并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，取代了從前的塔式六電機(jī)控制六自由度，每臺(tái)電機(jī)分別單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的復(fù)位方式，創(chuàng)新性的采用了并聯(lián)六連桿式復(fù)位方式。并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其組成包括：控制計(jì)算機(jī)，所述的控制計(jì)算機(jī)分別連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分、變形及位置測量部分，所述的變形及位置測量部分包括測位傳感器、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括運(yùn)動(dòng)控制單元及復(fù)位保護(hù)單元、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分、所述的控制計(jì)算機(jī)連接控制電機(jī)及復(fù)位保護(hù)單元，所述的測位傳感器安裝在測量天平即加載梁運(yùn)動(dòng)的位置，所述的測位傳感器連接控制計(jì)算機(jī)；運(yùn)動(dòng)控制單元和控制電機(jī)，所述的測位傳感器對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，保護(hù)裝置連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)及加載梁。本產(chǎn)品用于風(fēng)洞天平復(fù)位。
【專利說明】并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著飛行器的設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的要求不斷提高，風(fēng)洞試驗(yàn)朝著精細(xì)化的方向發(fā)展。作為風(fēng)洞試驗(yàn)中力/力矩最主要的測量裝置，測力天平的性能直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。天平的精準(zhǔn)度主要由天平的校準(zhǔn)公式?jīng)Q定，而天平公式的精確度很大程度上依賴天平靜校臺(tái)的性能。另外隨著科研型號(hào)任務(wù)的不斷增多，對(duì)于天平校準(zhǔn)的時(shí)間限制也越來越嚴(yán)格，因此又對(duì)天平校準(zhǔn)設(shè)備高效性有了新的要求。
[0003]風(fēng)洞天平校準(zhǔn)設(shè)備的性能將直接影響天平靜校的質(zhì)量和效率，按加載坐標(biāo)軸系的不同，可分為地軸系天平校準(zhǔn)設(shè)備和體軸系天平校準(zhǔn)設(shè)備。地軸系天平校準(zhǔn)設(shè)備不進(jìn)行天平復(fù)位調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單。而體軸系天平校準(zhǔn)設(shè)備需要通過校準(zhǔn)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)保證天平加載狀態(tài)不變，即保證施加載荷的方向始終與天平體軸系一致。原有的體軸系加載設(shè)備均為塔形結(jié)構(gòu)，其運(yùn)用六臺(tái)電機(jī)進(jìn)行六分量(X，Y，Z，Mx，My，Mz)變形復(fù)位，各復(fù)位電機(jī)間存在相互影響，復(fù)位精 度低，速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的提供一種并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，以解決體軸系靜校臺(tái)復(fù)位精度低，速度慢的問題。
[0005]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其組成包括:控制計(jì)算機(jī)，所述的控制計(jì)算機(jī)分別連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分、變形及位置測量部分，所述的變形及位置測量部分包括測位傳感器、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括運(yùn)動(dòng)控制單元及復(fù)位保護(hù)單元、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分、所述的控制計(jì)算機(jī)連接控制電機(jī)及復(fù)位保護(hù)單元，所述的測位傳感器安裝在測量天平即加載梁運(yùn)動(dòng)的位置，所述的測位傳感器連接控制計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制單元和控制電機(jī)，所述的測位傳感器對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，保護(hù)裝置連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)及加載梁。
[0007]所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述的六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)為六臺(tái)高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六根并聯(lián)連桿，其中豎直方向三角形布置X，My, Mz三個(gè)自由度的X方向連桿:連桿XI，連桿X2和連桿X3，兩根控制Z，Mx兩個(gè)自由度Z方向連桿，即水平Z向平行布置兩根連桿Zl，連桿Z2，一根控制Y —個(gè)自由度Y方向連桿即水平Y(jié)向中間布置一根連桿Yl，共六根連桿組成并聯(lián)六連桿復(fù)位機(jī)構(gòu)，推動(dòng)臺(tái)體的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速精確復(fù)位。
[0008]所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括與所述的控制機(jī)計(jì)算機(jī)連接的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，所述的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡連接所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分，所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分包括六臺(tái)諧波減速器、一一對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的六根滾珠絲杠,6臺(tái)所述的測位傳感器--對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)。[0009]有益效果:
[0010]1、以上所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)包括分別由六臺(tái)高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六根并聯(lián)連桿，三根X方向連桿控制X，My, Mz三個(gè)自由度，兩根Z方向連桿控制Z，Mx兩個(gè)自由度，一根Y方向控制Y —個(gè)自由度。當(dāng)其中一個(gè)或多個(gè)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，其它桿進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。六根連桿彼此獨(dú)立，連桿與移動(dòng)臺(tái)體連接處用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接。連桿的伸長與縮短由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)臺(tái)體各個(gè)方向的精確移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]以上所述的靜校臺(tái)臺(tái)體姿態(tài)的計(jì)算機(jī)通過控制六套交流伺服。為了使臺(tái)體能夠平穩(wěn)快速地復(fù)位，需對(duì)這六套交流伺服進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，因此在復(fù)位系統(tǒng)中采用了運(yùn)動(dòng)控制單元即多軸運(yùn)動(dòng)控制器，它能代替控制計(jì)算機(jī)完成六連桿的位置、速度的聯(lián)動(dòng)控制。
[0012]本實(shí)用新型通過并聯(lián)六連桿進(jìn)行天平復(fù)位的方式，通過反饋實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速復(fù)位的要求；提高天平復(fù)位的精準(zhǔn)度和速度。
[0013]本實(shí)用新型能夠有效避免單元運(yùn)動(dòng)影響其它元復(fù)位的問題(如Mz復(fù)位影響Y復(fù)位)，具有結(jié)構(gòu)巧妙、復(fù)位速度快、精度高、干擾小等優(yōu)點(diǎn)。天平復(fù)位位移精度小于0.01_，角度精度小于5"。在使用本裝置所進(jìn)行的風(fēng)洞天平靜校中，天平準(zhǔn)度指標(biāo)小于4%。，精度指標(biāo)小于1%。。本發(fā)明對(duì)于提高風(fēng)洞天平校準(zhǔn)精度和效率指標(biāo)具有重要作用，其應(yīng)用前景十分廣闊。
[0014]本實(shí)用新型是基于我國大載荷風(fēng)洞天平校準(zhǔn)的需要，提供一種并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)能夠有效避免單元運(yùn)動(dòng)影響其它元復(fù)位的問題，具有結(jié)構(gòu)巧妙、復(fù)位速度快、精度高、相互干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本實(shí)用新型完全取代了從前的塔式六電機(jī)控制六自由度，每臺(tái)電機(jī)分別單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的復(fù)位方式，創(chuàng)新性的采用了并聯(lián)六連桿式復(fù)位方式。加載梁的變形通過激光跟蹤儀傳入控制計(jì)算機(jī)。控制計(jì)算機(jī)求出六根連桿的伸縮量傳入多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，多軸運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)六根連桿的伸縮量進(jìn)行插補(bǔ)，驅(qū)動(dòng)六根連桿的伸縮使加載梁復(fù)位偏移量減少。激光位移傳感器再測得的加載梁偏移量，再次進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)偏移量達(dá)到復(fù)位的精度要求復(fù)位結(jié)束。本套復(fù)位機(jī)構(gòu)，能夠準(zhǔn)確快速安全實(shí)現(xiàn)天平復(fù)位，并且具有結(jié)構(gòu)巧妙、復(fù)位速度快、精度高、相互干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]本實(shí)用新型加載梁的變形通過激光跟蹤儀傳入控制計(jì)算機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)求出六根連桿的伸縮量傳入多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，多軸運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)六根連桿的伸縮量進(jìn)行插補(bǔ)，驅(qū)動(dòng)六根連桿的伸縮使加載梁復(fù)位偏移量減少。激光位移傳感器再測得的加載梁偏移量，再次進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)偏移量達(dá)到復(fù)位的精度要求復(fù)位結(jié)束。本套復(fù)位機(jī)構(gòu)，能夠準(zhǔn)確快速安全實(shí)現(xiàn)天平復(fù)位，并且具有結(jié)構(gòu)巧妙、復(fù)位速度快、精度高、相互干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]風(fēng)洞天平復(fù)位方法，當(dāng)系統(tǒng)加載后加載梁產(chǎn)生偏移，激光位移傳感器測得的加載梁偏移量，通過控制器USB 口傳入控制計(jì)算機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)根據(jù)六根連桿的伸縮量。傳入多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，多軸運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)六根連桿的伸縮量進(jìn)行插補(bǔ)，再傳入六臺(tái)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器，控制六臺(tái)交流伺服電機(jī)按比例同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。然后通過多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，六臺(tái)諧波減速器、六根滾珠絲杠、驅(qū)動(dòng)六根連桿的伸縮使加載梁復(fù)位偏移量減少。激光位移傳感器再測得的加載梁偏移量，再次進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)偏移量達(dá)到復(fù)位的精度要求復(fù)位結(jié)束。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1為本實(shí)用新型連桿部分的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2為附圖1的左視圖。
[0021]圖3為附圖1的俯視圖。
[0022]附圖4為本實(shí)用新型工作流程圖。
[0023]附圖5為單個(gè)連桿的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中7為與活動(dòng)的臺(tái)體的鏈接鉸鏈，8為連桿雙向鉸鏈，9為連桿的伸縮部分，10為伺服電機(jī)和減速器組件，11為連桿的雙向鉸鏈，12為與臺(tái)體的基礎(chǔ)連接的鉸鏈。
[0024]附圖6為本實(shí)用新型的總體連接結(jié)構(gòu)的示意圖。圖中13為?的位移傳感器，14為Xl的位移傳感器，15為Zl的位移傳感器，16為Χ2的位移傳感器，17為Ζ2的位移傳感器，18為Χ3的位移傳感器。
[0025]附圖7是伺服驅(qū)動(dòng)前端電原理圖，圖中:w3是伺服驅(qū)動(dòng)器1、w4是伺服驅(qū)動(dòng)器2、w5是伺服驅(qū)動(dòng)器3、w6是伺服驅(qū)動(dòng)器4、w7是伺服驅(qū)動(dòng)器5、w8是伺服驅(qū)動(dòng)器6。
[0026]附圖8是伺服驅(qū)動(dòng)后端電原理圖，圖中:M1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0027]【具體實(shí)施方式】:
[0028]實(shí)施例1:
[0029]并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其組成包括:控制計(jì)算機(jī)，所述的控制計(jì)算機(jī)分別連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分、變形及位置測量部分，所述的變形及位置測量部分包括測位傳感器、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括運(yùn)動(dòng)控制單元及復(fù)位保護(hù)單元、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分、所述的控制計(jì)算機(jī)連接控制電機(jī)及復(fù)位保護(hù)單元，所述的測位傳感器安裝在測量天平即加載梁運(yùn)動(dòng)的位置，所述的測位傳感器電連接控制計(jì)算機(jī)；運(yùn)動(dòng)控制單元和控制電機(jī)，所述的測位傳感器對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，保護(hù)裝置連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)及加載梁。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]實(shí)施例1所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述的六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)包括安裝在臺(tái)體I上的六臺(tái)高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六根各自獨(dú)立工作的并聯(lián)連桿，安裝在其中豎直方向三角形布置X，My, Mz三個(gè)自由度的X方向連桿:連桿XI，連桿X2和連桿X3，連桿XI，連桿X2和連桿X3分別通過鉸鏈4鉸鏈5鉸鏈6與活動(dòng)的臺(tái)體I連接。兩根控制Z，Mx兩個(gè)自由度Z方向連桿，即水平Z向平行布置兩根連桿Z1，連桿Z2，一根控制Y —個(gè)自由度Y方向連桿即水平Y(jié)向中間布置一根連桿Yl，共六根連桿組成并聯(lián)六連桿復(fù)位機(jī)構(gòu)，6個(gè)連桿中兩根連桿Z1，連桿Z2與臺(tái)體分別通過鉸鏈2、鉸鏈3連接，推動(dòng)臺(tái)體的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速精確復(fù)位。當(dāng)其中一個(gè)或多個(gè)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，其它連桿通過計(jì)算機(jī)在活動(dòng)的臺(tái)體的約束下實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，相對(duì)位置如圖6所示。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]實(shí)施例1或2所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括與所述的控制機(jī)計(jì)算機(jī)連接的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，所述的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡連接所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分，所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分包括六臺(tái)諧波減速器、一一對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的六根滾珠絲杠，6臺(tái)所述的測位傳感器 對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)。
[0034]利用本申請(qǐng)進(jìn)行風(fēng)洞天平復(fù)位方法，其步驟為:當(dāng)系統(tǒng)加載后加載梁產(chǎn)生偏移，激光位移傳感器測得的加載梁偏移量，通過加載梁的變形通過激光跟蹤儀控制器USB 口傳入控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)六根連桿的伸縮量；傳入多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，多軸運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)六根連桿的伸縮量進(jìn)行插補(bǔ)，再傳入六臺(tái)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器，控制六臺(tái)交流伺服電機(jī)按比例同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，六臺(tái)諧波減速器、六根滾珠絲杠、驅(qū)動(dòng)六根連桿的伸縮使加載梁復(fù)位偏移量減少，激光位移傳感器再測得的加載梁偏移量，再次進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)偏移量達(dá)到復(fù)位的精度要求復(fù)位結(jié)束。
[0035]所述的控制六臺(tái)交流伺服電機(jī)按比例同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，六臺(tái)高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六根并聯(lián)連桿，三根X方向連桿控制X，My, Mz三個(gè)自由度，兩根Z方向連桿控制Z，Mx兩個(gè)自由度，一根Y方向控制Y —個(gè)自由度，當(dāng)其中一個(gè)或多個(gè)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，其它桿進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其組成包括:控制計(jì)算機(jī)，其特征是:所述的控制計(jì)算機(jī)分別連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分、變形及位置測量部分，所述的變形及位置測量部分包括測位傳感器、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括運(yùn)動(dòng)控制單元及復(fù)位保護(hù)單元、所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分連接復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分、所述的控制計(jì)算機(jī)連接控制電機(jī)及復(fù)位保護(hù)單元，所述的測位傳感器安裝在測量天平即加載梁運(yùn)動(dòng)的位置，所述的測位傳感器連接控制計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制單元和控制電機(jī)，所述的測位傳感器分別對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，保護(hù)裝置分別連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)及加載梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其特征是:所述的六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)為六臺(tái)高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六根并聯(lián)連桿，其中豎直方向三角形布置X，My, Mz三個(gè)自由度的X方向連桿:連桿XI，連桿X2和連桿X3，兩根控制Z，Mx兩個(gè)自由度Z方向連桿，即水平Z向平行布置兩根連桿Z1，連桿Z2，一根控制Y —個(gè)自由度Y方向連桿即水平Y(jié)向中間布置一根連桿Yl，共六根連桿組成并聯(lián)六連桿復(fù)位機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者所述的并聯(lián)六連桿式風(fēng)洞天平復(fù)位機(jī)構(gòu)，其特征是:所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)控制部分包括與所述的控制機(jī)計(jì)算機(jī)連接的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，所述的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡連接所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分，所述的復(fù)位運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分包括六臺(tái)諧波減速器、一一對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的六根滾珠絲杠，6臺(tái)所述的測位傳感器--對(duì)應(yīng)連接六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01M9/06GK203719870SQ201420002148
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】陳景偉, 陶愛華, 那鑫晨, 李福東, 梁桂范 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司哈爾濱空氣動(dòng)力研究所