在多维力传感器的底部和顶部，用于装载并调整多维力传感器。4.根据权利要求1所述的参考式多维力传感器组合同步校准装置，其特征在于，所述XY轴向扭矩及试验力加载机构(3)包括X方向标准力传感器及加载机构(31)、质量平衡机构(32)、X方向标准扭矩传感器及加载机构(33)、激光位移传感单元(34)、Y方向标准力传感器及加载机构(35)、Y方向标准扭矩传感器及加载机构(36)和框架(310)，所述框架(310)架设在前述座台(6)上，X方向标准力传感器及加载机构(31)和质量平衡机构(32)安装在框架(310)外框的顶部；Y方向标准扭矩传感器及加载机构(36)设置在框架(310)外框的底部，X方向标准扭矩传感器及加载机构(33)和Y方向标准力传感器及加载机构(35)分别设置在框架(310)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭东，管志钢，何建新，毛勤卫，李志峰，刘浩，王直荣，陆臻辉，
申请(专利权)人：常州检验检测标准认证研究院，
类型：新型
国别省市：
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