用于天平校准系统的机电式自动加载装置及其加载方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及航空气动力风洞试验技术领域，具体涉及一种用于天平校准系统的机电式自动加载装置及其加载方法。
[0002]【背景技术】:
风洞天平是风洞测力实验的关键设备之一，天平的精准度直接影响风洞实验数据的准确性。天平是测量仪器，不进行标定就不能使用，天平的标定是通过天平校准系统来完成的，而自动加载系统是天平校准系统的重要组成部分。多年来，在天平校准加载中一直采用砝码对被校天平施加校准载荷；虽然从最初的手动砝码改进成自动加载砝码，有效地减少了劳动强度。但随着加载载荷范围的增加，砝码的数量也随之增加，致使加工和计量砝码的工作量加大，费用增加，加载时间增加。另外由于单块砝码的重量增大，给计量、使用和维护造成一定的困难。同时，由于砝码是固定的质量块，没有办法对天平施加任意的载荷，无法对风洞试验中天平的受力情况复现，排查风洞试验中具体试验问题。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种用于天平校准系统的机电式自动加载装置及其加载方法。
[0004]上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其组成包括:伺服电机，所述的伺服电机控制伺服电动缸工作，所述的伺服电动缸与载荷缓冲器连接，所述的载荷缓冲器与加载滑轮连接，所述的加载滑轮与高精度力传感器连接，所述的高精度力传感器与控制系统连接。
[0005]所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的载荷缓冲器采用圆柱形拉伸弹簧结构。
[0006]所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的伺服电动缸包括高精度行星减速机和滚珠丝杠，把所述的伺服电机的转动转换成滚珠丝杠的直线运动。
[0007]所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的加载滑轮由直径1:2的两个滑轮组成。
[0008]所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的控制系统包括工控机、CAN卡、稳压10V电源、直流24V朝阳电源、直流180V电源、信号放大器、研华亚当模块。
[0009]—种所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置的加载方法，该方法包括如下步骤:
当需要对天平施加一定的载荷时，控制系统会预先计算出高精度力传感器的给定值，再与控制系统所采集到高精度力传感器的电压值进行比较，通过控制系统进行计算，结果驱动伺服电机进行控制，使伺服电动缸带动载荷缓冲器，达到高精度力传感器与给定值在一定的误差带内，通过加载滑轮将加载载荷施加于天平，即完成天平的一个载荷加载，最终完成天平的校准。
[0010]本发明的有益效果:
本发明为了解决天平校准系统中载荷源砝码的加工、计量等各种弊端问题，而研制的一种技术领先、高效的机电式自动加载装置，集合了多年在天平校准系统研制和使用方面的经验和教训，用于天平校准系统的机电式自动加载装置实现对天平施加任意的需求载荷。
[0011]本发明机电式自动加载装置实现了对天平自动施加任意需求的载荷，最终完成天平的自动校准。大量选用高精度的成品件；采用加载缓冲器，缓冲加载速度和增加丝杠行程提高加载精度；可以自动地按预定的载荷表对天平施加载荷，完成天平的校准；可以实现对天平施加任意的需求载荷，实现对风洞试验中天平的受力情况复现，大大地方便了测力试验中问题的排查。
[0012]本发明伺服电动缸主要由高精度行星减速机和滚珠丝杠等组成，把伺服电机的转动转换成滚珠丝杠的直线运动，产生校准载荷，当直接应用伺服电动缸进行加载，伺服电动缸的微小直线运动将对天平加载很大的载荷，给机电式自动加载控制提出很高的要求；加载缓冲器用来缓冲加载速度和增加丝杠行程提高加载精度；加载滑轮由直径1:2的两个滑轮组成，以减少施加载荷力的大小，达到所需要的加载值，同时达到加载载荷变向的作用；高精度力传感器用于实时测量所施加的载荷，并将其输出信号反馈给伺服电机，实现对天平加载固定载荷的闭环控制，它的精度将最终决定加载载荷的精度；控制系统主要有工控机、CAN卡、稳压1V电源、直流24V朝阳电源、直流180V电源、信号放大器、研华亚当模块，
主要采用现场总线控制，具体总线为CAN总线，该系统通过先进传感器实现对机电式自动加载试验各个工作环节工作情况进行监控，同时通过高精度的直流伺服驱动单元可以精确控制伺服电动缸自动加载机构的精度和速度。
[0013]【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。
[0014]附图2是本发明机电式自动加载装置和砝码加载的天平输出比较图。
[0015]【具体实施方式】:
实施例1:
一种用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其组成包括:伺服电机1，所述的伺服电机控制伺服电动缸2工作，所述的伺服电动缸与载荷缓冲器3连接，所述的载荷缓冲器与加载滑轮4连接，所述的加载滑轮与高精度力传感器5连接，所述的高精度力传感器与控制系统6连接。
[0016]实施例2:
根据实施例1所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的载荷缓冲器采用圆柱形拉伸弹簧结构。
[0017]实施例3:
根据实施例1或2所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的伺服电动缸包括高精度行星减速机和滚珠丝杠，把所述的伺服电机的转动转换成滚珠丝杠的直线运动。
[0018]实施例4:
根据实施例1或2或3所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的加载滑轮由直径1:2的两个滑轮组成。
[0019]实施例5: 根据实施例1或2或3或4所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，所述的控制系统包括工控机、CAN卡、稳压1V电源、直流24V朝阳电源、直流180V电源、信号放大器、研华亚当模块。
[0020]实施例6:
一种实施例1-5之一所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置的加载方法，该方法包括如下步骤:
当需要对天平施加一定的载荷时，控制系统会预先计算出高精度力传感器的给定值，再与控制系统所采集到高精度力传感器的电压值进行比较，通过控制系统进行计算，结果驱动伺服电机进行控制，从而使伺服电动缸带动载荷缓冲器，达到高精度力传感器与给定值在一定的误差带内，通过加载滑轮将加载载荷施加于天平，即完成天平的一个载荷加载，最终完成天平的校准。
【主权项】
1.一种用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其组成包括:伺服电机，其特征是:所述的伺服电机控制伺服电动缸工作，所述的伺服电动缸与载荷缓冲器连接，所述的载荷缓冲器与加载滑轮连接，所述的加载滑轮与高精度力传感器连接，所述的高精度力传感器与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其特征是:所述的载荷缓冲器采用圆柱形拉伸弹簧结构。3.根据权利要求1或2所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其特征是:所述的伺服电动缸包括高精度行星减速机和滚珠丝杠，把所述的伺服电机的转动转换成滚珠丝杠的直线运动。4.根据权利要求1或2或3所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其特征是:所述的加载滑轮由直径1 '2的两个滑轮组成。5.根据权利要求1或2或3或4所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置，其特征是:所述的控制系统包括工控机、CAN卡、稳压10V电源、直流24V朝阳电源、直流180V电源、信号放大器、研华亚当模块。6.一种利用权利要求1-5之一所述的用于天平校准系统的机电式自动加载装置的加载方法，其特征是:该方法包括如下步骤: 当需要对天平施加一定的载荷时，控制系统会预先计算出高精度力传感器的给定值，再与控制系统所采集到高精度力传感器的电压值进行比较，通过控制系统进行计算，结果驱动伺服电机进行控制，使伺服电动缸带动载荷缓冲器，达到高精度力传感器与给定值在一定的误差带内，通过加载滑轮将加载载荷施加于天平，即完成天平的一个载荷加载，最终完成天平的校准。
【专利摘要】<b>用于天平校准系统的机电式自动加载装置及其加载方法。在天平校准加载中一直采用砝码对被校天平施加校准载荷，由于砝码是固定的质量块，没有办法对天平施加任意的载荷，无法对风洞试验中天平的受力情况复现。本发明的组成包括：伺服电机（</b><b>1</b><b>），所述的伺服电机控制伺服电动缸（</b><b>2</b><b>）工作，所述的伺服电动缸与载荷缓冲器（</b><b>3</b><b>）连接，所述的载荷缓冲器与加载滑轮（</b><b>4</b><b>）连接，所述的加载滑轮与高精度力传感器（</b><b>5</b><b>）连接，所述的高精度力传感器与控制系统（</b><b>6</b><b>）连接。本发明用于天平校准系统的机电式自动加载装置及其加载方法。</b>
【IPC分类】G01L25/00
【公开号】CN105333994
【申请号】CN201510871351
【发明人】李小刚, 赵长辉, 冯强, 周阳, 周航, 江春茂, 刘博宇, 徐 明, 孙以心
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月2日