汽车踏板力计便携式校准装置的研制

踏板力计的准确度直接关系着车辆制动系统的可靠性,影响车辆行驶的安全性。本文设计了一种便携式的汽车踏板力计校准装置,结合砝码或测力传感器,对计轴向和倾斜向进行校准。实验证明:该装置能提高力计的精度,不受场地制约,结构稳定可靠,安装方便;适用于车企和生产厂家对设备的自校;采用Solidworks软件进行结构设计及有限元分析,不仅性能达到设计要求,而且对汽车踏板力计的校准结果符合JJF 1169-2007校准规范。

考虑角度偏差的压电三维力传感器标定

为实现对压电式三维力传感器的高精度标定,在原标定模型上引入标定角度偏差因素。针对传感器转角、固定面不平与标定力源偏斜因素,开展了标定模型改进、参数获取与解耦效果分析等研究。分析传感器标定中存在的角度偏差,采用千分表与倾角仪进行测量。对未知参数过多问题,建立了合适的目标函数与约束条件,基于优化算法求解参数,实现了分离标定角度偏差的传感器标定。采用两种模型对实验数据解耦,从解耦误差均值和极值角度证明了新模型的有效性。结果表明:相比旧模型,实验数据下新模型大部分方向的解耦误差均值下降了80%左右,极值下降20%~49%。基于此分析了标定角度偏差对于传感器耦合特性的影响,得到各环节偏差引入的耦合比例,部分耦合系数中标定偏差因素占比达到70%以上。研究表明角度偏差对传感器标定的影响不可忽略,应加以控制。

压阻式大扭矩动态六轴力传感器设计

六轴力传感器在智能制造、精密装配、运动医疗等领域有着重要应用价值。本研究以大量程六轴力传感器为研究目标,针对六轴力解耦测量和交叉干扰抑制的技术难题,提出了一种压阻式大扭矩动态六轴力传感器的设计方法。在传感器结构设计中,采用4个直梁式三轴力传感器组合的方式进行载荷分摊,满足大力值和大扭矩的测量需求;在三轴力传感器设计中,利用弹性体应力对称性分布的特点和惠斯通电桥平衡原理,布置传感器敏感电阻并组合成测量电桥,实现三轴力的解耦测量;根据六轴力传感器在三轴力和三轴力矩作用下的应力变化规律,采用矩阵解耦的方式实现六轴力解耦测量。

一种床垫尺寸测量装置的设计

尺寸测量是床垫质量检测的重要项目,为了提高尺寸数据的采集效率,分析原有检测设备的不足,采用激光测距和力学传感器新技术,设计了一款力值加载的同时测量数据的一体式测量装置。可实现力值的不同设定、尺寸测量数据的读取、记录等功能。相对于传统的测量方式,该装置一方面减少了床垫尺寸测量人力,同时也节约了测量时间,降低了人工操作的劳动强度,有效提升检测技术水平。

柔性并联六维力传感器力映射解析研究

针对由柔性铰链构成的柔性并联Stewart平台六维力传感器弹性体结构,提出一种可用于柔性一体式并联六维力传感器六维外力与各柔性测力分支拉/压力间的精确力映射解析建模方法。基于虚功原理和几何相容条件并根据柔性铰链空间形式的柔度矩阵,构建传感器柔性串联支路末端的柔度矩阵和传感器的整体刚度矩阵。推导得到六维外力与传感器柔性分支杆所受轴向拉/压力间的解析映射关系。通过具体算例和传感器的有限元模型,对上述理论推导过程进行仿真验证。结果表明:理论值与仿真值基本吻合,最大误差在7%以内,从而说明了所提出的力映射解析方法具有较高的求解精度,并为柔性并联六维力传感器的尺寸优化设计奠定了理论基础。

应变式多维力传感器的故障诊断方法与实现

针对应变式多维力传感器在应用中往往出现测量电路的短路、断路、虚短、虚断等故障问题,提出基于恒流激励与矩阵扫测的故障诊断方法。针对短路故障,提出采用恒流扫测传感器输出引线与传感器基体之间以及传感器的两两输出引线之间阻值的方法来进行故障诊断;针对断路故障,对传感器各通道进行独立诊断,给出了恒流矩阵扫测方式,建立了断路故障查询表,以根据扫测结果采用查表法进行故障诊断;针对虚短、虚断故障,采取多次循环扫测、根据故障出现次数来辨别判断。据此,以MSP430F5529单片机为核心研制了低功耗电池供电式应变多维力传感器故障诊断系统,适用于多至8个通道的多维力传感器。测试结果表明,所研制的故障诊断系统针对简单故障或较为复杂的故障情况均可通过一次自动诊断或自动诊断与人工排查相结合的多次诊断方式来正确地判断出故障类型和位置,且8通道故障诊断耗时仅需约13 s,从而能够大幅缩短应变式多维力传感器的故障排查时间,提高传感器维护效率。

微小尺寸弹性零件刚度自动检测方法的研究

本文针对微小尺寸弹性零件的刚度测量问题进行论述。提出一种新的刚度自动检测方法 ,采用基于精密测力传感器和串行结构的微小载荷加载系统对弹性零件连续施加载荷 ,利用图像测量系统实时检测弹性元件的变形和位移量。理论分析和测试结果表明 ,该方法可有效解决小尺寸弹性零件刚度检测中的精度低、操作困难、效率低、通用性差等问题 ,能够直接得到弹性元件的完整刚度曲线 ,并可获得优于 0 .1%的测量精度。

微观条件下的材料表面摩擦学性能测试

针对微观条件下材料表面的摩擦学特性与宏观条件下材料表面的摩擦学特性具有很大差别而国内外在该方面研究较少的现状,提出了一种对微观条件下材料摩擦学性能测试的方法并研制出专用仪器———微摩擦测试仪。详细介绍了测试仪的工作原理,并利用该仪器对铝和铜的表面进行了测试。结果表明:利用该方法研制的测试仪精度高,系统性能稳定,符合微观条件下材料表面的测试要求。

工业机器人静态柔顺性测量辅助加载装置研制

为解决工业机器人静态柔顺性因缺乏辅助加载装置而难以测量的问题,提出一种基于三维力传感器的结构小巧、操作高效的辅助加载装置。通过校准,选择测量精度合适的三维力传感器以确保所研制装置施加作用力的准确性。对机械接口和减速机构进行创新设计,保证作用力可以被正确、稳定地加载到被测工业机器人的末端,并且利用经典的反馈控制确保装置运行稳定。通过特制的标定台对所研制的装置进行标定,测量结果表明该装置的最大示值误差为0.7%,优于设计时提出的1%的要求。最后,将该装置进行应用,验证了该装置在测量静态柔顺性过程中的有效性。

精密微小装配中的传感器与测量技术

高性能精密微小器件或产品的零件及其关键结构尺寸微小,因此在制造过程的装配环节,需借助基于传感器与测量技术的精密微小装配以保证装配精度。在微小零件装配过程中,需要精确测量待装配零件之间的相对位置和姿态的偏差,控制配合零件之间的接触力或接触状态。文章对用于精密微小装配的传感器技术进行了概述,结合精密微小装配中的应用需求,对机器视觉、力觉等主要传感器与测量技术进行了综述,并分析了精密测量与装配控制的技术与方法,旨在对精密装配相关的技术开发、装配设备研制提供参考和借鉴。

基于力传感器的压力电测系统准静态校准方法研究

针对现有基于落锤装置的比对式准静态压力校准方法中存在的问题,提出了一种通过力传感器来校准压力电测系统的方法。阐述了力监测压力校准方法的原理,介绍了专用力传感器的设计思路,推导了力和压力的理论模型,在此基础上开展了多组校准试验,通过最小二乘法得出了力和压力的线性关系数学模型,并通过多组重复性试验对模型的稳定性进行了考核。试验结果表明,力峰值和压力峰值之间存在良好的线性关系,而且模型的稳定性较高,与现有的比对式准静态校准方法测得的压力峰值相比,模型的计算误差不超过0.95%,该方法可作为一种有效的压力校准方法。

基于触力传感器的三指按摩测定分析仪

介绍了基于触力传感器和 89C5 2单片机的采集子系统的硬件组成结构和软件的设计方法及其在伤科三指按摩量化测定分析仪中的应用。并给出了试验结果。

六自由度足力测试装置研制

本文简要介绍了六自由度足力测量装置的结构 ,运用坐标变换等数学工具 ,根据点在平面上的投影确定了移动体在空间的位移 ,并通过刚度矩阵 。

新型多自由度足力测试装置设计

介绍了一种新的六自由度足力测量装置的结构。首先描述了测试装置的硬件结构,然后运用坐标变换等数学工具,根据点在平面上的投影确定了移动体在空间的位移,并通过刚度矩阵,给出了该装置的数学模型及六维力向量的信息获取方法。试验结果表明,该装置方案可行,结构合理,数学模型正确,刚度矩阵的标定能满足精度要求,基本上达到了使用程度。

基于落锤装置的力监测压力绝对校准方法研究

在详细探讨了利用落锤装置进行压力校准的多种途径的基础上,针对力监测压力方法中存在的传感器力值测量精度易受预紧力和惯性力影响的问题,提出了一种改进方法,即在落锤装置原有锤头结构的基础上自行研制了高精度的应变式力传感器,推导了通过自研力传感器监测造压油缸内压力的惯性力修正模型,并总结了模型进一步简化所需满足的前提条件。在此基础上分别对传统和自研力传感器开展了多组校准试验,试验结果表明,采用过渡件和螺栓固定等传统安装方式会对力传感器产生附加预紧力和惯性力两方面的不良影响,造成传感器在测量锤头和活塞杆之间的撞击力时产生很大的测试误差;自研力传感器在满足重锤质量远大于活塞杆质量并保证撞击对中精度的前提下,能够直接根据传感器测得的力值和活塞杆横截面积计算出缸内的压力,和现有的比对式准静态校准方法相比,其高压段压力监测精度优于1%,可作为一种有效的压力校准方法。

基于无线数据传输技术的测力装置

介绍了具有无线数据传输功能测力装置的工作原理、硬件结构设计、软件系统工作流程及实验结果,该装置以应变式力传感器为核心,利用发射器芯片、接收器芯片构成的无线收发模块,设计出数据采集与无线传输系统。该系统的无线数据采集模块体积小、功耗低、电路构造简单,可以方便地嵌入被监测系统中,利用上位机实现对被测数据的实时监测。

基于微控单元的摩擦力测量装置

基于微控单元,利用电阻应变式传感器、超声波测速、无线传输、液晶显示、直流加减速电机等技术设计了一种新型的测量滑动摩擦力装置.与传统测量滑动摩擦力的实验相比,该装置具有操作便捷、测量精度高、现象直观、外表美观、应用前景广等优点.不仅可以作为教具用于课堂演示,而且可为企业对产品的光滑度测定、材料摩擦系数测量与鉴定等提供借鉴和思路.

一种新型加工中心拉刀力数字化测量装置的设计

通过对加工中心拉刀机构进行分析,提出了用电阻应变式压力传感器与数控机床刀柄相结合的设计方案,利用压力传感器的电阻应变原理将拉刀力显示于液晶显示器上,对数控机床拉刀力进行数字化测量,对发挥数控机床的潜能、实现高效加工有现实意义。

冗余并联结构六维力传感器及其超静定静力映射解析分析

提出采用冗余并联结构作为大量程大测力板六维力传感器的弹性体结构。基于整体刚度和变形协调条件,提出一种求解冗余n-SS(n>6)并联Stewart结构六维力传感器超静定受力分析的解析方法,导出了n个分支杆轴向力与六维外力之间的全映射关系。通过解析分析分块矩阵的广义逆,得到了当各分支杆刚度一致或不一致时形式统一的各分支杆轴向受力分析的求解方法。最后,利用数值算例验证了上述两种方法的正确性,并表明采用广义逆矩阵求解冗余并联结构各分支杆轴向力不仅形式简洁,而且易于计算机编程实现,具有重要的应用前景。