力传感器自动标定设备的制作方法

1.本实用新型属于标定设备技术领域，具体涉及一种力传感器自动标定设备。


背景技术：

2.在滑轨装配生产中，由于汽车行业对座椅滑轨的安全性和舒适型的要求越来越高，座椅在滑轨上的滑动力应该大小适中，移动均匀平稳，所有的产品都要进行滑动力的精确测试。所以滑轨供应商对于滑轨的滑动力测试都有严格的标准，包括滑动力测试的速度、滑动力的大小、测试精度等等。对于一般滑轨的滑动力测试范围为30
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50n，对于高端的产品滑动力的测试范围更为苛刻。
3.由于汽车行业的高速发展，滑轨生产和测试的节拍也越来越高，一般的滑轨生产节拍为10
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15秒，有的厂家已经提高到5.5秒，如此高的产量要求设备供应商必须减少设备生产的辅助时间。
4.而在滑轨的滑动力测试中，为了补偿拉压式传感器的测量误差，提高测量精度，必须定期的对传感器进行标定，来提高设备的系统精度。传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系，通过软件或程序处理的方式，对传感器进行校准和补偿，来保证传感器的实际测量精度。此前传感器的标定都是通过人工的方式进行，花费时间较多，而且人工的操作的技巧和熟练程度又影响了实际的标定精度和效果。而由于实际生产对设备效率和测量精度的要求，必须缩短传感器的标定时间，排除人为因素带来的误差，故亟需开发一套自动标定的机械机构和系统来替代人工标定，解决传统人工标定时间长、效率低、精度差的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种力传感器自动标定设备，其能够实现力传感器的自动标定。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
7.一种力传感器自动标定设备，包括机架、移动装置以及用于进行标定的校准机构，所述移动装置包括移动测试机构以及用于驱动所述移动测试机构移动的驱动机构，所述力传感器放置于所述移动测试机构上，所述移动测试机构包括测力臂；所述校准机构包括重量组件以及连接所述重量组件与所述测力臂的连接绳，所述测力臂用于与所述连接绳连接并带动所述重量组件移动。
8.通过设置驱动机构驱动移动测试机构进行移动，带动测力臂进行移动，进而提升重量组件，通过比对测量的实际数值和理论数值，实现对力传感器的标定。
9.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述重量组件包括砝码组件，所述砝码组件包括固定架以及设置在所述固定架内的砝码；所述固定架包括多个支撑板，所述砝码包括对应支撑板设置的多个砝码。砝码为预设重量的砝码，具有对应的理论数值，通过测力臂提升对应的砝码，力传感器得到对应的测量数值，比较测量的实际数值与砝码对应的理论
数值，进而对传感器进行标定。
10.在一些实施例中，所述固定架包括第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，所述砝码包括对应支撑板设置的第一砝码、第二砝码和第三砝码。在进行力传感器的标定时，依次提升第一砝码、第二砝码和第三砝码，使得砝码与对应的支撑板相分离，进而得到砝码的实际测量数值。
11.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述重量组件设置在所述机架的侧部，所述机架上设置有惰轮；所述连接绳的一端穿过所述惰轮后与所述砝码组件连接。惰轮用于对连接绳进行导向并用于改变连接绳的方向，即将提升砝码的竖直方向上的力与拉动测力臂水平方向上的力之间进行力的方向上的改变。所述连接绳优选为柔性钢丝绳。在进行力传感器的校准时，所述连接绳位于惰轮与测力臂之间的一端始终保持水平状态。
12.在本实用新型的一些实施例中，在机架左右两侧上均设置有校准机构，以对力传感器的拉压力进行标定，使得标定的结果更加准确。
13.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述移动测试机构包括固定板、滑动设置在所述固定板上的移动板、用于驱动所述移动板相对所述固定板进行移动的竖直驱动组件，所述测力臂与所述移动板转动连接，所述力传感器设置在所述测力臂与所述固定板之间。固定板用于将移动测试机构与驱动机构进行连接，竖直驱动组件用于驱动移动板进行移动，进而带动测力臂进行移动，以在需要进行标定的时候将测力臂下移以与连接绳连接，且保持连接绳的一端保持水平；在不需要标定的时候带动测力臂上移。
14.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述测力臂的上段与所述移动板之间设置有第一转动关节，所述测力臂的中段设置有第二转动关节，所述移动板上设置有第三转动关节，所述力传感器设置在所述第二转动关节和第三转动关节之间。所述第二转动关节和第三转动关节位于同一水平面上。
15.在本实用新型的一些实施例中，移动板与固定板之间设置有导轨，通过导轨对移动板进行移动及限位和导向。移动板上设置有限位块，固定板上对应限位块的上方和下方均设置有限位挡块，限位挡块上设置有缓冲件。测力臂的外侧上开设有导槽，固定板的顶端上设置有导块，导块用于对测力臂的上下移动进行导向，并在测力臂进行测试或标定时退出所述导槽，以避免造成阻挡。
16.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述驱动机构包括用于固定所述移动测试机构的移动框架、用于驱动所述移动框架沿水平方向移动的水平驱动组件，所述固定板固定安装在所述移动框架上。水平驱动组件包括丝杆以及驱动丝杆转动的电机，在丝杆的驱动下移动框架移动。移动框架的下方优选设置有导轨，以对移动框架的移动进行导向。
17.根据本实用新型的一些优选实施方面，包括设置在所述移动框架和固定板之间的缓冲组件，所述移动框架的顶部设置有挡块，所述固定板的顶部具有缓冲部，所述缓冲组件包括缓冲器如气缸以及设置在所述缓冲器输出轴端部的缓冲块，所述缓冲块的一部分与所述缓冲部相接触，所述缓冲块的剩余部分与所述挡块相接触。移动框架与固定板之间并不是采用刚性的连接，刚性连接在丝杆转动带动移动框架和移动测试机构移动的时候会在移动终点产生碰撞，容易造成相关部件的损坏。本实用新型的一些实施例中，移动框架与固定板采用导轨和缓冲组件组合形成的柔性连接形式，在移动框架的移动过程中，通过缓冲组件的设置能够有效起到缓冲作用，保证移动框架有效移动的同时避免对相关部件造成损
坏，有效延长部件的使用寿命。
18.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述机架上设置有滑轨固定机构，所述滑轨包括上滑轨、下滑轨以及用于固定所述上滑轨和下滑轨之间相对位置的固定夹，所述移动板的下端设置有用于解锁所述固定夹以使得所述上滑轨和下滑轨处于相对自由滑动状态的解锁组件。所述测力臂的下端设置有插销，所述插销用于固定所述测力臂和上滑轨之间的位置以及用于连接所述连接绳的一端。在本实用新型的一些实施例中，测力臂的下端开设有内凹的矩形孔，插销上设置有与矩形孔匹配的限位环，以避免插销的转动。同时，为了能够钩住连接绳的端部，防止标定过程中连接绳的脱落，插销上还开设有环状的沟槽以钩住连接绳。
19.在本实用新型的一些实施例中，解锁组件包括解锁板，在移动板向下移动的时候，解锁板同步下移并下压固定夹，进而解锁固定夹，使得上滑轨和下滑轨能够相对自由滑动。
20.根据本实用新型的一些优选实施方面，所述滑轨固定机构用于固定所述下滑轨，所述滑轨固定机构包括位于所述滑轨下方的固定块以及位于所述下滑轨长度方向两侧的夹紧组件；所述夹紧组件用于限制所述下滑轨长度方向上的水平位移；所述固定块包括第一固定块和/或第二固定块，所述第一固定块上具有容纳槽，所述下滑轨容纳在所述容纳槽内，所述第二固定块的顶部具有固定销，所述固定销用于插入所述下滑轨中以固定所述下滑轨与第二固定块的相对位置。夹紧组件包括抵紧块以及用于驱动所述抵紧块相对所述滑轨移动的驱动器。所述抵紧块与所述下滑轨位于同一水平面上。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的力传感器自动标定设备，通过设置驱动机构驱动移动测试机构进行移动，带动测力臂进行移动，进而自动提升重量组件，通过比对测量的实际数值和理论数值，实现对力传感器的标定。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例中力传感器自动标定设备的第一视角的立体图；
24.图2为本实用新型实施例中力传感器自动标定设备的第二视角的立体图；
25.图3为本实用新型实施例中力传感器自动标定设备的主视图；
26.图4为本实用新型实施例中移动测试机构和滑轨固定机构的主视图；
27.图5为本实用新型实施例中移动测试机构和滑轨固定机构的立体图；
28.图6为本实用新型实施例中校准机构的立体图；
29.图7为本实用新型实施例中校准机构的截面图；
30.图8为本实用新型实施例中插销的立体图；
31.附图中，机架
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1，移动装置
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2，移动测试机构
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3，固定板
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31，移动板
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32，竖直驱动组件
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33，测力臂
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34，导槽
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341，矩形孔
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342，插销
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343，限位环
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344，沟槽
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345，第一转动关节
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351，第二转动关节
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352，第三转动关节
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353，导块
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36，限位块
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371，限位挡块
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372，缓冲件
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373；驱动机构
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4，移动框架
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41，水平驱动组件
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42，丝杆
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421，电机
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422；校准机构
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5，砝
码组件
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51，固定架
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511，第一支撑板
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5111，第二支撑板
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5112，第三支撑板
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5113，第一砝码
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5121，第二砝码
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5122，第三砝码
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5123，连接绳
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52，惰轮
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53；缓冲组件
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6，挡块
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61，缓冲部
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62，缓冲器
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63，缓冲块
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64；滑轨固定机构
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7，第一固定块
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71，第二固定块
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72；夹紧组件
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8，抵紧块
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81，驱动器
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82；上滑轨
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91，下滑轨
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92，固定夹
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93；解锁组件
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10，解锁板
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101；导轨
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11，力传感器
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12。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
33.实施例1力传感器自动标定设备
34.参见图1
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8，本实施例中的力传感器12自动标定设备包括机架1、设置在机架1上的滑轨固定机构7、移动装置2以及用于进行标定的校准机构5，移动装置2包括移动测试机构3以及用于驱动移动测试机构3移动的驱动机构4，力传感器12放置于移动测试机构3上。以下对各个部件做详细说明：
35.如图4
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5所示，移动测试机构3包括固定板31、滑动设置在固定板31上的移动板32、设置在移动板32上的测力臂34、用于驱动移动板32相对固定板31进行移动的竖直驱动组件33，测力臂34与移动板32转动连接，力传感器12设置在测力臂34与固定板31之间。固定板31用于将移动测试机构3与驱动机构4进行连接，竖直驱动组件33用于驱动移动板32进行移动，进而带动测力臂34进行竖直方向上的移动，以在需要进行标定的时候将测力臂34下移以与连接绳52连接，且保证连接绳52的一端保持水平；在不需要标定的时候带动测力臂34上移。
36.测力臂34的上段与移动板32之间设置有第一转动关节351，测力臂34的中段设置有第二转动关节352，移动板32上设置有第三转动关节353，力传感器12设置在第二转动关节352和第三转动关节353之间。第二转动关节352和第三转动关节353位于同一水平面上。
37.移动板32上设置有限位块371，固定板31上对应限位块371的上方和下方均设置有限位挡块61372，限位挡块61372上设置有缓冲件373。测力臂34的外侧上开设有导槽341，固定板31的顶端上设置有导块36，导块36用于对测力臂34的上下移动进行导向，并在测力臂34进行测试或标定时退出导槽341，以避免造成阻挡。导块36的下端侧面为倾斜设置，以方便插入导槽341中。
38.驱动机构4包括用于固定移动测试机构3的移动框架41、用于驱动移动框架41沿水平方向移动的水平驱动组件42，固定板31固定安装在移动框架41上。水平驱动组件42包括丝杆421以及驱动丝杆421转动的电机422，在电机422和丝杆421的驱动下带动移动框架41移动。
39.如图4
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5所示，本实施例中在移动框架41和固定板31之间还设置有缓冲组件6，移动框架41的顶部设置有挡块61，固定板31的顶部具有缓冲部62，缓冲组件6包括缓冲器63如气缸以及设置在缓冲器63输出轴端部的缓冲块64，缓冲块64的一部分与缓冲部62相接触，
缓冲块64的剩余部分与挡块61相接触。本实施例中移动框架与固定板采用导轨和缓冲组件组合形成的柔性连接形式，在移动框架的移动过程中，通过缓冲组件的设置能够有效起到缓冲作用，保证移动框架有效移动的同时避免对相关部件造成损坏，有效延长部件的使用寿命。本实施例中缓冲块64的一半与缓冲部62相接触，另一半与挡块61相接触。
40.如图1
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3和6
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7所示，校准机构5包括重量组件以及连接重量组件与测力臂34的连接绳52，测力臂34用于与连接绳52连接并带动重量组件移动。在机架1左右两侧上均设置有校准机构5，以对力传感器12的拉压力进行标定，使得标定的结果更加准确。
41.重量组件包括砝码组件51，砝码组件51包括固定架511以及设置在固定架511内的砝码；固定架511包括多个支撑板，砝码包括对应支撑板设置的多个砝码。砝码为预设重量的砝码，具有对应的理论数值，通过测力臂34提升对应的砝码，力传感器12得到对应的测量数值，比较测量的实际数值与砝码对应的理论数值，进而对传感器进行标定。
42.如图6
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7所示，本实施例中的固定架511包括第一支撑板5111、第二支撑板5112和第三支撑板5113，砝码包括对应支撑板设置的第一砝码5121、第二砝码5122和第三砝码5123。在进行力传感器12的标定时，依次提升第一砝码5121、第二砝码5122和第三砝码5123，使得砝码与对应的支撑板相分离，进而得到砝码的实际测量数值。在其他的实施例中，也可以设置其他数量的支撑板和对应的砝码。
43.重量组件设置在机架1左右的侧部，机架1上对应设置有惰轮53；连接绳52的一端穿过惰轮53后与砝码组件51连接。惰轮53用于对连接绳52进行导向并用于改变连接绳52的方向，即将提升砝码的竖直方向上的力与拉动测力臂34水平方向上的力之间进行力的方向上的改变。连接绳52优选为柔性钢丝绳。在进行力传感器12的校准时，连接绳52位于惰轮53与测力臂34之间的一端始终保持水平状态。
44.如图4
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5所示，滑轨包括上滑轨91、下滑轨92以及用于固定上滑轨91和下滑轨92之间相对位置的固定夹93，移动板32的下端设置有用于解锁固定夹93以使得上滑轨91和下滑轨92处于相对自由滑动状态的解锁组件10。本实施例中的解锁组件10包括解锁板101，在移动板32向下移动的时候，解锁板101同步下移并下压固定夹93，进而解锁固定夹93，使得上滑轨91和下滑轨92能够相对自由滑动。
45.滑轨固定机构7用于固定下滑轨92，滑轨固定机构7包括位于滑轨下方的固定块以及位于下滑轨92长度方向两侧的夹紧组件8；夹紧组件8用于限制下滑轨92长度方向上的水平位移；固定块包括第一固定块71和第二固定块72，第一固定块71上具有容纳槽，下滑轨92容纳在容纳槽内，第二固定块72的顶部具有固定销，固定销用于插入下滑轨92中以固定下滑轨92与第二固定块72的相对位置。夹紧组件8包括抵紧块81以及用于驱动抵紧块81相对滑轨移动的驱动器82，抵紧块81与下滑轨92位于同一水平面上。
46.移动板32与固定板31之间设置有导轨11，通过导轨11对移动板32进行移动及限位和导向。移动框架41的下方优选设置有导轨11，以对移动框架41的移动进行导向。
47.测力臂34的下端设置有插销343，插销343用于固定测力臂34和上滑轨91之间的位置以及用于连接连接绳52的一端。本实施例中，测力臂34的下端开设有内凹的矩形孔342，插销343上设置有与矩形孔342匹配的限位环344，以避免插销343的转动。同时，为了能够钩住连接绳52的端部，防止标定过程中连接绳52的脱落，插销343上还开设有环状的沟槽345以钩住连接绳52，如图8所示。
48.在本实施例中力传感器12自动标定设备进行常规的测试时，测力臂34下端的插销343插入在上滑轨91对应的孔内，通过驱动机构4驱动移动测试机构3移动，测力臂34带动滑轨不断往复移动，力传感器12保持在工作状态。经过一端时间之后，需要对力传感器12进行标定，标定时，将滑轨从滑轨固定机构7上拆除，将测力臂34与连接绳52连接进行力传感器12的标定。
49.实施例2标定方法
50.本实施例提供了一种基于实施例1中的力传感器12自动标定设备进行力传感器12的标定方法，具体包括如下步骤：
51.1)通过驱动机构4驱动移动测试机构3在水平方向上移动到合适的位置，并通过竖直驱动组件33驱动移动板32进而带动测力臂34下降到对应的高度，此位置为初始位置；
52.2)将连接绳52的一端套设在测力臂34下端的插销343上，另一端连接砝码组件51；
53.3)启动标定程序：驱动机构4驱动移动测试机构3缓慢移动到第一位置，带动第一砝码5121脱离第一支撑板5111，记录此时力传感器12的实际数值；
54.4)驱动机构4驱动移动测试机构3缓慢移动到第二位置，带动第二砝码5122脱离第二支撑板5112，记录此时力传感器12的实际数值；
55.5)驱动机构4驱动移动测试机构3缓慢移动到第三位置，带动第三砝码5123脱离第三支撑板5113，记录此时力传感器12的实际数值；
56.6)驱动机构4驱动移动测试机构3缓慢移动到初始位置，带动三个砝码重新放回各自对应的支撑板上；
57.7)将连接绳52从插销343上取下，将另一侧的校准机构5上的连接绳52连接至测力臂34下方的插销343上，重复上述步骤；
58.8)根据左右校准机构5的实际数值和理论数据，对传感器进行校准和补偿；完成力传感器12的标定。
59.为了方便叙述和理解，将以上步骤编号分别叙述，但是其并没有限定意义，在实际的情况下，以上至少部分步骤是可以同时进行或无先后顺序进行的，如左右两侧校准机构的先后没有明确的顺序。
60.本实用新型的力传感器自动、快速、精确标定装置及其标定方法，用于含有拉压力(压力和/或拉力)传感器设备中力传感器的快速、精确标定。
61.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。