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超静定六维力传感器静定测量模型及标定方法
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:《仪器仪表学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TH113[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室,秦皇岛066004, [2]燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(51305383,51275439)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20131333120007)、河北省自然科学基金(2012203130)资助项目
中文摘要:

固有频率作为传感器重要的动态性能指标之一,是传感器动态测试范围的主要确定依据。针对整体预紧式Stewart六维力传感器,基于Kane动力学建模方法及引入角速度算子矩阵,构建了考虑中间预紧分支影响的六维力传感器系统的形式简洁的统一动力学模型。通过忽略系统阻尼,推导得到了传感器系统的简化动力学方程、前6阶固有频率及对应振型。利用有限元仿真软件及对传感器样机进行动态标定实验2种方式分别得到了传感器的固有频率及动态特性指标,并验证了所构建传感器动力学理论建模的正确性。研究内容为传感器在实际动态力监测的应用场合提供了依据,为传感器的产品化设计提供了理论指导。

英文摘要:

As one of the important dynamic performance indexes of sensors,natural frequency is the main basis for determining the dynamic test range of the sensors.Aiming at pre-stressed parallel Stewart structure six-axis force sensor,a unified and concise dynamics model of the six-axis force sensor system that considers the impact of the middle preloaded limb is constructed based on Kane dynamics modeling method and through introducing angular velocity operator matrix.The compact dynamic equation,the first six order natural frequencies and corresponding vibration mode shapes of the sensor system are derived by ignoring the system damping.The finite element method (FEM) and dynamic calibration experiment of the sensor prototype were used to obtain the natural frequencies and dynamic characteristic indexes of the sensor respectively; then the correctness of the constructed sensor theoretical dynamics modeling was also verified.This study provides a basis for the application of the sensor in practical dynamic force monitoring and also provides a theoretical guidance for the sensor production design.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42481