[发明专利]一种三维测力平台现场静态标定装置及方法

权利要求书

1.一种三维测力平台现场静态标定装置，其特征在于，所述一种三维测力平台静态标定装置包括：垂直加载装置、水平加载装置；

所述垂直加载装置包括：垂直加载框架（1）、加载模块；所述垂直加载框架（1）上端面平行设置两个横板（2），横板（2）之间固定有加载面板（3）；所述加载模块进一步包括：加载轴（5）、加载平台（6）、加载块（7）；所述加载轴（5）一端穿过加载面板（3）上的加载轴承（15）与加载平台（6）固定，另一端与加载块（7）固定；

所述水平加载装置包括：水平加载框架（8）、加载挂钩（9）、加载螺栓（10）、固定滑轮以及杠铃片（14）；所述水平加载框架（8）的下端横梁上设有第一固定滑轮（11），上端横梁上设有第二固定滑轮（12）；所述加载挂钩（9）与钢丝（13）固定连接，钢丝（13）的另一端依次通过第二固定滑轮（12）、第一固定滑轮（11）与加载螺栓（10）以螺栓结构连接，且第二固定滑轮（12）、第一固定滑轮（11）、加载螺栓（10）三者在一条直线上。

2.根据权利要求1所述的一种三维测力平台现场静态标定装置，其特征在于，所述垂直加载框架（1）底端的四个角设有可调节底座（4）。

3.根据权利要求1所述的一种三维测力平台现场静态标定装置，其特征在于，所述加载模块轴承为精密传动轴承（15），所述精密传动轴承（15）固定于加载轴（5）与加载面板（3）连接处。

4.根据权利要求1所述的一种三维测力平台现场静态标定装置，其特征在于，所述加载轴（5）与加载块（7）采用钢珠接触结构固定。

5.一种三维测力平台现场静态标定方法，其特征在于，首先应用三维测力平台静态标定装置对三维测力平台进行现场标定，然后将标定后的各项参数输入到标定算法公式中，从而获得标定系数C，最后对标定结果进行验证；具体包括以下步骤：

步骤1：将三维测力平台（16）放置于预设的地坑内，应用三维测力平台静态标定装置对三维测力平台（16）进行现场标定，设定三维测力平台坐标原点（0，0，0），F_z为垂直方向作用力，F_x为横向作用力，F_y为纵向作用力；

步骤1.1：使用垂直加载装置对三维测力平台（16）进行垂直加载；

步骤1.1.1：采用描图工具在三维测力平台（16）表面上标记垂直加载点，描绘误差≤0.10 cm，记录各个垂直加载点的位置坐标；

步骤1.1.2：调整可调节底座（4）使垂直加载框架（1）保持水平，将加载块（7）分别置于上述垂直加载点上；

    步骤1.1.3：分别在加载点加载不同重量的外加力（F_z），按照横向移动和纵向移动的顺序对三维测力平台（16）上的所有加载点进行垂直加载，通过外加力和加载点的位置坐标计算上述垂直加载点的力矩值（M_x,M_y,M_z），计算公式为：                                               ；

步骤1.2：使用水平加载装置对三维测力平台（16）进行水平加载；

步骤1.2.1：采用描图工具在三维测力平台（16）侧面标记侧向加载点，描绘误差≤0.10 cm；记录各个侧向加载点的位置坐标；

步骤1.2.2：将加载螺栓（10）连接三维测力平台（16）的侧向加载点，并通过加载挂钩（9）加载外力，所述加载螺栓（10）与地面平行且垂直于三维测力平台（16）的加载面；

步骤1.2.3：分别在加载点加载不同重量的外加力（F_x，F_y）；按照横向移动和纵向移动的顺序分别对各个侧向加载点进行加载，通过外加力和加载点的位置坐标计算上述侧向加载点的力矩值（M_x,M_y,M_z），计算公式为：；

步骤2：将上述步骤得到各个垂直加载点和侧向加载点的加载力值（F_x,F_y,F_z）、加载力矩值（M_x,M_y,M_z）和输出力值（F_x-t,F_y-t,F_z-t）、输出力矩值（M_x-t,M_y-t,M_z-t），通过导入标定算法公式中，即能计算出标定系数C；

所述输出力值（F_x-t,F_y-t,F_z-t）由三维测力平台原有软件输出，输出力矩值（M_x-t,M_y-t,M_z-t）计算公式为：，a表示传感器距离三维测力平台16坐标中心的长度，b表示传感器距离三维测力平台16坐标中心的宽度，c表示传感器距离三维测力平台16表面的高度；

步骤3： 通过静态与动态两种方式验证标定后的三维测力平台，压力中心位置（COP）最大误差≤0.5cm，地面反作用力（GRF）最大误差≤2%，符合现行国际标准。

6.根据权利要求5所述的一种三维测力平台现场静态标定方法，其特征在于，所述水平加载框架（8）与放置三维测力平台（16）的预设地坑的规格一致。