CN114577434A - 一种高精度六分量天平及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度六分量天平及方法，包括上端承载定位安装结构、下端承载定位安装结构、矩形立柱；矩形立柱包括一根中心矩形立柱和多根边缘矩形立柱；中心矩形立柱设置于上端承载定位安装结构和下端承载定位安装结构的中心位置，多根边缘矩形立柱以中心矩形立柱为中心，呈中心对称排列；中心矩形立柱和多根边缘矩形立柱上均设置有电阻应变计，电阻应变计组成惠斯通电桥，分别用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力。通过上述结构和方式实现了自解耦设计，测量的六分量力和力矩互扰影响小，能够精确测量施加在一种高精度六分量天平上的三轴六分量力和力矩。

Description

一种高精度六分量天平及方法

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，具体涉及一种高精度六分量天平及方法。

背景技术

随着工业测量与控制的发展，在航空航天、工业机器人机械臂等领域对空间正交三个方向上的六维力及力矩分量的精确测量越来越广泛，广泛使用的六维力传感器六分量天平和均属于该应用。在现有风洞试验中应用的六分量天平存在着结构复杂、刚度弱、灵敏度小、尤其是六维力及力矩分量间的解耦复杂、互扰影响大、精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度六分量天平及方法，以解决现有技术中六分量天平测量精度低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种高精度六分量天平，包括上端承载定位安装结构和下端承载定位安装结构；所述上端承载定位安装结构和下端承载定位安装结构之间通过矩形立柱相连接；所述矩形立柱包括上中下三部分，所述矩形立柱上、下部分的横切面大于所述矩形立柱中部的横切面面积；

所述矩形立柱包括一根中心矩形立柱和多根边缘矩形立柱；

所述中心矩形立柱连接所述上端承载定位安装结构和下端承载定位安装结构的中心位置，多根所述边缘矩形立柱以中心矩形立柱为中心，呈中心对称排列；

所述中心矩形立柱和多根边缘矩形立柱上均设置有电阻应变计，所述电阻应变计组成惠斯通电桥，分别用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力。

可选的，所述上端承载定位安装结构顶端、下端承载定位安装结构底端的端面上分别设置有定位承载结构；

所述上端承载定位安装结构顶端、下端承载定位安装结构底端的端面上分别设置有定位销孔、凸状定位扁及凹状定位键槽中的一种或多种。

可选的，所述上端承载定位安装结构和下端承载定位安装结构外还设置有外壳，所述外壳上安装有X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的电连接器，所述电连接器通过测量电路板分别连接用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的惠斯通电桥。

可选的，所述外壳第一端过盈量配合后焊接固定在下端承载定位安装结构上；所述上端承载定位安装结构外周面上设置有环形槽，所述外壳第二端与上端承载定位安装结构之间设置有密封圈密封连接，所述密封圈设置于所述环形槽内。

可选的，所述外壳与上端承载定位安装结构之间设有0.02mm～0.2mm的C形的间隙，所述C形的间隙的组成为：上端承载定位安装结构位于环形槽处侧壁与外壳之间沿轴向的环形横向间隙，以及上端承载定位安装结构上部的边缘处的周向台与外壳顶部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙，以及上端承载定位安装结构下部的边缘处的周向台与外壳内部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙。

可选的，所述电连接器用于连接数据采集***，测量惠斯通电桥的输出电信号，以及向惠斯通电桥输入激励信号。

可选的，所述边缘矩形立柱的数量为4根，4根所述边缘矩形立柱分别位于菱形的四个顶点上，所述中心矩形立柱设置于菱形的中心，所述菱形相对的两个顶点连线平行于X轴或者Y轴。

本发明的第二方面，提供了一种分力与分力矩测量方法，基于上述的高精度六分量天平，包括如下步骤：

将连线平行于Y轴的两个边缘矩形立柱分别定义为第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱，将连线平行于X轴的两个边缘矩形立柱分别定义为第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱；

所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的中部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mx分力矩；

所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的中部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量My分力矩；

所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第二边缘矩形立柱的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第四边缘矩形立柱的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的侧面，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的侧面，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的外侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的外侧面，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

所述中心矩形立柱的中部四个侧面，共计4个位置，分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥测量，Fz分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱、第一边缘矩形立柱和第二边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱、第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱、第二边缘矩形立柱、第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱、第一边缘矩形立柱、第二边缘矩形立柱、第三边缘矩形立柱和第四边缘矩形立柱的中部位置四周侧面，共计20个位置分别贴粘一个电阻应变计组成惠斯通电桥，测量Fz分力。

可选的，所述中心矩形立柱和边缘矩形立柱均为沿Z向由上中下三部分构成的整体结构，横切面为矩形。

可选的，通过调整所述矩形立柱沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸和沿Z向尺寸来实现Fx分力、Fy分力测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Fz分力的测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩、My分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置菱形与Y轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置菱形与X轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现My分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置和沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸及沿Z向尺寸来实现Mz分力矩测量的灵敏度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1)本发明实施例提供的高精度六分量天平，采用多根规则布置的立柱的中部侧面贴粘有三组电阻应变计组成敏感的惠斯通电桥，分别用于测量X向分力矩Mx、Y向分力矩My、Z向分力Fz；多根规则布置的立柱的上下部侧面贴粘有三组电阻应变计组成敏感的惠斯通电桥，分别用于测量X向分力Fx、Y向分力Fy、Z向分力矩Mz；通过上述结构和方式实现了自解耦设计，测量的六分量力和力矩互扰影响小，能够精确测量施加在一种高精度六分量天平上的三轴六分量力和力矩。

2)本发明实施例提供的高精度六分量天平，采用由上端承载定位安装结构、下端承载定位安装结构和多根规则布置的立柱组成的整体本体结构实现了结构简化、加工简单、保证了关键尺寸加工精度，实现了高精度定位和高精度测量最佳边界条件；立柱沿Z向上下部横切面为矩形长宽尺寸均分别大于中部横切面矩形长宽尺寸，立柱数量为按一定规则排列的五根或七根或九根，提高了高精度六分量天平整体结构的刚度强度，有效增大了测试量程。

3)本发明实施例提供的高精度六分量天平，通过调整矩形立柱各部分的长宽高尺寸，以及各矩形立柱之间的距离尺寸等，可有效提高六分量力和力矩测量的灵敏度，实现了对测量量程的宽适应性和系列化。

4)本发明实施例提供的高精度六分量天平，通过外壳组件一端过盈量配合后焊接可靠固定在六维力敏元件上，另一端通过环形密封结构实现密封防护，通过外壳组件与上端承载定位安装结构构成的0.02mm～0.2mm C形状环形间隙实现抗过载防护。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例高精度六分量天平的外观结构示意图；

图2为本发明实施例高精度六分量天平的半剖示意图；

图3为本发明实施例中矩形立柱位置立体示意图；

图4为本发明实施例中间隙结构示意图；

图5为本发明实施例中矩形立柱位置俯视图；

图6为本发明实施例中电阻应变计安装示意图；

图7为本发明实施例中矩形立柱为七根时的示意图；

图8为本发明实施例中矩形立柱为九根时的示意图

图中，1上端承载定位安装结构；2下端承载定位安装结构；3中心矩形立柱；4边缘矩形立柱；41第一边缘矩形立柱；42第二边缘矩形立柱；43第三边缘矩形立柱；44第四边缘矩形立柱；5电阻应变计；6定位承载结构；7外壳；8电连接器；9密封圈；10间隙；11环形槽。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

如图1～3所示，本发明实施例的第一方面，提供了一种高精度六分量天平，包括上端承载定位安装结构1和下端承载定位安装结构2；上端承载定位安装结构1和下端承载定位安装结构2之间通过矩形立柱相连接，构成整体式六维力敏感结构；矩形立柱沿Z向包括上中下三部分，横切面为矩形，上、下部分矩形立柱的横切面均大于中部矩形立柱的横切面面积。

具体的，矩形立柱包括一根中心矩形立柱3和多根边缘矩形立柱4；矩形立柱数量为五根时，边缘矩形立柱4的数量为4根，4根边缘矩形立柱4分别位于菱形的四个顶点上，中心矩形立柱3设置于菱形的中心，菱形相对的两个顶点连线平行于X轴或者Y轴。

中心矩形立柱3设置于上端承载定位安装结构1和下端承载定位安装结构2的中心位置，多根边缘矩形立柱4以中心矩形立柱3为中心，呈中心对称排列；中心矩形立柱3和多根边缘矩形立柱4上均设置有电阻应变计5，电阻应变计5组成惠斯通电桥，分别用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力。

作为本实施例的一种示例，上端承载定位安装结构1及下端承载定位安装结构2均为圆形，上端承载定位安装结构1及下端承载定位安装结构2的圆心在同一轴线上。

作为本实施例的一种示例，中心矩形立柱3和边缘矩形立柱4均为沿Z向由上中下三部分构成的整体结构，横切面为矩形。

作为本实施例的优选，上端承载定位安装结构1顶端、下端承载定位安装结构2底端的端面上分别设置有定位承载结构6。

作为本实施例的一种示例，上端承载定位安装结构1顶端、下端承载定位安装结构2底端的端面上分别设置有定位销孔、凸状定位扁及凹状定位键槽中的一种或多种。

应用于本发明的实施例，上端承载定位安装结构1和下端承载定位安装结构2外还设置有外壳7，外壳7上安装有X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的电连接器8，电连接器8通过测量电路板分别连接X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的惠斯通电桥。电连接器8用于连接数据采集***，用于测量惠斯通电桥的输出电信号，以及向惠斯通电桥输入激励信号。

作为本实施例的一种示例，外壳7第一端过盈量配合后焊接固定在下端承载定位安装结构2上。

作为本实施例的优选，上端承载定位安装结构1外周面上设置有环形槽11，外壳7第二端与上端承载定位安装结构1之间设置有密封圈9密封连接，密封圈9设置于环形槽11内；外壳7与上端承载定位安装结构1之间设有0.02mm～0.2mm的C形的间隙10，如图4所示，C形的间隙10的组成为：上端承载定位安装结构1位于环形槽11处侧壁与外壳7之间沿轴向的环形横向间隙，以及上端承载定位安装结构1上部的边缘处的周向台与外壳7顶部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙，以及上端承载定位安装结构1下部的边缘处的周向台与外壳7内部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙。

应用于本发明的实施例，连线平行于Y轴的两个边缘矩形立柱4分别定义为第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42，连线平行于X轴的两个边缘矩形立柱4分别定义为第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44；

第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mx分力矩；

第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量My分力矩；

第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩；

或者，第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Mz分力矩。

中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fx分力；

中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fy分力；

中心矩形立柱3的中部四个侧面，共计4个位置，分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥测量，用于Fz分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力；

或者，第一边缘矩形立柱41、第二边缘矩形立柱42、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第一边缘矩形立柱41、第二边缘矩形立柱42、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计20个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，用于测量Fz分力。

如图6所示，本发明的一个具体实施例中，给出了电阻应变计的一种布置方式，电阻应变计RFxC1、RFxT1、RFxC2、RFxT2组成测量X向分力Fx的惠斯通电桥；

电阻应变计RFyC1、RFyT1、RFyC2、RFyT2组成测量Y向分力Fy的惠斯通电桥；

电阻应变计RFzC1、RFzT1、RFzC2、RFzT2组成测量Z向分力Fz的惠斯通电桥；

电阻应变计RMxC1、RMxT1、RMxC2、RMxT2组成测量X向分力矩Mx的惠斯通电桥；

电阻应变计RMyC1、RMyT1、RMyC2、RMyT2组成测量Y向分力矩My的惠斯通电桥；

电阻应变计RMzC1、RMzT1、RMzC2、RMzT2、RMzC3、RMzT3、RMzC4、RMzT4组成测量Z向分力矩Mz的惠斯通电桥。

如图7和8所示，为实现更大量程的六分量力和力矩测量，矩形立柱数量也可以为按一定规则排列的七根或九根，每个矩形立柱的侧面均与X轴和Y轴平行或垂直。

本发明的第二方面，提供了一种分力与分力矩测量方法，基于上述的高精度六分量天平，包括如下步骤：

将连线平行于Y轴的两个边缘矩形立柱4分别定义为第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42，将连线平行于X轴的两个边缘矩形立柱4分别定义为第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44；

第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mx分力矩；

第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量My分力矩；

第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第三边缘矩形立柱43的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，第四边缘矩形立柱44的上、下部位置平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行Y轴的侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，中心矩形立柱3的上、下部位置，平行X轴的侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的外侧面，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

中心矩形立柱3的中部四个侧面，共计4个位置，分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥测量，Fz分力；

或者，第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第一边缘矩形立柱41和第二边缘矩形立柱42的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，第一边缘矩形立柱41、第二边缘矩形立柱42、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，中心矩形立柱3、第一边缘矩形立柱41、第二边缘矩形立柱42、第三边缘矩形立柱43和第四边缘矩形立柱44的中部位置四周侧面，共计20个位置分别贴粘一个电阻应变计5组成惠斯通电桥，测量Fz分力。

本实施例中，还提供了灵敏度的调整方法，具体如下：

通过调整矩形立柱沿Z向上下两部分的矩形横切截面，沿X向、Y向长宽尺寸和沿Z向尺寸来实现Fx分力、Fy分力测量的灵敏度；通过调整矩形立柱沿Z向中部矩形横切截面，沿X向、Y向长宽尺寸来实现Fz分力的测量的灵敏度；通过调整矩形立柱的中心位置和沿Z向中部矩形横切截面，沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩、My分力矩测量的灵敏度；通过调整矩形立柱的中心位置菱形与Y轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩测量的灵敏度；通过调整矩形立柱的中心位置菱形与X轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现My分力矩测量的灵敏度；通过调整矩形立柱的中心位置和沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸及沿Z向尺寸来实现Mz分力矩测量的灵敏度。

如图5所示，是通过调节矩形立柱沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向长度尺寸b、沿Y向宽度尺寸b1和沿Z向尺寸h来实现Fx分力、Fy分力测量的灵敏度；可通过调整矩形立柱沿Z向中部矩形横切截面沿X向长度尺寸a、沿Y向宽度尺寸a1来实现Fz分力的测量的灵敏度；可通过调整矩形立柱的中心位置尺寸L1和沿Z向中部矩形横切截面沿X向长度尺寸a、沿Y向宽度尺寸a1来实现Mx分力矩测量的灵敏度，可通过调整矩形立柱的中心位置尺寸L和沿Z向中部矩形横切截面沿沿X向长度尺寸a、沿Y向宽度尺寸a1来实现My分力矩测量的灵敏度；可通过调整五个矩形立柱的中心位置L、L1和沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向长度尺寸b、沿Y向宽度尺寸b1和沿Z向尺寸h来实现Mz分力矩测量的灵敏度。一种高精度六分量天平通过上述方式，通过协调设计，可有效提高六分量力和力矩测量的灵敏度。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种高精度六分量天平，其特征在于，包括上端承载定位安装结构(1)和下端承载定位安装结构(2)；所述上端承载定位安装结构(1)和下端承载定位安装结构(2)之间通过矩形立柱相连接；所述矩形立柱包括上中下三部分，所述矩形立柱上、下部分的横切面大于所述矩形立柱中部的横切面面积；

所述矩形立柱包括一根中心矩形立柱(3)和多根边缘矩形立柱(4)；

所述中心矩形立柱(3)连接所述上端承载定位安装结构(1)和下端承载定位安装结构(2)的中心位置，多根所述边缘矩形立柱(4)以中心矩形立柱(3)为中心，呈中心对称排列；

所述中心矩形立柱(3)和多根边缘矩形立柱(4)上均设置有电阻应变计(5)，所述电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，分别用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力。

2.根据权利要求1所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述上端承载定位安装结构(1)顶端、下端承载定位安装结构(2)底端的端面上分别设置有定位承载结构(6)；

所述上端承载定位安装结构(1)顶端、下端承载定位安装结构(2)底端的端面上分别设置有定位销孔、凸状定位扁及凹状定位键槽中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述上端承载定位安装结构(1)和下端承载定位安装结构(2)外还设置有外壳(7)，所述外壳(7)上安装有X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的电连接器(8)，所述电连接器(8)通过测量电路板分别连接用于测量X向分力、Y向分力、Z向分力矩、X向分力矩、Y向分力矩和Z向分力的惠斯通电桥。

4.根据权利要求3所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述外壳(7)第一端过盈量配合后焊接固定在下端承载定位安装结构(2)上；所述上端承载定位安装结构(1)外周面上设置有环形槽(11)，所述外壳(7)第二端与上端承载定位安装结构(1)之间设置有密封圈(9)密封连接，所述密封圈(9)设置于所述环形槽(11)内。

5.根据权利要求4所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述外壳(7)与上端承载定位安装结构(1)之间设有0.02mm～0.2mm的C形的间隙(10)，所述C形的间隙(10)的组成为：上端承载定位安装结构(1)位于环形槽(11)处侧壁与外壳(7)之间沿轴向的环形横向间隙，以及上端承载定位安装结构(1)上部的边缘处的周向台与外壳(7)顶部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙，以及上端承载定位安装结构(1)下部的边缘处的周向台与外壳(7)内部向内圈延伸结构之间的沿径向的环形竖向间隙。

6.根据权利要求3所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述电连接器(8)用于连接数据采集***，测量惠斯通电桥的输出电信号，以及向惠斯通电桥输入激励信号。

7.根据权利要求1所述的高精度六分量天平，其特征在于，所述边缘矩形立柱(4)的数量为4根，4根所述边缘矩形立柱(4)分别位于菱形的四个顶点上，所述中心矩形立柱(3)设置于菱形的中心，所述菱形相对的两个顶点连线平行于X轴或者Y轴。

8.一种分力与分力矩测量方法，基于权利要求7所述的高精度六分量天平，其特征在于，包括如下步骤：

将连线平行于Y轴的两个边缘矩形立柱(4)分别定义为第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)，将连线平行于X轴的两个边缘矩形立柱(4)分别定义为第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)；

所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的中部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mx分力矩；

所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的中部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量My分力矩；

所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计8个位置上分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

或者，所述第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置平行Y轴的侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Mz分力矩；

所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行Y轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行Y轴的侧面，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行Y轴的侧面，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的外侧面，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的上、下部位置，平行Y轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fx分力；

所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行X轴的侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计4个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的外侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的外侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)的上、下部位置，平行X轴的侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的外侧面，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的上、下部位置，平行X轴的内侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fy分力；

所述中心矩形立柱(3)的中部四个侧面，共计4个位置，分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥测量，Fz分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的中部位置四周侧面，共计8个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)、第一边缘矩形立柱(41)和第二边缘矩形立柱(42)的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)、第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的中部位置四周侧面，共计12个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述第一边缘矩形立柱(41)、第二边缘矩形立柱(42)、第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的中部位置四周侧面，共计16个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力；

或者，所述中心矩形立柱(3)、第一边缘矩形立柱(41)、第二边缘矩形立柱(42)、第三边缘矩形立柱(43)和第四边缘矩形立柱(44)的中部位置四周侧面，共计20个位置分别贴粘一个电阻应变计(5)组成惠斯通电桥，测量Fz分力。

9.根据权利要求1所述的分力与分力矩测量方法，其特征在于，所述中心矩形立柱(3)和边缘矩形立柱(4)均为沿Z向由上中下三部分构成的整体结构，横切面为矩形。

10.根据权利要求8所述的分力与分力矩测量方法，其特征在于，通过调整所述矩形立柱沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸和沿Z向尺寸来实现Fx分力、Fy分力测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Fz分力的测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩、My分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置菱形与Y轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现Mx分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置菱形与X轴平行的对角线顶点距离，和沿Z向中部矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸来实现My分力矩测量的灵敏度；

通过调整所述矩形立柱的中心位置和沿Z向上下两部分的矩形横切截面沿X向、Y向长宽尺寸及沿Z向尺寸来实现Mz分力矩测量的灵敏度。

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