一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,屬于測量儀器領域,為解決現(xiàn)有技術(shù)中人工推拉法測試鞍馬、平衡木等體育器材靜摩擦系數(shù),費時費力且準確度低的問題。使用本發(fā)明的測試儀測試平衡木的靜摩擦系數(shù)時,將測試塊23放置在平衡木15上。測試機構(gòu)在測控軟件界面內(nèi)完成測試儀測試動作的控制。完成一次測試過程具體動作有:測試開始、往復驅(qū)動伺服電機啟動、自動顯示記錄、拉力與時間的曲線、計算最大靜摩擦系數(shù)、往復驅(qū)動伺服電機停止、往復驅(qū)動伺服電機反向啟動及回到啟動位置、往復驅(qū)動伺服電機停止。在完成所有的測試過程后,數(shù)據(jù)自動整理、計算、存儲、打印、輸出測試記錄。測試精度和效率均有很大程度的提高。
【專利說明】 一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及測量儀器【技術(shù)領域】,特別涉及一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中通常采用人工推拉的方法測試鞍馬、平衡木等體育器材的靜環(huán)摩擦系數(shù),測試方法比較原始,也比較落后,該方法與測試者的經(jīng)驗有很大關系,記錄的數(shù)據(jù)準確度難以保證,在推拉測試時,力的方向也難以掌握與測試塊水平,再加上計算有誤差,所以對器材靜摩擦系數(shù)的測試結(jié)果與實際差別較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可自動測試鞍馬、平衡木等體育器材靜摩擦系數(shù)的測試儀,為解決現(xiàn)有技術(shù)中人工推拉法測試鞍馬、平衡木等體育器材靜摩擦系數(shù),費時費力且準確度低的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,包括測試機構(gòu)、強弱電控制機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu),所述測試機構(gòu)包括:
架體;
水平臺面,中空結(jié)構(gòu),固定設置在所述架體上;
往復驅(qū)動伺服電機,其輸出軸豎直設置,固定安裝在立式安裝板上,所述立式安裝板豎直設置在所述水平臺面上;
絲杠,與所述往復驅(qū)動伺服電機的輸出軸固定連接并同軸設置;
托板,通過螺母與所述絲杠連接,所述螺母與所述絲杠配合連接;
拉力傳感器,固定設置在所述托板上;
彈簧,豎直設置,其第一端部與所述拉力傳感器固定連接;
轉(zhuǎn)向滑輪,通過延伸桿固定設置在所述立式安裝板上,所述延伸桿由所述水平臺面上方經(jīng)所述水平臺面的中空位置延伸至所述水平臺面的下方,所述轉(zhuǎn)向滑輪上繞有鋼絲繩,所述鋼絲繩的第一端部與所述彈簧的第二端部固定連接;
摩擦塊,與所述鋼絲繩的第二端部固定連接,所述摩擦塊的底面固定連接有測試塊。
[0005]優(yōu)選的,所述絲杠通過萬向聯(lián)軸器與所述往復驅(qū)動伺服電機的輸出軸固定連接;所述立式安裝板固定設置在轉(zhuǎn)向機構(gòu)上。
[0006]進一步的,所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括限位伺服電機、與所述限位伺服電機輸出軸固定連接的轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪、與所述轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪配合連接的環(huán)形測試平臺;所述環(huán)形測試平臺與所述水平臺面通過環(huán)形軌道連接,所述環(huán)形測試平臺可繞所述水平臺面轉(zhuǎn)動;所述立式安裝板固定設置在所述環(huán)形測試平臺上。立式安裝板固定在環(huán)形測試平臺上,可沿環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動,根據(jù)測試位置指令自動移動到0°、90°、180°、270°位置。
[0007]進一步的,所述架體底部安裝有帶剎車的腳輪和可調(diào)節(jié)水平的底腳。
[0008]作為優(yōu)選,所述測試塊粘結(jié)在所述摩擦塊的底部。
[0009]作為優(yōu)選,所述數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集卡、計算機、加載于所述計算機的計算機測試與控制程序,所述數(shù)據(jù)采集卡通過計算機通信接口與所述計算機連接。
[0010]進一步的,所述數(shù)據(jù)采集卡為PCI8602板卡。
[0011]優(yōu)選的餓,所述拉力傳感器通過信號放大器與所述數(shù)據(jù)采集卡連接。
[0012]優(yōu)選的,所述數(shù)據(jù)采集卡與所述往復驅(qū)動伺服電機的伺服驅(qū)動器連接,用以向所述往復驅(qū)動伺服電機發(fā)送正反轉(zhuǎn)速度信號以及行程限位信號。
[0013]優(yōu)選的,所述數(shù)據(jù)采集卡外接限位控制器,所述限位控制器連接所述限位伺服電機的伺服驅(qū)動器。
[0014]測試機構(gòu)通過串口通信與計算機連接,在測控軟件界面內(nèi)完成測試儀測試動作的控制。完成一次測試過程,具體動作有:測試開始、往復驅(qū)動伺服電機啟動、自動顯示記錄、拉力與時間的曲線、計算最大靜摩擦系數(shù)、往復驅(qū)動伺服電機停止、往復驅(qū)動伺服電機反向啟動及回到啟動位置、往復驅(qū)動伺服電機停止。在完成所有的測試過程后,數(shù)據(jù)自動整理、計算、存儲、打印、輸出測試記錄。轉(zhuǎn)動測試平臺90°,再完成第二次測試;轉(zhuǎn)動測試平臺180°,再完成第三次測試;轉(zhuǎn)動測試平臺270°,再完成第四次測試。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明提供了一種自動測試鞍馬、平衡木等體育器材靜摩擦系數(shù)的設備,彌補了現(xiàn)有技術(shù)的空白,本發(fā)明新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀的測試機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,設計巧妙,通過測試機構(gòu)與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)共同完成鞍馬環(huán)摩擦系數(shù)的全自動化測試,測試效率和測試精度相對于人工測試均有很大程度的提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀測試機構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀測試機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀強弱電控制機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)的連接關系不意圖;
圖4為本發(fā)明新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖;
1-往復驅(qū)動伺服電機;2_立式安裝板;3_萬向聯(lián)軸器;4_傳動絲杠;5_限位伺服電機;6-轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪;7-托板;8_拉力傳感器;9-彈簧;10_鋼絲繩;11_環(huán)形測試平臺;12_強弱電控制箱;13_摩擦塊;14-轉(zhuǎn)向滑輪;15-平衡木;16_架體;17_腳輪;18_延伸桿;19_計算機主機;20_顯不器;21_打印機;22_水平臺面;23_測試塊;24_調(diào)平底腳。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
如圖1-4所示,本發(fā)明的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,包括測試機構(gòu)、強弱電控制機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)。
[0019]其中,測試機構(gòu)包括架體16,架體16的底部安裝有帶剎車的腳輪17和可調(diào)節(jié)水平的底腳24。架體16上設置有具有中空結(jié)構(gòu)的水平臺面22。水平臺面22中空結(jié)構(gòu)的周圍設置有環(huán)形軌道,環(huán)形軌道上設置環(huán)形測試平臺11,環(huán)形測試平臺11可繞環(huán)形軌道轉(zhuǎn)動。水平臺面22上固定設置限位伺服電機5,限位伺服電機5的輸出軸固定連接轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪6,限位伺服電機5驅(qū)動轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪6轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪6的側(cè)面與環(huán)形測試平臺11的側(cè)面口四合。
[0020]環(huán)形測試平臺11上固定設置有立式安裝板2 (立式安裝板2豎直設置),立式安裝板2的側(cè)面靠近頂部的位置固定設置往復驅(qū)動伺服電機1,往復驅(qū)動伺服電機I的輸出軸豎直設置(與立式安裝板2平行設置),往復驅(qū)動伺服電機I的輸出軸通過萬向聯(lián)軸器3與傳動絲杠4固定連接,傳動絲杠4與往復驅(qū)動伺服電機I的輸出軸同軸。傳動絲杠4上配合連接有兩個螺母,該兩個螺母共同固定托板7,托板7上固定連接拉力傳感器8,拉力傳感器8與彈簧9的第一端部固定連接。彈簧9的另一端固定連接鋼絲繩10,鋼絲繩10繞至轉(zhuǎn)向滑輪14后固定連接摩擦塊13,轉(zhuǎn)向滑輪14通過延伸桿18固定設置在立式安裝板2上,延伸桿18由環(huán)形測試臺11上方經(jīng)水平臺面22的中空位置延伸至水平臺面22的下方。
[0021]摩擦塊13的底部粘結(jié)有測試塊23。摩擦塊質(zhì)量:5±0.2kg ;摩擦塊底部粘附的測試塊尺寸:(40±1)X (40± l)mm,方形材料;測試塊的厚度:10±0.5mm,此材料在5N/cm2的壓力下,其厚度應能被壓縮到原始厚度的75±5% ;測試塊的靜摩擦系數(shù):0.25±0.03 ;測試塊拉力的增加比率:5±0.5N/s。
[0022]數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)包括PCI8602板卡(數(shù)據(jù)采集卡)、與PCI8602板卡通過通信接口連接的計算機主機19,計算機主機19外接顯示器20和打印機21。計算機主機19中還加載有測試與控制程序。PCI8602板卡通過接口與往復驅(qū)動伺服電機I的伺服驅(qū)動器連接,以向往復驅(qū)動伺服電機I發(fā)送正反轉(zhuǎn)速度信號以及行程限位信號。拉力傳感器8通過信號放大器與PCI8602板卡連接并向其輸入數(shù)據(jù)。限位伺服電機5的伺服驅(qū)動器與限位控制器相接,限位控制器與PCI8602板卡連接,限位控制器外接角度傳感器。
[0023]強弱電控制箱12中設有強弱電控制系統(tǒng),強弱電控制系統(tǒng)為整個系統(tǒng)供電。
[0024]使用本發(fā)明的測試儀測試平衡木的靜摩擦系數(shù)時,將測試塊23放置在平衡木15上。測試機構(gòu)通過串口通信與計算機連接,在測控軟件界面內(nèi)完成測試儀測試動作的控制。完成一次測試過程,具體動作有:測試開始、往復驅(qū)動伺服電機啟動、自動顯示記錄、拉力與時間的曲線、計算最大靜摩擦系數(shù)、往復驅(qū)動伺服電機停止、往復驅(qū)動伺服電機反向啟動及回到啟動位置、往復驅(qū)動伺服電機停止。在完成所有的測試過程后,數(shù)據(jù)自動整理、計算、存儲、打印、輸出測試記錄。轉(zhuǎn)動測試平臺90°,再完成第二次測試;轉(zhuǎn)動測試平臺180°,再完成第三次測試;轉(zhuǎn)動測試平臺270°,再完成第四次測試。
【權(quán)利要求】
1.一種新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,包括測試機構(gòu)、強弱電控制機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu),其特征在于,所述測試機構(gòu)包括: 架體; 水平臺面,中空結(jié)構(gòu),固定設置在所述架體上; 往復驅(qū)動伺服電機,其輸出軸豎直設置,固定安裝在立式安裝板上,所述立式安裝板豎直設置在所述水平臺面上; 絲杠,與所述往復驅(qū)動伺服電機的輸出軸固定連接并同軸設置; 托板,通過螺母與所述絲杠連接,所述螺母與所述絲杠配合連接; 拉力傳感器,固定設置在所述托板上; 彈簧,豎直設置,其第一端部與所述拉力傳感器固定連接; 轉(zhuǎn)向滑輪,通過延伸桿固定設置在所述立式安裝板上,所述延伸桿由所述水平臺面上方經(jīng)所述水平臺面的中空位置延伸至所述水平臺面的下方,所述轉(zhuǎn)向滑輪上繞有鋼絲繩,所述鋼絲繩的第一端部與所述彈簧的第二端部固定連接; 摩擦塊,與所述鋼絲繩的第二端部固定連接,所述摩擦塊的底面固定連接有測試塊。
2.如權(quán)利要求1所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述絲杠通過萬向聯(lián)軸器與所述往復驅(qū)動伺服電機的輸出軸固定連接;所述立式安裝板固定設置在轉(zhuǎn)向機構(gòu)上。
3.如權(quán)利要求2所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括限位伺服電機、與所述限位伺服電機輸出軸固定連接的轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪、與所述轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪配合連接的環(huán)形測試平臺;所述環(huán)形測試平臺與所述水平臺面通過環(huán)形軌道連接,所述環(huán)形測試平臺可繞所述水平臺面轉(zhuǎn)動;所述立式安裝板固定設置在所述環(huán)形測試平臺上。
4.如權(quán)利要求3所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述架體底部安裝有帶剎車的腳輪和可調(diào)節(jié)水平的底腳。
5.如權(quán)利要求3所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述測試塊粘結(jié)在所述摩擦塊的底部。
6.如權(quán)利要求3所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集與分析機構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集卡、計算機、加載于所述計算機的計算機測試與控制程序,所述數(shù)據(jù)采集卡通過計算機通信接口與所述計算機連接。
7.如權(quán)利要求6所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡為PCI8602 板卡。
8.如權(quán)利要求6所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述拉力傳感器通過信號放大器與所述數(shù)據(jù)采集卡連接。
9.如權(quán)利要求6所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡與所述往復驅(qū)動伺服電機的伺服驅(qū)動器連接,用以向所述往復驅(qū)動伺服電機發(fā)送正反轉(zhuǎn)速度信號以及行程限位信號。
10.如權(quán)利要求6所述的新型微控靜摩擦系數(shù)測試儀,其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡外接限位控制器,所述限位控制器連接所述限位伺服電機的伺服驅(qū)動器。
【文檔編號】G01N19/02GK104237119SQ201410534143
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】卞志良, 賈振東, 王德軍, 張瑞林, 張之林, 龍國榮, 孔勇發(fā) 申請人:泰山體育產(chǎn)業(yè)集團有限公司, 山東泰山體育器材有限公司