[發明專利]一種基于單點彎曲法的線材張力測量裝置

有效

• 申請號: 201810239170.3
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108760126B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 丁希侖;姜濤;張武翔
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種基于單點彎曲法的線材張力測量裝置，其特征在于：包括工作平臺與測力輥模組；

所述工作平臺為XYZ三軸工作平臺，用來實現z軸上安裝的側立輥模組在空間x、y、z三軸上的移動；測力輥模組具有水平轉角與豎直位置可調的單輥張力傳感器；

工作平臺包括X軸線性模組、Y軸線性模組與Z軸線性模組；其中，X軸線性模組為兩條，左右設置；Y軸線性模組兩端分別通過X-Y軸轉接機構安裝于兩條X軸線性模組中導軌上的滑動蓋上；Z軸線性模組通過Y-Z軸轉接機構安裝于Y軸線性模組中導軌上的滑動蓋上；測力輥模組通過連接板安裝與Z軸性模組中導軌上的滑動蓋上；

上述X軸線性模組、Y軸線性模組與Z軸線性模組，三者結構相同，包括直線運動單元、伺服電機、滑動蓋、外置感應片與光電開關；其中，直線運動單元內置有滾珠絲杠，滾珠絲杠的絲杠由軸承座支撐，一端與驅動電機輸出軸同軸相連，由驅動電機驅動轉動；滾珠絲杠的螺母上安裝有滑動蓋，由滾珠絲杠轉動帶動滑動蓋沿滾珠絲杠軸向移動；直線導軌外側壁上安裝有光電開關；同時，同側的滑動蓋壁面上安裝有外置感應片；通過光電開關與外置感應片配合，實現滑動蓋的滑動限位；

上述滑動蓋與直線運動單元內置的拉線位移傳感器相連，實現滑動蓋的滑動位移測量；

單輥張力傳感器安裝于旋轉軸頂端，旋轉軸豎直插入測力輥支座上設計的豎直通道內，通過旋轉軸沿豎直通道移動，實現單輥張力傳感器高度調節，且旋轉軸的轉動實現單輥張力傳感器水平轉角的調節；測力輥支座上還設計有水平通道；水平通道與豎直通道連通，且內部設計為內螺紋，用來與鎖緊螺釘的外螺紋配合，實現兩者間的螺紋連接；通過擰緊鎖緊螺釘，將旋轉軸固定，實現單輥張力傳感器的固定。

2.如權利要求1所述一種基于單點彎曲法的線材張力測量裝置，其特征在于：測量線材張力時，首先，根據待測線材的方向調整單輥張力傳感器的方向；然后，將事先測量得到的待測線材坐標值，輸入到外部測量控制系統中，由外部測量控制系統控制工作平臺按輸入的坐標值將單輥張力傳感器定位到待測線材下方；并進一步控制使單輥張力傳感器逐漸逼近待測線材與之接觸并逐漸施加壓緊力；若單滑輪張力傳感器在壓緊力F_i時開始記錄第一組數據，此時待測線材中心相對于初始繃緊狀態中心位移量為Δy_i，待測線材長度伸長為L_i，待測線材與初始繃緊狀態的夾角為α_i，此時待測線材張力大小為T_i； 此后控制使單滑輪張力傳感器繼續上移動，當壓緊力到達F_n時，此時待測線材中心相對于初始繃緊狀態中心位移量為Δy_n，待測線材長度伸長為L_n，待測線材與初始繃緊狀態的夾角為α_n，此時待測線材張力大小為T_n；在對待測線材施加壓緊力的過程中，線材張力值由待測張力值T₁變化到T_n，根據待測線材的待測張力值T₁與壓緊力F_n、彎曲位移Δy_n的函數關系T₁＝f(Δy_n,F_n)，計算處理得到待測線材的待測張力值大小T₁：

其中，E為線材的彈性模量，d為線材直徑，Y為方程

的解；式中，Δy_ni為Δy_i與Δy_n的差值。