论文部分内容阅读
力传感器的生产厂家通常仅提供其静态标定结果。但在进行动态力测量时,静态的标定是否合理可信常常为人们所关心,尤其对于精密测量而言。本文以航天器部件运动导致的动态力和力矩精密测量为研究背景,对一种六维力传感器的动态标定问题展开研究,论文完成了如下主要工作。(1)提出了针对六维力传感器进行动态标定的方案。该方案主要采用旋转离心力的幅值作为动态力的标准力来进行标定。该离心力由伺服直驱电机带动转子和偏心砝码旋转产生。离心力通过特别设计的工装传递后施加到六维力传感器上,六维力传感器固定在特别设计的工作台面的T型槽上。(2)对所提的动态标定方案进行了系统分析,分析了其合理可行性。对电机水平安装和竖直安装情形下标准离心力的发生进行了详细分析。对所设计的转子系统静、动态力学特性进行了有限元计算分析,确认了设计结果的正确性。为提高伺服电机运转的平稳性,对其控制原理也进行了研究分析。(3)进行了六维力传感器动态标定实验,得到了其标定修正系数。设计了标定实验系统方案,采用多组偏心质量进行了标定实验。设定电机按恒定转速运转,将六维力传感器测得的动态偏心力幅值与理论值进行对比,得到标定修正系数。(4)对整个标定系统的误差特性进行了理论分析,得到了标准离心力精度的理论结果。对影响标准离心力的砝码质量、转动半径、电机转速误差以及其他因素进行了分析,从理论上推导了标准离心力能够达到的精度。通过理论分析和实验研究表明,本文所研制的六维力传感器动态标定系统具有较高的精度,能够应用于工程实际。