当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

正交并联六维力传感器设计与实验研究

发布时间:2018-12-14 04:40
【摘要】:随着高新技术产业智能化进程的加快,传感器技术在其发展中逐渐占有越来越重要的地位。六维力传感器作为一类能够检测空间全力信息的传感器在机器人技术、生物医疗、航空航天、汽车制造等领域中有着广泛的应用。论文提出了一种测量分支水平与竖直正交排布的正交并联六维力传感器,对其机构理论、结构参数优化及静态标定实验等做了深入的分析研究,具体研究工作有:1)提出了六分支、八分支两种结构的正交并联六维力传感器;应用螺旋理论建立两种六维力传感器的数学模型;推导其静力学平衡方程,并进行方程的求解,进而得到正交并联六维力传感器受空间六维外力向测量分支轴向力的映射关系。2)依据各向同性的概念,分析两种结构正交并联六维力传感器的结构性能;面向六维力传感器实际应用中的测量需求,提出并联六维力传感器工况函数模型;根据工况函数模型,以测量分支量程最小为优化目标,推导并联六维力传感器结构参数优化方法;以六分支正交并联六维力传感器在卫生陶瓷曲面打磨作业中的应用为例,根据工况函数模型对其结构进行优化,得到测量分支的最小量程以及对应的传感器结构参数。3)提出一种六维力传感器在线静态标定加载方法;推导了六维力传感器的在线静态标定算法;基于Lab VIEW设计并开发了静态标定软件,可实现标定过程中数据的采集与最小二乘处理、六维力测量及实时显示等功能。4)最后,研制了六分支正交并联六维力传感器样机;搭建了传感器在线静态标定系统,并进行静态标定实验,得到六分支正交并联六维力传感器样机的标定矩阵,并对样机的测量性能进行分析,得到其实际测量中的线性度矩阵。实验结果为评价样机测量精度提供了依据。
[Abstract]:With the acceleration of the intelligent process of high-tech industry, sensor technology gradually occupies an increasingly important position in its development. As a kind of sensor which can detect the all-out information in space, six-dimensional force sensor has been widely used in robotics, biomedicine, aerospace, automobile manufacturing and so on. In this paper, an orthogonal parallel six-axis force sensor with vertical and horizontal branches is proposed. The mechanism theory, structural parameters optimization and static calibration experiments are analyzed and studied. The specific research works are as follows: 1) six branches, eight branches and two kinds of orthogonal parallel six-axis force sensors are proposed. The mathematical models of two kinds of six-axis force sensors are established by spiral theory. The static equilibrium equation is derived, and the equation is solved, and then the mapping relation of the orthogonal parallel six-axis force sensor to the axial force of the branch measured by the spatial six-dimensional external force is obtained. 2) according to the concept of isotropy, The structural performance of two orthogonal parallel six-axis force sensors is analyzed. In order to meet the requirement of measurement in the practical application of six-axis force sensor, a model of the operating condition function of parallel six-axis force sensor is proposed. According to the working condition function model, the optimization method of the structural parameters of the parallel six-axis force sensor is derived with the minimum measuring range of the branch as the optimization objective. Taking the application of six-branch orthogonal parallel six-axis force sensor in sanitizer surface grinding as an example, the structure of the sensor is optimized according to the working condition function model. The minimum measurement range of the measuring branch and the corresponding structural parameters of the sensor are obtained. 3) an on-line static calibration loading method for a six-axis force sensor is proposed. The online static calibration algorithm of six-axis force sensor is derived. Based on Lab VIEW, the static calibration software is designed and developed, which can realize the functions of data acquisition, least square processing, six-axis force measurement and real-time display. 4) finally, a prototype of six-branch parallel six-axis force sensor is developed. The sensor on-line static calibration system is built and the calibration matrix of the six-branch parallel six-axis force sensor prototype is obtained by static calibration experiment. The measurement performance of the prototype is analyzed and the linearity matrix in the actual measurement is obtained. The experimental results provide a basis for evaluating the measuring accuracy of the prototype.
【学位授予单位】:华北理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 涛;;0.04级精密力传感器[J];仪器仪表通讯;1973年02期

2 高建树;机电误差互补法在力传感器中的应用[J];传感器技术;2000年04期

3 程卫东,董永贵,冯冠平;石英谐振力传感器加载机构理论及实验[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年01期

4 程卫东 ,董永贵,冯冠平;石英谐振力传感器加载机构理论及实验[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年02期

5 朱超甫,李元,陈虎平,宋惠改;多个力传感器的共同测试技术[J];传感器世界;2001年05期

6 沈久珩;大力测量技术的新进展——附着式超轻型大力传感器[J];中国工程科学;2001年10期

7 张小龙,张为公;轮力传感器及其在汽车道路试验中的应用[J];仪表技术与传感器;2005年01期

8 王志刚,李振加,曲国军;一种新型轨道二维力传感器的研究[J];黑龙江工程学院学报;2005年02期

9 尹瑞多,王宣银,程佳,李强;广义六维力传感器的特点及研究和应用状况[J];液压与气动;2005年10期

10 刘建华;周思跃;;虚拟指尖力传感器的建模与实现[J];机电工程;2007年05期

相关会议论文 前10条

1 沈久珩;;大力测量技术的新进展——附着式大力传感器[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年

2 高建树;;机电误差互补法在力传感器中的应用[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年

3 杨敏;申飞;;一种大量程六维力传感器标定方法[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年

4 闫荣格;杨庆新;樊长在;陈海燕;刘福贵;;超磁致伸缩力传感器的研究[A];2005年中国固体科学与新材料学术研讨会专辑[C];2005年

5 陈乐;宋爱国;;三维力传感器的设计[A];2008年江苏省计量测试学术论文集[C];2008年

6 赵玉虎;林明;张鸣雷;蒲浩;吴文凯;;力传感器在离心机平衡检测与保护系统中的应用[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年

7 叶璇;李喜德;;变刚度后屈曲式微力传感器的数值模拟与设计[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

8 刘意杨;王越超;于鹏;席宁;董再励;;亚μN微力传感器信号处理及标定方法的研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年

9 汪恩清;丁世敬;;YML型锚索力传感器环境防护技术[A];1998电子产品防护技术研讨会论文集[C];1998年

10 崔岩;佟建华;董维杰;王立鼎;;基于硅基PZT微力传感器标定系统的初步研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年

相关重要报纸文章 前1条

1 本报记者 曾永联 本报通讯员 李莉丽 欧阳钢桥;科技产业的沃土 自主创新的摇篮[N];广西日报;2011年

相关博士学位论文 前7条

1 王东;汽车轮力测量解耦理论与技术研究[D];东南大学;2016年

2 赵延治;大量程柔性铰并联六维力传感器基础理论与系统研制[D];燕山大学;2009年

3 张景柱;特种六分力传感器设计原理研究[D];南京理工大学;2008年

4 姚建涛;大量程并联式六维力传感器基础理论与实验研究[D];燕山大学;2010年

5 王志军;双层预紧式六维力传感器基础理论与应用研究[D];燕山大学;2012年

6 李映君;新型轴用并联压电式六维大力传感器的研究[D];大连理工大学;2010年

7 赵现朝;Stewart结构六维力传感器设计理论与应用研究[D];燕山大学;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨真真;平面并联柔铰三维力传感器研制[D];燕山大学;2015年

2 崔朋肖;容错柔性并联六维力传感器性能分析及实验研究[D];燕山大学;2015年

3 孙立广;新型六维力传感器标定台系统建模与误差分析[D];大连交通大学;2015年

4 李东;集成式压电六维力传感器测量原理与技术研究[D];大连理工大学;2015年

5 董跃龙;六维力传感器动态解耦方法的研究[D];安徽工程大学;2015年

6 王耀弘;新型六维力传感器的计量测试技术与量值溯源研究[D];重庆交通大学;2015年

7 李玉钦;压电式六维大力传感器的并联分载原理研究及其结构设计[D];济南大学;2015年

8 姜山;汽车轮胎力传感器结构优化方法研究[D];安徽农业大学;2014年

9 陈丹凤;面向空间作业的多维力传感器设计及标定研究[D];东南大学;2015年

10 王佩;基于无线传输的车轮力传感器嵌入式采集系统设计[D];东南大学;2015年



本文编号:2377941

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2377941.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户a09e1***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com