和伺服控制器。AD板卡PCI1716与DA板卡PCL6126进行数据通讯；力传感器、位移传感器进行信号采集；位移传感器、力传感器分别将采集到的力信号和位移信号传输给调理板卡，AD板卡PCI1716的输入端与调理板卡相连，AD板卡PCI1716的输出端与伺服控制器连接，伺服控制器的输出端与DA板卡PCL6126的输入端连接，DA板卡PCL6126的输出端与电液伺服阀连接；安装在平台伺服作动器6上的力传感器和内置于伺服作动器3的位移传感器将采集到的平台伺服作动器6的力信号和伺服作动器3的位移信号经调理板卡传输给AD板卡PCI1716，AD板卡PCI1716将传输来的信号经A/D转换处理后反馈给伺服控制器，伺服控制器将信号进行处理后传输给DA板卡PCL6126，通过DA转换信号，进而传递给电液伺服阀，实现对平台伺服作动器6和伺服作动器3的伺服液压缸的闭环控制。具体来说，伺服控制器通过对输入的力信号和反馈回来的力信号进行比较判断，再通过DA板卡PCL6126将信号传递给伺服阀，进而实现对平台伺服作动器6的伺服液压缸的伺服控制，确保输出的力为所需要的力。伺服控制器10通过对输入的位移信号和反馈回来的位移信号进行比较判断，再通过DA板卡PCL6126将信号传递给伺服阀，进而实现对伺服作动器3的伺服液压缸的伺服控制，确保被加载对象的位姿为所需要的位姿状态。传感器信号通过电缆传送至各板卡，板卡安装在伺服控制系统的工控机中。
[0021]本发明的工作原理如下:
[0022]将被加载对象固定在龙门架I上的四只伺服作动器3的底部，六自由度加载机构上用关节铰链并联安装的六套并联的平台伺服作动器6驱动加载机构的活动平台4运动到与被加载对象的承载作用面相适应的位姿，将被加载对象的承载作用面与加载机构的活动平台通过附加锁装置连接，六套并联的平台伺服作动器6并联驱动加载机构的活动平台4，输出多维力。六自由度加载机构可在保持加载机构的活动平台4为任意位姿时对被加载对象进行多维加载，而且可以在输出给定的多维力的同时，利用四只伺服作动器3对加载机构活动平台4的位姿进行高精度的伺服控制，精确跟随被加载对象的运动，实现动态同步加载。安装在平台伺服作动器6上的力传感器检测六自由度加载机构施加在被加载对象上的多维力，进行力伺服控制。并且通过与龙门架相连的伺服作动器3的内置位移传感器实时测量出各作动器的位移，进而可以实时确定被加载对象的位姿，以构成位姿大闭环，实现对被加载对象的同步协调加载。
[0023]静态加载时，根据实际使用中被测件的需要指定六自由度加载机构活动平台4运动到某一位姿状态，然后输出给定的多维力对被加载对象进行加载试验，此时被测件为静止状态，伺服作动器3只起到固定作用；动态同步加载时，被加载对象通过四只固定在龙门架上的伺服作动器3来模拟实际工况中的运动状态，六自由度加载机构活动平台4精确跟随被加载对象运动，同时输出多维力，进行协调加载。
[0024]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种六自由度并联机构加载系统，其特征在于，包括龙门架、伺服作动器(3)、六自由度加载机构和伺服作动器控制系统，所述的伺服作动器控制系统包括力传感器和位移传感器；龙门架所组成的空间中安装六自由度加载机构；六自由度加载机构包括活动平台、上铰组件、下铰组件、六个并联的平台伺服作动器(6)及其固定平台，六自由度加载机构的固定平台固定安装在地基上，在各平台伺服作动器(6)上安装力传感器，以测量加载系统中各平台伺服作动器(6)输出力；伺服作动器(3)安装在竖直方向上，伺服作动器的一端通过连接头与固定在龙门架的底座铰接，另一端与被加载对象连接；伺服作动器(3)内置有位移传感器，用来实时测量伺服作动器的液压缸的位移，进而确定被加载对象的位姿并实现闭环控制。
2.根据权利要求1所述的六自由度并联机构加载系统，其特征在于，包括两个龙门架、四只伺服作动器(3)，其中，两个龙门架相互垂直的通过地脚螺栓固定在地基上，每个龙门架上对称竖直安装两只伺服作动器(3)。
3.根据权利要求1所述的六自由度并联机构加载系统，其特征在于，所述的伺服作动器控制系统还包括AD板卡PCI1716、DA板卡PCL6126和伺服控制器；AD板卡PCI1716与DA板卡PCL6126进行数据通讯；所述力传感器、位移传感器进行信号采集；位移传感器、力传感器分别将采集到的力信号和位移信号传输给调理板卡，AD板卡PCI1716的输入端与调理板卡相连，AD板卡PCI1716的输出端与伺服控制器连接，伺服控制器的输出端与DA板卡PCL6126的输入端连接，DA板卡PCL6126的输出端与电液伺服阀连接；安装在平台伺服作动器(6)上的力传感器和内置于伺服作动器(3)的位移传感器将采集到的平台伺服作动器的力信号和伺服作动器的位移信号经调理板卡传输给AD板卡PCI1716，AD板卡PCI1716将传输来的信号经A/D转换处理后反馈给伺服控制器，伺服控制器将信号进行处理后传输给DA板卡PCL6126，通过DA转换信号，进而传递给电液伺服阀，实现对平台伺服作动器和伺服作动器的伺服液压缸的闭环控制。
4.根据权利要求1所述的六自由度并联机构加载系统，其特征在于，所述对平台伺服作动器和伺服作动器的伺服液压缸的闭环控制，具体为:伺服控制器通过对输入的力信号和反馈回来的力信号进行比较判断，再通过DA板卡PCL6126将信号传递给伺服阀，进而实现对平台伺服作动器的伺服液压缸的伺服控制，确保输出的力为所需要的力；伺服控制器通过对输入的位移信号和反馈回来的位移信号进行比较判断，再通过DA板卡PCL6126将信号传递给伺服阀，进而实现对伺服作动器的伺服液压缸的伺服控制，确保被加载对象的位姿为所需要的位姿状态。
5.根据权利要求1-4任一所述的六自由度并联机构加载系统的加载方法，其特征在于，将被加载对象固定在四只伺服作动器(3)的底部，平台伺服作动器(6)驱动加载机构的活动平台运动到与被加载对象的承载作用面相适应的位姿，将被加载对象的承载作用面与加载机构的活动平台通过附加锁装置连接，六套并联的平台伺服作动器(6)并联驱动加载机构的活动平台，输出多维力；安装在平台伺服作动器(6)上的力传感器检测六自由度加载机构施加在被加载对象上的多维力，进行力伺服控制；伺服作动器(3)的内置位移传感器实时测量出各伺服作动器(3)的位移，进而实时确定被加载对象的位姿，以构成位姿大闭环，实现对被加载对象的同步协调加载。
6.根据权利要求5所述的六自由度并联机构加载系统的加载方法，其特征在于，静态加载时，根据实际使用中被测件的需要指定六自由度加载机构活动平台运动到确定的位姿状态，然后输出给定的多维力对被加载对象进行加载试验，此时被测件为静止状态，伺服作动器(3)起固定被加载对象的作用；动态同步加载时，被加载对象通过四只固定在龙门架上的伺服作动器(3)来模拟实际工况中的运动状态，六自由度加载机构活动平台精确跟随被加载对象运动，同时输出多维力，进行协调加载。
【专利摘要】本发明公开了一种六自由度并联机构加载系统及其方法，包括龙门架、伺服作动器(3)、六自由度加载机构和伺服作动器控制系统；六自由度加载机构包括活动平台、上铰组件、下铰组件、六个并联的平台伺服作动器(6)及其固定平台，六自由度加载机构的固定平台固定安装在地基上，在各平台伺服作动器(6)上安装力传感器，以测量加载系统中各平台伺服作动器(6)输出力；伺服作动器(3)安装在竖直方向上，伺服作动器的一端通过连接头与固定在龙门架的底座铰接，另一端与被加载对象连接；伺服作动器(3)内置有位移传感器，用来实时测量伺服作动器的液压缸的位移，进而确定被加载对象的位姿并实现闭环控制。
【IPC分类】G01M13-00, G01N3-02, G01N3-10
【公开号】CN104596752
【申请号】CN201510025977
【发明人】沈刚, 朱真才, 李翔, 滕文想, 李伟, 汤裕, 刘善增, 曹国华, 卢昊
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月20日