CN104237119B - 一种新型微控静摩擦系数测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型微控静摩擦系数测试仪，属于测量仪器领域，为解决现有技术中人工推拉法测试鞍马、平衡木等体育器材静摩擦系数，费时费力且准确度低的问题。使用本发明的测试仪测试平衡木的静摩擦系数时，将测试块23放置在平衡木15上。测试机构在测控软件界面内完成测试仪测试动作的控制。完成一次测试过程具体动作有：测试开始、往复驱动伺服电机启动、自动显示记录、拉力与时间的曲线、计算最大静摩擦系数、往复驱动伺服电机停止、往复驱动伺服电机反向启动及回到启动位置、往复驱动伺服电机停止。在完成所有的测试过程后，数据自动整理、计算、存储、打印、输出测试记录。测试精度和效率均有很大程度的提高。
Description
技术领域
本发明涉及测量仪器技术领域，特别涉及一种新型微控静摩擦系数测试仪。
背景技术
现有技术中通常采用人工推拉的方法测试鞍马、平衡木等体育器材的静环摩擦系数，测试方法比较原始，也比较落后，该方法与测试者的经验有很大关系，记录的数据准确度难以保证，在推拉测试时，力的方向也难以掌握与测试块水平，再加上计算有误差，所以对器材静摩擦系数的测试结果与实际差别较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动测试鞍马、平衡木等体育器材静摩擦系数的测试仪，为解决现有技术中人工推拉法测试鞍马、平衡木等体育器材静摩擦系数，费时费力且准确度低的问题。
本发明的技术方案为：
一种新型微控静摩擦系数测试仪，包括测试机构、强弱电控制机构、数据采集与分析机构，所述测试机构包括：
架体；
水平台面，中空结构，固定设置在所述架体上；
往复驱动伺服电机，其输出轴竖直设置，固定安装在立式安装板上，所述立式安装板竖直设置在所述水平台面上；
丝杠，与所述往复驱动伺服电机的输出轴固定连接并同轴设置；
托板，通过螺母与所述丝杠连接，所述螺母与所述丝杠配合连接；
拉力传感器，固定设置在所述托板上；
弹簧，竖直设置，其第一端部与所述拉力传感器固定连接；
转向滑轮，通过延伸杆固定设置在所述立式安装板上，所述延伸杆由所述水平台面上方经所述水平台面的中空位置延伸至所述水平台面的下方，所述转向滑轮上绕有钢丝绳，所述钢丝绳的第一端部与所述弹簧的第二端部固定连接；
摩擦块，与所述钢丝绳的第二端部固定连接，所述摩擦块的底面固定连接有测试块。
优选的，所述丝杠通过万向联轴器与所述往复驱动伺服电机的输出轴固定连接；所述立式安装板固定设置在转向机构上。
进一步的，所述转向机构包括限位伺服电机、与所述限位伺服电机输出轴固定连接的转向驱动轮、与所述转向驱动轮配合连接的环形测试平台；所述环形测试平台与所述水平台面通过环形轨道连接，所述环形测试平台可绕所述水平台面转动；所述立式安装板固定设置在所述环形测试平台上。立式安装板固定在环形测试平台上，可沿环形轨道转动，根据测试位置指令自动移动到0°、90°、180°、270°位置。
进一步的，所述架体底部安装有带刹车的脚轮和可调节水平的底脚。
作为优选，所述测试块粘结在所述摩擦块的底部。
作为优选，所述数据采集与分析机构包括数据采集卡、计算机、加载于所述计算机的计算机测试与控制程序，所述数据采集卡通过计算机通信接口与所述计算机连接。
进一步的，所述数据采集卡为PCI8602板卡。
优选的饿，所述拉力传感器通过信号放大器与所述数据采集卡连接。
优选的，所述数据采集卡与所述往复驱动伺服电机的伺服驱动器连接，用以向所述往复驱动伺服电机发送正反转速度信号以及行程限位信号。
优选的，所述数据采集卡外接限位控制器，所述限位控制器连接所述限位伺服电机的伺服驱动器。
测试机构通过串口通信与计算机连接，在测控软件界面内完成测试仪测试动作的控制。完成一次测试过程，具体动作有：测试开始、往复驱动伺服电机启动、自动显示记录、拉力与时间的曲线、计算最大静摩擦系数、往复驱动伺服电机停止、往复驱动伺服电机反向启动及回到启动位置、往复驱动伺服电机停止。在完成所有的测试过程后，数据自动整理、计算、存储、打印、输出测试记录。转动测试平台90°，再完成第二次测试；转动测试平台180°，再完成第三次测试；转动测试平台270°，再完成第四次测试。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种自动测试鞍马、平衡木等体育器材静摩擦系数的设备，弥补了现有技术的空白，本发明新型微控静摩擦系数测试仪的测试机构结构简单，设计巧妙，通过测试机构与数据采集分析系统共同完成鞍马环摩擦系数的全自动化测试，测试效率和测试精度相对于人工测试均有很大程度的提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明新型微控静摩擦系数测试仪测试机构的剖视结构示意图；
图2为本发明新型微控静摩擦系数测试仪测试机构的立体结构示意图；
图3为本发明新型微控静摩擦系数测试仪强弱电控制机构、数据采集与分析机构的连接关系示意图；
图4为本发明新型微控静摩擦系数测试仪数据采集与分析机构的结构框图；
1-往复驱动伺服电机；2-立式安装板；3-万向联轴器；4-传动丝杠；5-限位伺服电机；6-转向驱动轮；7-托板；8-拉力传感器；9-弹簧；10-钢丝绳；11-环形测试平台；12-强弱电控制箱；13-摩擦块；14-转向滑轮；15-平衡木；16-架体；17-脚轮；18-延伸杆；19-计算机主机；20-显示器；21-打印机；22-水平台面；23-测试块；24-调平底脚。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，本发明的新型微控静摩擦系数测试仪，包括测试机构、强弱电控制机构、数据采集与分析机构。
其中，测试机构包括架体16，架体16的底部安装有带刹车的脚轮17和可调节水平的底脚24。架体16上设置有具有中空结构的水平台面22。水平台面22中空结构的周围设置有环形轨道，环形轨道上设置环形测试平台11，环形测试平台11可绕环形轨道转动。水平台面22上固定设置限位伺服电机5，限位伺服电机5的输出轴固定连接转向驱动轮6，限位伺服电机5驱动转向驱动轮6转动。转向驱动轮6的侧面与环形测试平台11的侧面啮合。
环形测试平台11上固定设置有立式安装板2（立式安装板2竖直设置），立式安装板2的侧面靠近顶部的位置固定设置往复驱动伺服电机1，往复驱动伺服电机1的输出轴竖直设置（与立式安装板2平行设置），往复驱动伺服电机1的输出轴通过万向联轴器3与传动丝杠4固定连接，传动丝杠4与往复驱动伺服电机1的输出轴同轴。传动丝杠4上配合连接有两个螺母，该两个螺母共同固定托板7，托板7上固定连接拉力传感器8，拉力传感器8与弹簧9的第一端部固定连接。弹簧9的另一端固定连接钢丝绳10，钢丝绳10绕至转向滑轮14后固定连接摩擦块13，转向滑轮14通过延伸杆18固定设置在立式安装板2上，延伸杆18由环形测试台11上方经水平台面22的中空位置延伸至水平台面22的下方。
摩擦块13的底部粘结有测试块23。摩擦块质量：5±0.2kg；摩擦块底部粘附的测试块尺寸：（40±1）×（40±1）mm，方形材料；测试块的厚度：10±0.5mm，此材料在5N/cm2的压力下，其厚度应能被压缩到原始厚度的75±5%；测试块的静摩擦系数：0.25±0.03；测试块拉力的增加比率：5±0.5N/s。
数据采集与分析机构包括PCI8602板卡（数据采集卡）、与PCI8602板卡通过通信接口连接的计算机主机19，计算机主机19外接显示器20和打印机21。计算机主机19中还加载有测试与控制程序。PCI8602板卡通过接口与往复驱动伺服电机1的伺服驱动器连接，以向往复驱动伺服电机1发送正反转速度信号以及行程限位信号。拉力传感器8通过信号放大器与PCI8602板卡连接并向其输入数据。限位伺服电机5的伺服驱动器与限位控制器相接，限位控制器与PCI8602板卡连接，限位控制器外接角度传感器。
强弱电控制箱12中设有强弱电控制系统，强弱电控制系统为整个系统供电。
使用本发明的测试仪测试平衡木的静摩擦系数时，将测试块23放置在平衡木15上。测试机构通过串口通信与计算机连接，在测控软件界面内完成测试仪测试动作的控制。完成一次测试过程，具体动作有：测试开始、往复驱动伺服电机启动、自动显示记录、拉力与时间的曲线、计算最大静摩擦系数、往复驱动伺服电机停止、往复驱动伺服电机反向启动及回到启动位置、往复驱动伺服电机停止。在完成所有的测试过程后，数据自动整理、计算、存储、打印、输出测试记录。转动测试平台90°，再完成第二次测试；转动测试平台180°，再完成第三次测试；转动测试平台270°，再完成第四次测试。
Claims (8)
1.一种微控静摩擦系数测试仪，包括测试机构、强弱电控制机构、数据采集与分析机构，其特征在于，所述测试机构包括：
架体；
水平台面，所述水平台面为中空结构，其固定设置在所述架体上；
往复驱动伺服电机，其输出轴竖直设置，固定安装在立式安装板上，所述立式安装板竖直设置在所述水平台面上；
丝杠，与所述往复驱动伺服电机的输出轴固定连接并同轴设置；
托板，通过螺母与所述丝杠连接，所述螺母与所述丝杠配合连接；
拉力传感器，固定设置在所述托板上；
弹簧，竖直设置，其第一端部与所述拉力传感器固定连接；
转向滑轮，通过延伸杆固定设置在所述立式安装板上，所述延伸杆由所述水平台面上方经所述水平台面的中空位置延伸至所述水平台面的下方，所述转向滑轮上绕有钢丝绳，所述钢丝绳的第一端部与所述弹簧的第二端部固定连接；
摩擦块，与所述钢丝绳的第二端部固定连接，所述摩擦块的底面固定连接有测试块；
所述数据采集与分析机构包括数据采集卡、计算机、加载于所述计算机的计算机测试与控制程序，所述数据采集卡通过计算机通信接口与所述计算机连接。
2.如权利要求1所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述丝杠通过万向联轴器与所述往复驱动伺服电机的输出轴固定连接；所述立式安装板固定设置在转向机构上；所述转向机构包括限位伺服电机、与所述限位伺服电机输出轴固定连接的转向驱动轮、与所述转向驱动轮配合连接的环形测试平台；所述环形测试平台与所述水平台面通过环形轨道连接，所述环形测试平台可绕所述水平台面转动；所述立式安装板固定设置在所述环形测试平台上。
3.如权利要求2所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述架体底部安装有带刹车的脚轮和可调节水平的底脚。
4.如权利要求2所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述测试块粘结在所述摩擦块的底部。
5.如权利要求1所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述数据采集卡为PCI8602板卡。
6.如权利要求1所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述拉力传感器通过信号放大器与所述数据采集卡连接。
7.如权利要求1所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述数据采集卡与所述往复驱动伺服电机的伺服驱动器连接，用以向所述往复驱动伺服电机发送正反转速度信号以及行程限位信号。
8.如权利要求1所述微控静摩擦系数测试仪，其特征在于：所述数据采集卡外接限位控制器，所述限位控制器连接所述限位伺服电机的伺服驱动器。
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