一种大量程六维力传感器标定方法

《一种大量程六维力传感器标定方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、文章编号：CSTAM2013-P28-E0045一种大量程六维力传感器标定方法*杨敏，申飞(1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳919-402，621900;2.中国科学院智能机械研究所传感系统工程研究中心，合肥230031)摘要：本文在介绍六维力传感器标定方法及原理的基础上，针对加速度场中的六维力测试系统建立了一套大量程六维力传感器静态标定的实验装置,并对所研制的气动力—惯性力复合离心试验中的六维力传感器进行了标定，标定结果满足实验测试精度要求。本标定方法和装置构思巧妙，具有结构简单、可操作性强，标定成本低廉等优点。关键词：六维力传感器；标定

2、；实验装；测试系统THECALIBRATIONMETHODOFALARGESIX-AXISFORCESENSORSYANGMin,SHENFei(1.InstituteofSystemEngineering,CAEP,P.O.BOX919-402,Mianyang,Sichuan621900,China;2.InstituteofIntelligentMachine,AcademicSinica,HeFei230031,China)Abstruct:Basedontheacceleratorcalibrationmethodofsix-axisforce

3、sensors,thesystemofstaticcalibrationforalargesix-axisforcesensorisbuild,Theacceleratorcalibrationmethodareintroduceddetaily.thedesignedsix-axisforcesensorinmulti-dimensionalacceleratorsfieldiscalibratedandtheresultiswellused.thesystemofstaticcalibrationisacontraption,whichissmart

4、cheapandpracticality.Keywords:Six-axissensor;calibration;experimentaldevice;testingsystem六维力传感器能够获取空间任意力系中的三维正交力(Fx、Fy、Fz)及三维正交力矩(Mx、My、Mz)信息，它因满足航空航天、军事、医药、化工、汽车、电子、造船业、核工业、机械制造、机器人等领域中多维力测量的需要而得到了长足的发展。近年来在精密装配、航空机器人，宇宙空间站对接仿真、火箭发动机推力试验、风洞实验等测力精度要求高的场合发挥了极其重要的作用[1-2]。传感器标定是工程测试

5、中一个重要环节，直接影响测试结果的精度及可靠性[3]。中科院合肥物质科学研究院针对六维力传感器标定方法进行了深入系统的研究。国内其他从事六维力传感器研究的单位主要有哈尔滨工业大学，东南大学以及燕山大学，燕山大学自90年代中期开始六维力传感器的研究，提出采用Steward平台结构的传感器，报道有10Kg的标定装置，所采用的标定系统和标定方法与中科院合肥物质科学研究院的方法基本相似[4-5]。航天部门也有部分单位从事六维力相关方面的工作，但没有公开报道。国外多维力传感器研究比较成熟，中等量程六维力传感器标定方法和标定原理基本与国内相同，但是对于超大量程六维力

6、传感器的标定未见没有公开的报道，目前市场上所见到国外公司提供的标定系统只是用于单维力传感器的标定。1超大量程六维力传感器简介飞行器在飞行过程中都要遇到加速度环境，为了预测和验证新型飞机或导弹的气动力和惯性力联合作作者简介：*杨敏(1977－)，女，陕西西安，硕士，工程师，研究方向：工程力学及环境试验技术，Yang77.5@163.com申飞(1972—)，女，安徽人，研究员，博士。·Ⅰ-331·用下的力学性能，通常对飞机或导弹在地面的大型离心机上模拟的加速度场中进行气动力—惯性力复合离心试验，在试验过程中测得飞机或导弹在试件连接边界的全力信息，包括三个相

7、互垂直的力和绕三个相互垂直轴的力矩。该超大量程六维力传感器即为一种“气动力—惯性力复合离心试验”六维力测试系统，其设计量程如表1所示，外形见图1.图1大量程六维力传感器表1六维力传感器量程Fx(KN)Fy(KN)Fz(KN)Mx(KNm)My(KNm)Mz(KNm)80801003030302六维力传感器标定原理六维力传感器的标定均在假设传感器系统为线性系统的情况下进行，即传感器静态数学模型满足FCV其中，V是六维力传感器输出的6路原始信息(列信息，单位是V)，F是经过计算的6路力信息(列信息，力的单位是KN，力矩的单位是KNm)[6-7]。传感器静态

8、标定的实质就是利用施加在六维力传感器上的广义力矢量组F和通过数据采集上采样得到的