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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103630293103630293A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310645992.9(22)申请日2013.12.04(71)申请人东南大学常州研究院地址213164江苏省常州市常武中路801号科教城惠研楼北楼东南大学常州研究院申请人中国航天员科研训练中心(72)发明人宋爱国潘栋成徐宝国陈丹凤陈善广王春慧王政(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人金辉(51)Int.Cl.G01L25/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称多维力传感器的在轨高精度标定装置及标定方法(57)摘要本发明涉及一种满足空间站上使用的多维力传感器的在轨高精度标定装置及标定方法,该装置包括固定梁、弹性梁、滑动标尺以及标定锥组成。固定梁与弹性梁用螺栓穿过安装孔固定在一起,标定锥固定在弹性梁一端的通孔内,滑动标尺在固定梁与弹性梁上自由滑动,通过移动滑动标尺,改变弹性梁的有效长度,实现对多维力传感器的力值标定,本发明的标定装置对多维力传感器施加的力值,通过滑动标尺上的指针指向固定梁上的刻线读出。CN103630293ACN103629ACN103630293A权利要求书1/2页1.一种多维力传感器的在轨高精度标定装置,其特征在于:由固定梁(1)、弹性梁(2)、滑动标尺(3)、标定锥(4)和多维力传感器(5)组成;所述固定梁(1)与弹性梁(2)叠放在一起,固定梁(1)的安装孔(101)与弹性梁(2)的安装孔(201)对齐并通过螺栓(6)固定,滑动标尺(3)在固定梁(1)与弹性梁(2)上滑动,标定锥(4)安装在弹性梁(2)自由端的通孔(202)内,标定锥(4)的尖端指向固定梁(1)上的凹槽(105),多维力传感器(5)由螺栓安装在固定梁(1)的另一端的第一通孔(103)和第二通孔(104)上,并且多维力传感器(5)的标定轴(501)与标定锥(4)的尖端接触,通过移动滑动标尺(4),减少弹性梁(2)的有效长度,实现对多维力传感器(5)力值的加载。2.根据权利要求1所述的多维力传感器的在轨高精度标定装置,其特征在于:滑动标尺(3)由滑动框(301)、四个滚轴(302)以及止动螺钉(303)组成,四个滚轴(302)分别安装在滑动框(301)上的安装孔内,当滑动标尺(3)安装在固定梁(1)与弹性梁(2)上时,四个滚轴(302)既能够将固定梁(1)与弹性梁(2)压紧,又能够使得滑动标尺(3)自由滑动,当滑动标尺(3)移动到指定的位置时,通过拧紧止动螺钉(303),将滑动标尺(3)的位置固定,并通过滑动标尺(3)上的指针(304)指向固定梁(1)上的刻度(102)读出标定装置施加的力值。3.根据权利要求1所述的多维力传感器的在轨高精度标定装置,其特征在于:标定装置中固定梁(1)采用刚性材料,可以忽略固定梁(1)在标定过程中的变形,弹性梁(2)采用弹性材料,其弹性模量为E,弹性梁(2)的截面为矩形,其高度为h,宽度为b,弹性梁(2)总长度为l,设弹性梁(2)固定端到滑动标尺(3)指针的距离为x,则弹性梁(2)的有效弹性长度为l-x,标定锥(4)的高度为y;此时弹性梁(2)的惯性矩为:标定锥(4)对多维力传感器(5)的压力F与弹性梁(2)固定端到滑动标尺(3)指针的距离x之间的关系为:4.一种多维力传感器的在轨高精度标定装置的标定方法,利用多维力传感器(5)的输入、输出关系式来进行标定解耦的;其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1:根据待标定多维力传感器(5)的量程选择合适高度y的标定锥(4),并将标定锥(4)安装在弹性梁(2)的通孔(202)内;步骤2:连接好多维力传感器(5)的电路,运行多维力传感器(5)标定软件,将多维力传感器(5)安装在固定梁(1)底面的安装孔(103)内,使得多维力传感器(5)的标定轴(501)穿过固定梁(1)一端的凹槽(105),标定锥(4)压在标定轴(501)端面的中心;移动滑动标尺(3)至初始标定位置,并拧紧止动螺钉(303),保存多维力传感器(5)的零点电压;松开止动螺钉(303),移动滑动标尺(3)至下一个施力位置,将指针(304)与刻度(102)对齐,并拧紧止动螺钉(303),保存多维力传感器(5)的输出电压与标定装置所施加的力值;重复上述步骤,直到加载至满量程,完成多维力传感器(5)Z方向的一次标定;步骤3:将多维力传感器(5)安装在固定梁的端面的安装孔(104)内,使得多维力传感器(5)的标定轴(501)在固定梁(1)一端的凹槽(105)内,标定锥(4)压在标定轴(501)面上,按照步骤2中的加载步骤对多维力传感