[发明专利]测力板三维校准的系统和方法

权利要求书

1.一种用于校准测力台的方法，包括：

提供测力台并通过计算设备在测力台的上表面铺设一个点状栅格，其中所述上表面沿所述测力台上的X轴和Y轴延伸；

沿垂直于所述X轴和Y轴的Z轴以及沿X轴和沿Y轴在上表面的栅格点的每一点上施加p个已知负载，其中所述施加的p个已知负载包括在零到全量程(Full Scale Capacity，FSC)的范围内、增量为10％的量值；

沿x轴、y轴和z轴在每个栅格点处对每个已知负载进行多点测量；

生成针对每个栅格点的六个测量输出信号、准确位置坐标和施加的已知负载量值；

组成含有针对每个栅格点的六个未知数和施加的已知负载的六个方程的数组；

对组成的方程求解，得到每个栅格点的位置和负载的特征校准矩阵；

将得到的所有栅格点的位置和负载特征校准矩阵输入校准表格中，并将校准表格存储在非易失性存储器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述p个已知负载通过3-D笛卡尔负载设备进行施加。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述点状栅格包括沿X轴的n个点和沿Y轴的m个点；其中所述n个点和m个点包括在1～20的范围内的数值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述六个测量输出信号包括三个分力Fx、Fy、Fz以及三个分力矩Mx、My、Mz。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供估值算法并将全局测力台校准矩阵存储在所述非易失性存储器中，其中所述估值算法配置用于通过将全局测力台校准矩阵应用到未知施加负载的测量的测力台输出信号上来生成量值和位置的第一估值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述未知施加负载的量值和位置的第一估值用于确定校准表格内的位置和负载特征校准矩阵。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括通过将确定的位置和负载特征校准矩阵应用于未知负载的测力台输出测量值来生成所施加的未知负载的准确量值和位置。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过将NIST可追踪的固定荷重施加到上表面的栅格点来验证所述得到的位置和负载特征校准矩阵。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用校准方案在八个栅格点处测量二级特性。

10.一种用于校准测力台的系统，包括：

一个测力台；

配置用于将点状栅格铺在测力台上表面的计算设备，其中所述上表面沿所述测力台上的X轴和Y轴延伸；其中所述点状栅格包括n个沿所述测力台X轴的点，以及m个沿测力台Y轴的点；

3-D笛卡尔负载设备，所述3-D笛卡尔负载设备配置用于沿着垂直于X轴和Y轴的Z轴以及沿着X轴和Y轴将p个已知的负载施加到上表面的点状栅格点上的每一个栅格点上，其中所施加的p个已知负载包括在零到全量程(FullScaleCapacity，FSC)范围内、增量为10％的量值；

传感器，所述传感器配置用于沿所述X、Y和Z轴在每个栅格点处对每个已施加的已知负载进行多点测量，然后生成针对每个栅格点的六个测量输出信号、准确位置的坐标以及所施加的已知负载量值；

一种算法，所述算法用于对含有针对每个栅格点的六个未知数和施加的已知负载的六个方程组成的n×m×p数组进行求解，并用于推导出每个栅格点的位置和负载特征校准矩阵；

非易失性内存，其配置用于将所得到的所有栅格点的位置和负载特征校准矩阵输入校准表格中。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述点状栅格包括沿X轴的n个点和沿Y轴的m个点；并且，其中所述n个点和m个点包括在1～20的范围内的值。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述六个测量输出信号包括三个分力Fx、Fy、Fz以及三个分力矩Mx、My、Mz。

13.根据权利要求10所述的系统，进一步包括估值算法和全局测力台校准矩阵，其中所述估值算法配置用于通过将全局测力台校准矩阵应用到未知施加负载的测力台的输出测量值上来生成在测力台上的未知施加负载的量值和位置的第一估值。

14.根据权利要求13所述的系统，其中未知施加负载的量值和位置的第一估值用于确定校准表格内的位置和负载特征校准矩阵。

15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括通过将确定的位置和负载特征校准矩阵应用于未知负载的测力台输出测量值来生成所施加的未知负载的准确量值和位置的测量值修正算法。