[實用新型]機構運動學、動力學參數檢測實驗教學系統

無效

• 申請號: 200720048631.6
• 申請日: 2007-02-13
• 公開（公告）號: CN201011610Y
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 呂文閣;李鍛能
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G09F25/00
• 分類號: G09F25/00;G01P3/68;G01P15/16
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域：

本實用新型是一種機構運動學、動力學參數檢測實驗教學系統，特別是一種基于視覺技術的機構運動學、動力學參數檢測實驗教學系統，屬于機構運動學、動力學參數檢測實驗教學的創新技術設備。

背景技術：

機構是組成各種機械系統的基礎，如活塞發動機，各種紡織機械、印刷機械等，因此機構學的研究一直是機械領域中的研究重點。無論是分析研究現有機械的工作性能，還是優化設計新機構，機構運動分析都是十分重要的。所謂機構的運動分析，就是對機構的位移、速度和加速度進行計算、測量、實驗等分析。本實用新型所涉及的機構運動分析是在已知原動件的運動規律的條件下，分析機構中其余構件上各點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構件的角位移、角速度和角加速度。有了這些運動參數，才能分析、評價現有機構的工作性能，同時它也是優化綜合新機構的基本依據。

通過位移(包括軌跡)的分析，可以確定某些構件運動所需的空間或判斷它們運動時是否發生相互干涉；還可以確定從動件的行程，考查構件或構件上某點能否實現預定位置變化的要求。

通過對速度的分析，可以確定機構中從動件的速度變化是否滿足工作要求。同時速度分析也是機構的加速度分析和受力分析的基礎。

對機構加速度的分析，是計算慣性力不可缺少的前提條件。在高速機械中，要對其運動強度、振動等動力學性能進行計算，這些都與動載荷或慣性力的大小和變化有關。因此，對高速機械，動力學分析不能忽略。

如何驗證機構的運動學和動力學分析正確與否，現有方法一般是在機構的一些關鍵部位安裝各種傳感器，用計算機進行數據采集和數據分析，將處理后的結果與計算機模擬結果進行對比驗證。這種方法存在的缺點是傳感器安裝不靈活，對很多不方便安裝傳感器測量的運動參數，只能進行間接分析測量，使得檢測精度和效率不夠高；所安裝的傳感器常常會對機構運動產生干涉，在有些高速、高加速度情況下會造成運動參數失真；不利于學生進行機構創新設計。該實驗系統在不需安裝傳感器的情況下進行實驗，學生的創意可得到最大發揮

實用新型內容：

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種可以提高檢測精度和效率，實現高速、高分辨率的圖像采集，對機構運動學和動力學相關參數進行快速檢測的機構運動學、動力學參數檢測實驗教學系統。

本實用新型檢測實驗教學系統的結構示意圖如圖2所示，包括有：用于被分析和驗證的待測機構(1)，裝設在待測機構(1)上關鍵部位的測試點或分析點(2)，保證能夠拍攝覆蓋待測機構(1)整個運動軌跡區域的攝像頭(3)、對拍攝得到的一系列圖像進行處理的數據處理裝置(4)，攝像頭(3)與圖像處理裝置(4)之間通過圖像采集卡連接。

上述待測機構(1)上的測試點或分析點(2)用待測機構(1)的任意運動部位來表示。

上述待測機構(1)上的測試點或分析點(2)用具有一定亮度或顏色的光源或者用反射物來反映。

上述攝像頭(3)為當測試點或分析點(2)隨機構運動時，其軌跡被拍攝成連續工作圖象的CCD攝像頭。

上述圖像處理裝置(4)為以計算機為主要工具對由軌跡形成的圖象數據信息進行采集和預處理的圖像處理裝置。

本實用新型檢測系統由于采用在機構的被測部位安裝不同亮度或顏色的光源或者具有不同特征的反射物，在一定間隔時間觸發位于機構正面的攝像頭進行圖像攝制，對發光點返回的圖像進行信息采集，獲得的圖像信息經圖像采集卡傳送到圖像預處理裝置，圖像預處理裝置將采集得到的圖像進行預處理，為后續目標檢測做準備，因此，本實用新型檢測系統檢測精度和效率都較高，可實現高速、高分辨率的圖像采集。本實用新型的分析方法是通過獲得節點的位移等信息，再根據運動學和力學的理論，求出機構相關的運動和動力學的參數，來驗證機構運動和動力學分析的正確與否。本實用新型的分析方法方便實用，可對各種非常規的運動規律進行曲線擬合。

附圖說明：

圖1為本實用新型實施例待測機構的運動原理圖；

圖2為本實用新型檢測系統的結構示意圖；

圖3為本實用新型檢測方法的流程圖。

具體實施方式：

實施例：