[實(shí)用新型]一種離心式毫牛級微力測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721129214.4
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN207248713U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立新
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01N19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)用新型涉及微力測試系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種離心式毫牛級微力測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在研究機(jī)械化滑移捕集治理農(nóng)業(yè)災(zāi)害昆蟲過程中，需要測試甲蟲、飛蛾、螞蟻等體型較小昆蟲在材料表面的產(chǎn)生的附著力、摩擦力等力學(xué)數(shù)據(jù)時，如果采取以測力傳感器為核心部件的常規(guī)測試技術(shù)及方法，則難以實(shí)現(xiàn)毫牛級微力的精確測試。目前公知的測力系統(tǒng)所采用的核心單元是測力傳感器，傳感器的量程、分辨率直接決定了測力系統(tǒng)的測量范圍與測量精度。中國專利CN 1760662A公開了二維小量程力傳感器，能夠同時測量水平方向和垂直方向上的力，具有結(jié)構(gòu)簡單、彈性體整體剛度高、有過載保護(hù)結(jié)構(gòu)、安全性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但由于該傳感器的法向力、切向力的分辨力均是9.8 mN，比較適合測量壁虎等體型較大動物腳掌產(chǎn)生的力，對于甲蟲、螞蟻、飛蛾等體型較小昆蟲所產(chǎn)生的力，該傳感器在精度方面并不能滿足需求。中國專利CN 100412521C公開了量程為0-1.5N的三維力傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠測量蜘蛛、昆蟲、壁虎爬行時產(chǎn)生的接觸力。該三維力傳感器的分辨力為1mN，對于螞蟻等小型昆蟲產(chǎn)生的力，測試精度仍舊不能滿足要求；在測量昆蟲整個附著系統(tǒng)產(chǎn)生的力時，需要若干個該傳感器組成陣列，顯著提高了測力系統(tǒng)的成本。

目前，針對現(xiàn)有的傳感器微力測試系統(tǒng)測量精度不高的問題，市場上出現(xiàn)了不以測力傳感器為核心部件的微力測試系統(tǒng)。發(fā)明人提交申請了關(guān)于一種離心式測微力系統(tǒng)的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01210577820.8），該專利包括機(jī)座、調(diào)速電機(jī)、轉(zhuǎn)速控制及顯示單元、聯(lián)軸器、測試平臺、可升降連桿和高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該微力測試系統(tǒng)的測量精度在理論上最高可達(dá)0 .01mN，能夠解決現(xiàn)有測力傳感器和測力系統(tǒng)的分辨力低的問題；同時具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、測試范圍大、分辨力高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但是上述發(fā)明專利提及的系統(tǒng)，由于電機(jī)和機(jī)座為一體結(jié)構(gòu)，電機(jī)安裝支架采用的是非對稱結(jié)構(gòu)，在測量時電機(jī)的振動會影響高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的采集精度，從而對昆蟲的離心運(yùn)動軌跡的測量產(chǎn)生誤差，影響系統(tǒng)的測試準(zhǔn)確度。

發(fā)明申請人已獲授權(quán)的實(shí)用新型專利ZL201620712022.5涉及的離心式毫牛尺度微力測試系統(tǒng)，該測微力系統(tǒng)包括底座圓盤和調(diào)速電機(jī)，底座圓盤通過電機(jī)支架與調(diào)速電機(jī)連接，在調(diào)速電機(jī)的輸出軸上設(shè)有與底座圓盤平行設(shè)置的測試平臺，在測試平臺的正上方設(shè)有視頻監(jiān)控器，底座圓盤的中心位置設(shè)有通孔，調(diào)速電機(jī)置于通孔內(nèi)，并且在調(diào)速電機(jī)和通孔之間緊密配合。該測微力系統(tǒng)通過整體結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化改進(jìn)，可最大限度地消除電機(jī)振動對測試結(jié)果的影響，能夠提高測量的可靠性和穩(wěn)定性。但是上述實(shí)用新型專利提及的測微力系統(tǒng)，用于獲取測試對象離心運(yùn)動半徑信息的高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高度調(diào)節(jié)時，依靠的是連桿之間的通孔，調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度低；此外，固定安裝高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的連桿與底座直接接觸，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動在一定程度上傳遞給高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，加重影響高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對測試平臺圖像的采集清晰度，進(jìn)而制約測試對象離心運(yùn)動半徑信息的準(zhǔn)確獲取，最終嚴(yán)重影響本測微力系統(tǒng)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此有必要在保持離心式微力測試原理的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，尤其是優(yōu)化高幀數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便最大限度地提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種離心式毫牛級微力測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測試測試?yán)ハx在測試材料表面產(chǎn)生的毫牛級摩擦力、附著力等，具有顯著的穩(wěn)定性和精確度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種離心式毫牛級微力測試系統(tǒng)，其特征在于包括底座，在底座上設(shè)置測試平臺組件、高幀數(shù)視頻成像系統(tǒng)組件和電機(jī)組件，其中高幀數(shù)視頻成像系統(tǒng)組件包括置于測試平臺組件正上方的高幀數(shù)CCD攝像頭，高幀數(shù)CCD攝像頭通過水平設(shè)置的高幀數(shù)CCD攝像頭支架固定，高幀數(shù)CCD攝像頭支架端部分別通過滾珠絲杠滑塊與三組滾珠絲杠絲桿連接，三組滾珠絲杠絲桿繞底座中心均勻分布，每根滾珠絲杠絲桿通過兩個滾珠絲杠支桿支撐，滾珠絲杠支桿上下兩端均固定。

對上述方案作進(jìn)一步補(bǔ)充，還包括側(cè)部安全罩和頂部安全罩，其中側(cè)部安全罩為弧形板，側(cè)部安全罩底部與底座固定，側(cè)部安全罩頂部與頂部安全罩連接，側(cè)部安全罩和頂部安全罩圍城的空間包圍測試平臺組件、高幀數(shù)視頻成像系統(tǒng)組件和電機(jī)組件。