1.一种基于导轨式电磁驱动压入仪的压入载荷计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
第一步,将压入过程中传动部件平衡方程减去接触零点处传动部件平衡方程,可得式(1)中,F(t)为压入载荷;D为载荷灵敏度系数;I(t)为测量电流;I0为接触零点处测量电流;α为悬挂弹簧刚度等效电流系数,其定义为悬挂弹簧伸长单位长度所需电流;h(t)为压入深度;ft为传动部件与导轨之间的摩擦力;
第二步,校准悬挂弹簧刚度等效电流系数α,首先,缓慢施加电流,使导杆轻微偏离导轨上限位;然后,让传动部件从导轨上限位准静态运动至导轨下限位,记录传动部件运动中电流I(t)与位置z(t),采用最小二乘法线性拟合I(t)与z(t)的斜率,便得悬挂弹簧刚度等效电流系数α;
第三步,校准载荷灵敏度系数D,由于磁缸磁场不均匀,因此,需要校准移动线圈在不同位置处的载荷灵敏度系数D;
将工作行程分成n个区间,每个区间选取一个校准点,在每个校准点上,单次校准原理如下:首先,把压头去掉,换成高精度载荷传感器串联在传动杆上,然后,控制载荷传感器缓慢接近载物台,直至接触;接着,把梯形波载荷作用于载物台;校准过程中,加载段压入载荷F(t)由高精度载荷传感器直接测量得到,采用最小二乘法拟合加载过程中压入载荷F(t)与[I(t)-αh(t)]之间的斜率,便得到载荷灵敏度系数D;
第四步,校准加载段与卸载段摩擦力差值2ft,由于加载段与卸载段摩擦力方向相反,选取加载段任意一点处的压入载荷表达式与卸载段中任意一点处的压入载荷表达式相减可得
2ft=F2(t)-F1(t)+D[I1(t)-αh1(t)]+D[αh2(t)-I2(t)] (2)式(2)中,F1(t)与F2(t)分别是加载段点1处与卸载段点2处的载荷传感器测量载荷,I1(t)与I2(t)分别是加载段点1处与卸载段点2处的测量电流,h1(t)与h2(t)分别是加载段点1处与卸载段点2处的压入深度,载荷灵敏度系数D、悬挂弹簧刚度等效电流系数α已在上述步骤校准完成,带入式(2)计算,校准得到2ft;
第五步,将上述校准得到的载荷灵敏度系数D、悬挂弹簧刚度等效电流系数α、加载段与卸载段摩擦力差值2ft,测量得到的电流I(t)、接触零点处电流I0与压入深度h(t)代入式(1)即计算压入载荷。