广义力加载多维测力台标定装置及其标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种机械仪表检测领域的技术，具体是一种适用于现场标定的广 义力加载多维测力台标定装置及其标定方法。
【背景技术】
[0002] 多维测力台能够测量三维空间的全力信息即三维力和三维力矩信息，现已广泛应 用于运动生物力学、康复医学等领域。多维测力台的测量精度直接影响其应用效果，因此， 在出厂前必须对其进行标定。
[0003] 现有的多维测力台标定大多采用单维加载，采用单维力加载时，一次只沿一个分 量轴加载力或力矩，故效率较低。为提高效率需要采用广义力标定，即通过加载包含多个力 分量的矢量力对多维测力台进行标定。
[0004] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101936797A，公开（公告）日 2011.01.05,公开了一种多维力传感器的标定装置及其工作方法，所述的标定装置包括标 定工作台和带滑轮的支架部件，带滑轮的支架部件包括载荷施加绳、滑轮和砝码。但该技术 存在以下缺陷：1)力加载方法繁琐，需要不断更换砝码质量，操作不便;2)在施加 Fx和Fy时 需要通过调整标定调节板的高度使得施力线保持水平，操作复杂;3)方向角不能调节;4)该 装置不适用于需要对多个加载点进行加载的多维测力台标定，也不适合大载荷加载。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种广义力加载多维测力台标定装 置及其标定方法，能够同时施加多个方向上的力、力矩，并实现连续的矢量力加载，有效减 小误差。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的，
[0007] 本发明涉及一种广义力加载多维测力台标定装置，包括:标定台主架、多维测力 台、施力机构、第一钢绳拉索、第二钢绳拉索和传感器件，其中：标定台主架为L形，多维测力 台固定在标定台主架一侧并设有加载点，加载点、第一钢绳拉索、传感器件和第二钢绳拉索 依次相连，施力机构相对于多维测力台设置并与标定台主架另一侧固定连接；
[0008] 所述的施力机构包括由上至下依次相连的闸阀手轮、第一双向螺杆、连接套筒、第 二双向螺杆和牵引盒，其中：第一双向螺杆设有固定盘，固定盘呈倒L形一端与标定台主架 固定连接，另一端与牵引盒对应设置，牵引盒底部开槽并设有牵引滑杆，牵引滑杆与第二钢 绳拉索一端连接。
[0009] 所述的标定台主架包括:承载台、标定台立柱、滑杆夹具、调节滑杆、调节螺杆和固 定滑杆，其中：承载台一侧设有两根标定台立柱，两标定台立柱通过顶部的横梁相连，两标 定台立柱底部之间设有固定滑杆，标定台立柱中部设有矩形滑槽，两个矩形滑槽之间设有 调节滑杆，调节滑杆与滑杆夹具固定连接，滑杆夹具与调节螺杆固定连接，调节螺杆与横梁 相连并控制调节滑杆的高度，第二钢绳拉索依次绕过调节滑杆、固定滑杆与牵引滑杆连接。
[0010] 所述的传感装置包括:标准测力计和与之相连的倾角传感器。
[0011] 本发明涉及一种基于上述装置的标定方法，在指定的调节滑杆高度下，通过旋转 闸阀手轮带动牵引盒向上运动从而将加载力依次通过第二钢绳拉索、传感器件和第一钢绳 拉索传递至多维测力台上，在多维测力台上进行分区标定，由采集电路实时记录多维测力 台的各组桥路输出结果和传感器件的测量结果，得到各区域的标定系数矩阵和标定误差。
[0012] 所述的分区标定是指将多维测力台顶板划分为几何中心一致且依次嵌套的若干 个区域，在每个区域内分别选取若干个加载点进行标定。 技术效果
[0013] 与现有技术相比，本发明采用广义力加载，能同时施加多个方向上的力、力矩；同 时采用螺纹副的螺纹旋合及自锁特性，配合标准测力计及倾角传感器，能实现连续的矢量 力加载;而采用分区标定的方法能有效减小误差，其最大维间耦合误差为0.82%，最小维间 耦合误差为0.05%，较现有的方法解耦更加彻底，完全适用于工业现场、科研单位等多种场 合。
【附图说明】
[0014]图1为本发明结构不意图；
[0015] 图2为图1的右视图；
[0016] 图3为本发明中标定台主架结构示意图；
[0017]图4为本发明中施力机构结构示意图；
[0018] 图5为本发明中牵引盒结构示意图；
[0019] 图6为本发明中多维测力台俯视图；
[0020] 图中：标定台主架1、承载台11、标定台立柱12、滑杆夹具13、调节滑杆14、调节螺杆 15、固定滑杆16、横梁17、矩形滑槽18、多维测力台2、加载点21、施力机构3、闸阀手轮31、第 一双向螺杆32、固定盘33、连接套筒34、第二双向螺杆35、牵引盒36、牵引滑杆37、第一钢绳 拉索4、第二钢绳拉索5、传感器件6、中心区域a、第一环形区域b、第二环形区域c。
【具体实施方式】
[0021] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0022] 如图1和图2所示，本实施例涉及一种广义力加载多维测力台标定装置，包括:标定 台主架1、多维测力台2、施力机构3、第一钢绳拉索4、第二钢绳拉索5和传感器件6,其中：标 定台主架1为L形，多维测力台2固定在标定台主架1 一侧并设有若干加载点21，加载点21、第 一钢绳拉索4、传感器件6和第二钢绳拉索5依次相连，施力机构3相对于多维测力台2设置并 与标定台主架1另一侧固定连接；
[0023] 如图4和图5所示，所述的施力机构3包括由上至下依次相连的闸阀手轮31、第一双 向螺杆32、连接套筒34、第二双向螺杆35和牵引盒36，其中：第一双向螺杆32上设有固定盘 33,固定盘33呈倒L形一端与标定台主架1固定连接，另一端与牵引盒36对应设置以减少牵 弓丨盒36的自由度，使牵引盒36能够上下运动，牵引盒底36底部开槽并设有牵引滑杆37,牵引 滑杆37与第二钢绳拉索5-端连接。
[0024]如图6所示，所述的多维测力台2优选地划分为几何中心一致且依次嵌套的中心区 域a、第一环形区域b和第二环形区域c，其中：中心区域a优选为矩形区域，其轮廓线与X轴间 距为(〇，|]、与γ轴间距为第一环形区域b的外侧轮廓线与X轴间距为〔_H]、与Y轴间 距为第二环形区域c的外侧轮廓线与X轴间距为/J、与Y轴间距为〔I，丨山乜 5 5 5 b 为多维测力台X轴向上两个传感器间的距离，h为Y轴向上两个传感器间的距离。
[0025]所述的若干加载点21优选为对称地设置于各区域的X轴、Y轴或矩形对角线上。
[0026]如图3所示，所述的标定台主架1包括:承载台11、标定台立柱12、滑杆夹具13、调节 滑杆14、调节螺杆15和固定滑杆16,其中：承载台11 一侧设有两根标定台立柱12,两标定台 立柱12通过顶部的横梁17相连，两标定台立柱12底部之间设有固定滑杆16，标定台立柱12 中部设有矩形滑槽18,两个矩形滑槽18之间