三向力传感器标定算法的实验研究

为研究三向力传感器标定算法的有效性,设计一种非对称结构的三向力传感器,并对该传感器采用单向加载的方式进行大样本标定实验,将实验数据代入标定算法,得到该三向力传感器的标定表达式.再对传感器多次进行空间任意方向力加载,记录加载力大小和方向角,将加载时的三个应变输出代入三向力传感器标定表达式,得到标定结果.通过将标定结果与实际加载值进行比较,得出三向力传感器的标定误差.实验结果表明:该三向力传感器标定算法具有一定的标定精度.     

SDJ-80A三维力传感器精密标定夹具的设计

本文集中了论述三维力传感器标定加载装置的原理、结构和受力分析以及为提高精度和刚度所采取的措施。确定了最佳切向加载点的位置，这对传感器和测力仪的结构设计具有重要的参考价值。     

多维力/力矩传感器动态标定中若干问题的研究

动态标定实验是把握传感器动态特性的基础,是进行系统辨识、补偿和解耦所必需的.文章讨论了六维腕力传感器阶跃和冲击2种动态标定实验的设备和实验过程,求得其动态性能指标,分析了2种标定中存在的问题,并提出了改进多维腕力传感器动态标定实验的建议.     

PVDF应力传感器的设计、标定及其在混凝土冲击试验中的应用

利用分离式霍普金森杆(SHPB)试验技术对PVDF应力传感器进行了压电系数的动态标定,标定值为27.21 PC/N.在落锤冲击试验机上完成了预埋PVDF应力传感器的混凝土圆柱体试件的轴向冲击试验,并利用PVDF应力传感器信号和试件轴向压缩曲线得到了混凝土在冲击加载条件下的动态应力应变曲线.由于混凝土试件在冲击加载过程中应力分布不均匀,预埋在试件中心的PVDF应力传感器测试的应力结果比用锤头冲击力计算出来的试件平均应力稍大.     

基于VFF-RLS的力传感器的动态特性研究

在科学实验与工业生产中,力传感器动态特性会直接影响传感器的精度,因此研究力传感器动态特性具有重要意义。针对应用于手术机器人的应变式力传感器动态特性难以满足精度要求的问题,文中研究了基于最小二乘参数辨识方法在力传感器振动结构中的应用。由于递推最小二乘（RLS）对于二阶振动系统模型辨识难以同时保证快速性和抗干扰性,文中提出了一种基于可变遗忘因子的递推最小二乘参数辨识方法。首先,通过建立随机振动系统模型,对系统的输入/输出特性进行仿真与分析,确定了遗忘因子函数中的参数,仿真结果表明,文中提出的方法在保持更快收敛速度的同时,使参数辨识误差和收敛预测误差相比于RLS有明显的降低,相比于最小二乘有良好的时变性;然后,在阶跃测试标定法基础上对微创外科手术机器人力传感器的动态参数进行辨识,获得该传感器系统的结构动态特性,即固有频率和阻尼比。实验结果表明,文中提出的方法有较好的收敛性和稳定性,有效地提高了辨识精度。     

伺服阀测试用动态缸的特性研究

动态缸是流量伺服阀动态性能测试中的主要传感器.由于目前没有对其动态特性进行标定和校准的专门设备和方法,因此依据动态缸的结构参数对其动态性能进行理论分析即成为一种有效的方法.本文采用理论分析及性能仿真的方法对动态缸的性能进行研究,以验证动态缸作为动态传感器的有效性.     

二维力传感器动态补偿器设计

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性.     

双弯曲梁多轴腕力传感器设计

针对智能机械手的使用性能要求,设计了一种新型双弯曲梁多轴腕力传感器.该新型结构传感器有利于加工和安装,避免了因加工、时效等引起的变形、误差、不对称性等对传感器性能带来的影响,改善了传感器的工作性能,建立了该传感器力学模型,并从不同方向进行了受力分析.在确定传感器变形梁应变片的粘贴位置、组桥设计分析的基础上,开展了传感器单梁和整体加载试验,并进行理论计算和有限元分析.研究了不同加载试验下引起相对误差的原因,提出了传感器标定的解决办法.     

剃齿测力仪的设计及其标定

本文在分析剃削力的基础上,确定了剃齿测力仪应采用的结构形式,完成了弹性传感器的设计。针对测力仪的力学特性和电学特性,进行了分析和推导,从理论上初估了测力仪的主要性能,并提出了测力仪的补偿措施。最后对测力系统进行了标定,从而判断其在实用中的可靠性。静态标定主要考察了测力仪的直线性和灵敏度,动态标定主要考察了测力仪的固有频率。     

采用双弹性元件级联的微小推力测量方法

微小型推进器和推进技术的研究开发迫切要求mN级或更小推力的动态测量.该文提出了一种微小力测量方法,采用双弹性元件级联结构,兼顾实现高刚度和高灵敏度的测量性能,并简化了传感器的设计.在该结构原理的理论分析的基础上,研制了一套高灵敏度的电阻应变片式动态力传感器,达到10 mV/(mN*V)的灵敏度和0.06 mN的分辨率,带宽达到850 Hz. 通过标定其静、动态性能验证了双弹性元件级联式微小力测量方法的可行性.     

六维力传感器动态测试电磁激励力控制电路设计与分析

针对脉冲激励和单位阶跃法测试六维力传感器动态性能时输出力单一,力值大小调节较困难,且负载信号的检测不理想等问题,采用电磁激振原理,致力于谐波激励装置的研制。针对电磁滞后特性,以及电磁激励力随频率增加呈衰减特性,采用双闭环控制方案,即内环为电流环,外环为激励力反馈环,设计了一款六维力传感器动态测试电磁激励力控制电路。该电路测试结果表明电磁激励力输出幅度在传感器工作带宽内保持恒定,完全满足基于谐波激励法六维力传感器动态性能测试要求。     

振动力场对聚合物动态加工功耗的影响

为探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功耗的影响规律,文中采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机功耗对振动力场的响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型.对同轴圆筒动态流变装置电机功耗进行了测量,并与理论计算功耗进行比较,发现理论模型能较好地预测电机功耗随振动参数的变化,实验数据和理论模型均表明动态加工电机功耗随振动频率和振幅的增大而减小.文中还通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动频率和振幅的变化证实了理论模型的可行性.     

络纱张力动态测试系统的研制

研究了一种测量络纱动态张力变化过程的系统 .系统中设计了一种双孔梁力传感器和简易的测量电路板 .该系统能够对络纱动态张力进行定量测定并绘制张力变化曲线 ,对研究络纱张力变化规律 ,分析影响张力变化的因素以及控制络纱张力波动 ,实现恒张力络筒具有重要的意义 .     

振动力场对聚合物动态加工功率影响研究

为了探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功率的影响规律,采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机输出功率对振动力场响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型;对同轴圆筒动态流变装置电机输出功率进行测量,并与理论计算功率数据对比,发现理论模型能较好的预测电机功率随振动参数的变化情况,实验数据和理论模型均表明电机功率随振动参数的增大而减小;通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动参数的变化情况来证实理论模型的可行性。     

机构振动力优化平衡的一种新方法——谐波分量双幅值法及均方根值综合优化平衡法

分析了激振力引起系统的激振和响应之间的关系,指出了振动力谐波分量均方根(RMS)值法和传统均方根值法进行机构优化平衡时的主要区别,提出了用振动力谐波分量的双幅值B_(max)和RMS值加权和为目标函数的优化方法.用此法进行机构的优化平衡比用传统的RMS值法更能有效地减小系统的振动响应.     

与上升器共体的样品整形装置结构力学分析及优化

为提高钻取采样整形装置的结构性能,提出了与上升器对接被动段共体支撑的整形装置支撑方案.采用有限元法对整形装置进行模态分析、主动段过载响应分析、着陆缓冲加速度响应分析等动力学特性研究,并对整形装置结构进行改进.通过修改整形装置的支撑构架布局,缩短了丝杠顶端力传递到上升器对接结构被动段处的传力路径,有效提高了系统动态刚度.分析计算结果表明:改进后的整形装置自然频率显著提升,1阶模态达到47 Hz以上,保证了整形装置在外界动态载荷作用下的动力学响应.     

基于ANSYS的六轴力传感器的模态分析

运用Solid Works对支架进行三维建模,通过ANSYS Workbench软件对六轴力传感器结构进行模态分析,求解出传感器的模态参数,并得到传感器的固有频率和振型特征,找出了六轴力传感器的薄弱环节.结果表明,整个传感器不会出现共振现象,具有很好的动态特性.模态分析结果为传感器的进一步优化设计提供依据,对传感器在工程应用方面有一定的价值.     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.     

平面连杆机构综合动力平衡的探讨与应用

本文探讨对平面连杆机构进行综合动力平衡的方法。通过合理选取连秆机构的平衡量,能部分地平衡机构振动力,从而使轴承动反力、振动力矩及输入力矩等动力参数都能得到改善。应用计算机能方便地获得使最大振动力减小到某一期望值时的一系列平衡量,进而应用图形显示 CAD 方法获得理想平衡量的设计范围,并选取较佳值。实例分析计算表明,这种综合动力平衡法比只考虑振动力的完全平衡法有很大的灵活性和实用性。