六维力传感器标定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种六维力传感器进行了静态标定的实验方法，尤其涉及一种六维力传感器标定方法。
【背景技术】
[0002]随着机器人朝着智能化方向不断发展，机器人智能化的重要元件六维力传感器受到越来越多的关注与重视。对六维力传感器进行标定是投入使用前的关键环节，为标定时能够准确对传感器进行加载，以及能够高效的采集标定数据，研究设计先进的高精度的六维力传感器标定系统是实现对六维力传感器准确、高效标定的保障。
[0003]目前，相对于新型传感器的快速发展来讲，我国在新型传感器的计量测试技术和测试方法方面相对较为落后，许多新型传感器尚无相应的标准，也没有相关的标准检测手段和检测设备，以及能够准确、可溯源、简便的检定方法；同时，由于产品的稳定性、一致性、可靠性较差，许多重要传感器主要通过进口来满足。我国在新型传感器计量检测技术和装置方面尚不能满足经济建设与社会发展的需要。
[0004]尽管关于六维力传感器的标定方法和标定装置有较多，然而国内尚未建立起六维力传感器的检定方法，也无相应的检定规程，因此，迫切需要建立起六维力传感器的计量测试方法与装置，并在其基础上建立六维力/力矩传感器的检定规范和标准，进而为六维力与力矩传感器的使用提供重要的保障。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种六维力传感器标定方法。该六维力传感器标定方法不但为六维力传感器的测试改进提供有效检测方法，同时对六维力传感器的应用也有很好的促进作用。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:
[0007]六维力传感器标定方法，在该方法中采用了一种六维力传感器标定装置，该装置包括工作台、短支架、回转工作台、传感器下夹盘、待标定的六维力传感器、传感器加载盘、横梁和支撑柱；所述工作台靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直的滑槽；所述短支架为四个并分别安装在工作台的四侧中部；所述回转工作台安装在工作台的中部；在工作台的一对角方向上分别垂直安装支撑柱，横梁水平安装在支撑柱的顶部；所述传感器下夹盘安装在回转工作台上，六维力传感器安装在传感器下夹盘上，所述传感器加载盘安装在六维力传感器上；在传感器加载盘的四侧分别设置水平拉杆，在传感器加载盘的顶部设置垂直拉杆；所述短支架包括底座、竖直支撑板和短夹具，所述底座固定在工作台上并与滑槽可滑动配合，所述竖直支撑板竖直固定在底座上，所述短夹具水平设置在竖直支撑板上并与竖直支撑板在竖直方向上可滑动配合；短夹具的一侧靠近外端设置定滑轮I和定滑轮II，所述定滑轮II位于定滑轮I的斜上方，在短夹具的另一侧靠近外端设置一定滑轮III ;所述横梁上且位于垂直拉杆的正上方设置一定滑轮IV，所述横梁上且靠近横梁的外端设置一定滑轮V ;
[0008]该六维力传感器标定方法包括如下步骤:
[0009]I)校准标定装置:使用六角扳手调整横梁中间的定滑轮IV位置，并根据定位绳索测量判断，使吊锤顶点对准六维力传感器中心，从而保证Fz加载方向准确一致；通过高度尺判定调节四个短夹具的高度，使短夹具底部的定滑轮I的高度与六维力传感器保持同一高度；利用钢尺调整四周短支架的位置使其与六维力传感器的中心处于同一条直线，然后根据定位绳索测量并进行微调，保证六维力传感器的侧向力方向与短夹具处于同一直线；
[0010]2)在Fx方向加载:将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上X方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过X方向的定滑轮I的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器施加X方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
[0011]3)在Fy方向加载:将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上I方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过y方向的定滑轮I的细绳与标准砝码连接，利用砝码重力对六维力传感器施加y方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
[0012]4)在Fz方向加载:将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆连接，另一端连接通过横梁上的定滑轮IV和定滑轮V并加载砝码的细绳，利用砝码重力对六维力传感器施加Z方向的载荷；六维力传感器和标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
[0013]5)对六维力传感器Mx方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上I方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过I方向的一短夹具上的定滑轮I的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具上的定滑轮II的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
[0014]6)对六维力传感器My方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上X方向的水平拉杆相连，另一端通过绕过X方向的一短夹具上的定滑轮I的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上的垂直拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过X方向的另一短夹具上的定滑轮II的细绳与标准砝码连接；两处分别加载等质量的砝码，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机；
[0015]7)对六维力传感器Mz方向进行加载，将一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上X方向的一水平拉杆相连，另一端通过绕过I方向的一短夹具上的定滑轮III的细绳与标准砝码连接；再将另一标准传感器的一端通过拉钩与传感器加载盘上X方向的另一水平拉杆相连，另一标准传感器的另一端通过绕过y方向的另一短夹具上的定滑轮III的细绳与标准砝码连接；两处分别加载方向相反大小相同的载荷，通过这种方式对六维力传感器加载单维力矩；六维力传感器和两个标准传感器输出的信号分别通过信号调理电路将信号进行放大、滤波和隔离处理后，使用数据采集卡采集调理后的信号并传输给计算机。
[0016]作为本发明的一种优选方案，所述横梁上设置一条形孔，所述定滑轮IV通过穿过条形孔的螺杆固定在横梁上。
[0017]作为本发明的另一种优选方案，所述工作台上的滑槽为上口小下口大的T滑槽，所述底座的底部固定连接上部小下部大的T型滑块，所述T型滑块位于滑槽内并与滑槽可滑动配合。
[0018]作为本发明的一种改进方案，所述竖直支撑板在竖直方向设置导向滑槽，所述短夹具通过锁紧杆固定连接在竖直支撑板上并可沿导向滑槽上下滑动。
[0019]本发明的技术效果是:该六维力传感器标定方法能够对六维力传感器各维依次进行准确加载，通过对加载实验数据进行分析，获得其静态性能指标，最后对产生误差的原因进行分析，对于六维力传感器设计改进有着重要意义；同时该标定方法为建立六维力传感器计量标准和量值溯源提供参考。
【附图说明】
[0020]图1为六维力传感器标定装置的结构示意图；
[0021]图2为短支架的结构示意图；
[0022]图3为六维力传感器的结构示意图；
[0023]图4为传感器加载盘的结构示意图；
[0024]图5为数据采集系统图；
[0025]图6为信号采集部分电气示意图；
[0026]图7为采集系统组成结构图。
[0027]附图中，丨一工作台；2—短支架；3—回转工作台；4一传感器下夹盘；5—六维力传感器；6—传感器加载盘；7—横梁；8—支撑柱；9一滑槽；10—水平拉杆；11一垂直拉杆；12—底座；13—竖直支撑板；14一短夹具；15—定滑轮I ; 16—定滑轮II ; 17—定滑轮III ；18—定滑轮IV ;19—定滑轮V ;20—螺杆；21—滑块；22—导向滑槽。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细地描述。
[0029]六维力传感器标定方法，在该方法中采用了一种六维力传感器标定装置，如图1所示，该装置包括工作台1、短支架2、回转工作台3、传感器下夹盘4、待标定的六维力传感器5、传感器加载盘6、横梁7和支撑柱8。工作台I靠近四侧和中部均沿纵向和横向设置相互垂直