CN109642867A - 合成草皮测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成草皮测试装置(100)，包括：测试元件(136)，其中测试元件具有用于接触合成草皮表面(102)的接触表面(137)，其中测试元件包括用于测量该接触表面的时间相关的表面温度(714)的温度传感器(406)；附连至该测试元件的基座(132)，其中该基座被配置成用于向测试元件施加力；用于沿平移路径(120)平移该基座的滑架(116)；用于支撑该滑架并沿该平移路径引导该滑架的引导结构(114)；以及用于将该滑架相对于该引导结构移动的致动器(121)。

Description

合成草皮测试装置

说明书

发明领域

本发明涉及合成草皮和合成草皮的生产，合成草皮也称为人造草皮(artificialturf)。具体而言，本发明涉及合成草皮的摩擦属性的测试。

背景和相关技术

合成草皮(synthetic turf)或合成草坪(synthetic grass)是由纤维制成的用于代替草坪的表面。合成草皮的结构被设计成使得该合成草皮具有类似草坪的外观。通常，合成草皮被用作运动(诸如足球、美式足球、橄榄球、网球、高尔夫球等)、比赛场或操场的表面。此外，合成草皮被频繁地用于造景应用。

使用合成草皮的优点是：它消除了对草坪比赛表面或草坪造景表面的护理(如定期修剪、翻松、施肥和浇水)的需要。由于例如对用水的区域限制，浇水可能是困难的。在其他气候带中，与场上比赛和/或锻炼对天然草坪表面的破坏相比，草的重新生长和紧密的草覆盖的重新形成是缓慢的。尽管合成草皮场不需要类似关注和劳力来维护，但它们可能需要一些维护(诸如必须清洁灰尘和碎片并且必须定期刷洗)。这样做可帮助纤维在比赛或锻炼期间被踩倒之后直立。贯穿5-15年的通常使用时间，如果合成草皮运动场能耐受高机械磨耗、能抵抗UV、能耐受热循环或热老化、能抵抗与化学品的相互作用和各种环境条件，那么这可能是有益的。因此，如果合成草皮具有长使用寿命、是耐用的、并且贯穿其使用时间保持其比赛和表面特性以及外观，那么这可能是有益的。

使用合成草皮时的担忧是在运动员滑动时其对皮肤的影响。运动员的滑动可以是故意或受控制的，并且可以是为了执行各种运动操纵(诸如铲球)。滑动也可能是无意或意外的。合成草皮表面可能擦伤皮肤。合成草皮表面与皮肤之间的摩擦也可能导致生热，这可能导致伤害。

美国专利申请公开US 2006/0130556 A1公开了一种用于测量天然或合成草坪表面的静和/或动摩擦系数的设备。垂直布置在壳体中的可旋转轴使旋转体与接触表面接触。测量装置测量由接触表面与旋转体之间的摩擦引起的扭矩。

美国专利申请公开US 2004/0149005公开了一种用于测量天然或合成草坪表面的静和/或动摩擦系数的设备，其中该设备包括框架，第一臂可在一侧枢转地连接到该框架，该第一臂在其另一侧枢转地连接到杆上，该杆被配备有具有可被放置成与要测量的表面接触的一表面的主体，其中所述杆被进一步连接到用于在其上施加作用于枢轴点上的扭矩的装置，并且其中进一步存在用于在该杆上沿要测量的表面的方向施加力的加载装置，其中该杆被进一步提供有用于测量在该杆中产生的力的装置，该装置存在于位于与第一臂的枢轴点与能够携带所述主体的一侧之间的点上。

发明内容

本发明提供了各独立权利要求中的合成草皮测试装置和方法。各实施例在从属权利要求中给出。

在一个方面，本发明提供了一种合成草皮测试装置。该合成草皮测试装置包括测试元件。该测试元件具有用于接触合成草皮表面的接触表面。该测试元件包括用于测量该接触表面的时间相关的表面温度的温度传感器。该合成草皮测试装置进一步包括附接到该测试元件的基座。该基座被配置成用于向该测试元件施加力。该合成草皮测试装置进一步包括用于沿平移路径平移或移动基座的滑架。本文中所使用的滑架包括在预定路径(在该示例中被称为“平移路径”)中移动并且承载或引导另一机械部件的机械部件。该滑架也可被称为引导滑架或行走轮。

该合成草皮测试装置进一步包括用于支撑滑架并沿平移路径引导滑架的引导结构。该合成草皮测试装置进一步包括用于相对于引导结构移动滑架的致动器。换言之，该致动器用于相对于引导结构沿该平移路径致动滑架。

该实施例可能是有益的，因为它可以提供在接触表面试图沿平移路径穿过合成草皮表面时测量接触表面的表面温度的有效装置。这可以提供测试各种合成草皮的有效装置。测量表面温度可能有益于估计运动员在合成草皮上跌倒和/或滑动时将受到的伤害量。

出于若干原因，使用平移路径可能是有益的。首先，在测试元件在合成草皮的表面上被拖动时，它可能会弄乱合成草皮的结构。例如，分散在合成草皮的纤维之间的填入物可能被移位。如果使用圆形或交叠路径，则测得的温度数据可能是错误的，因为至少一些填入物被移位。平移路径可因此提供比圆形或交叠路径更精确的温度和/或磨耗测量。

该平移路径也可能因为测试元件还可在合成草被拖动时使合成草生热而优于圆形或交叠路径。如果合成草皮的温度被升高，则温度和/或磨耗测量可能是错误的。

在另一实施例中，平移路径是线性路径。

在另一实施例中，平移路径包括其中的曲线。

在另一实施例中，平移路径是非圆形的。

在另一实施例中，平移路径是非交叠的。

在另一实施例中，测试元件能够相对于滑架沿移动轴移动。在合成草皮测试装置处于操作位置时，运动轴可以处于垂直方向。例如，基座可在垂直方向上移动并且被用来使测试元件与合成草皮的表面接触。

在另一实施例中，合成草皮测试装置包括要被测试的合成草皮。

在另一实施例中，温度传感器与接触表面齐平安装。该接触表面可以具有平坦部分，并且温度传感器可被机械地布置成使得其与该平坦部分在同一水平线上。

在另一实施例中，温度传感器包括平坦表面。在一个示例中，该平坦表面被布置成使得其与接触表面的平坦部分齐平。

在另一实施例中，温度传感器和接触表面形成滑动表面。该滑动表面可被配置成在接触表面被放置在合成草皮上时滑动。传感器和接触表面可在它们处于同一水平或彼此齐平时形成滑动表面，以使得该接触表面和该温度传感器中的一者不在与另一者不同的高度或水平处接触合成草皮。

在另一实施例中，基座包括用于接收重物的重量保持器。基座被配置成用于将由重物产生的力传送到接触表面。例如，基座可被构建成使得其相对于滑架移动，以使得放置在重量保持器上的重物使其力直接传递到接触表面。这可能具有能够真实地模拟在合成草皮上跌倒或滑动的运动员的重量的益处。

在另一实施例中，重量保持器被配置成用于接收标准举重或健身工作室重物或重量板。

在另一实施例中，合成草皮测试装置包括重物。

在另一实施例中，重量具有以下各项中的任一项的组合的质量：至少30千克、至少40千克、至少45千克、至少50千克、至少55千克、至少65千克、至少70千克、至少75千克、至少80千克和至少85千克。

在另一实施例中，重量具有以下各项中的任一项的组合的质量：小于或等于45千克、小于或等于60千克、小于或等于75千克、小于或等于90千克、小于或等于105千克、小于或等于120千克。只要组合并不互斥，这些最大重量就可与先前提及的最小重量相组合。

在另一实施例中，合成草皮测试装置进一步包括控制器。

在另一实施例中，控制器被配置用于记录时间相关的表面温度。在不同实施例中，控制器可以采用不同的形式。在一个示例中，控制器可被集成到基座、滑架、和/或引导结构中。在其他实施例中，控制器至少部分地由手持电信设备包括。这可例如是诸如智能电话或平板计算机之类的设备。例如，控制器可至少部分地由经由无线电信网络或连接与合成草皮测试装置的其余部分通信的设备包括。

在另一实施例中，控制器被配置成用于控制致动器。

在另一实施例中，控制器被配置成用于控制致动器以控制该致动器根据预定的速度或位置分布来移动滑架。例如，可以控制致动器以使得滑架移动，从而使得该滑架具有作为时间的函数的特定位置和/或速度。这在模拟运动员有意或无意的各种类型的滑动动作时可能是有益的。

在另一实施例中，控制器被配置成用于控制致动器加速到预定的释放速度。例如，控制器可被编程成使得致动器被用来将滑架尽可能快速地加速到特定的释放速度。

在另一实施例中，控制器被配置成用于控制致动器在达到释放速度之后自由移动。例如，可能期望模拟运动员在草皮上滑动的效果。代替在滑动时段期间驱动滑架，通过使致动器既不使滑架加速也不使滑架减速来模拟滑动可以是可能的。滑架和测试元件的任何减速随后由于测试元件与合成草皮表面的摩擦而发生。在一些示例中，合成草皮测试装置还可包含传感器或者可从致动器获得测量来确定作为时间的函数的滑架的位置。这可被存储在元数据中或者在结果中准备，以使得作为释放速度的函数的测试元件的滑动可被记录并且可能在稍后被研究。

在另一实施例中，基座被配置成用于相对于滑架沿移动轴自由移动。例如，可能存在使得基座能够在移动轴的方向上自由移动的线性或其他类型的轴承。例如，在合成草皮测试装置处于操作位置时，该移动轴可在基本上垂直的方向上对准。该滑架进一步包括配置成用于相对于滑架可释放地固定基座的可控约束件，以使得测试元件被悬挂在合成草皮表面上方。该控制器被配置成用于根据以下准则中的任一项来控制可控约束件以释放基座：该基座在滑架处于预定的位置时被释放，该基座在实验期间的预定时间被释放，以及该基座在滑架达到预定的下降速度时被释放。该实施例可能是有益的，因为它可用于模拟在运动员开始在合成草皮表面上滑动时发生的冲量。

在一些示例中，基座可被移动到各种不同的位置，这些位置表示合成草皮表面上方的不同高度。这在能够测试运动员开始在合成草皮表面上滑动时的各种冲量方面可能是有用的。

在另一实施例中，基座进一步包括用于测量可控约束件被释放之后的冲量的力传感器。例如，力传感器可以是三维力传感器。包括力传感器可能是有益的，因为该力传感器可实现在基座将测试元件下降到合成草皮表面上时的冲量的经验确定。测得的冲量数据还可与其他元数据或描述使用合成草皮测试装置运行的实验的数据一起存储。冲量的测量可能是有益的，因为操作者可调节测试元件从其下降的高度，并且还可调节施加到基座的重物，以使得获得期望的冲量。

在另一实施例中，预定的下降速度与释放速度相同。

在另一实施例中，手持电信设备具有实现用于合成草皮测试装置的控制和/或测试程序的app或应用。在一个示例中，该app或应用可被用来控制合成草皮测试装置的操作和功能。在其他示例中，该app或应用可被用来执行对时间相关的表面温度的分析。

在另一实施例中，控制器包括手持电信设备。

在另一实施例中，控制器被配置成用于从时间相关的表面温度计算以下各项中的任一项：最大温度、平均温度、热剂量、及其组合。该实施例可能是有益的，因为从时间相关的表面温度推导出的各种温度统计在评估合成草皮时可能是有用的。在一些情形中，最大温度和/或平均温度可以是对皮肤的损伤量的精确估计。热剂量可取决于温度以及升高的温度被施加到组织的历时。

这例如在测试期间优化合成草皮地毯的安全性方面可能是有益的。热剂量的概念可被用在医疗情境中，尤其在高温在肿瘤学中用于治疗或破坏癌组织的使用中。相同的概念可被应用在不同的领域中以估计由于在合成草皮上跌倒而提升的加热的影响。可以根据计算热剂量的标准方法中的任一者来计算热剂量，这些方法诸如在评论文章：Vincze,G.、Szasz,O.和Szasz,A.的肿瘤学中高温的热剂量概论(Generalization of the ThermalDose of Hyperthermia in Oncology)(2015)(《生物物理学期刊》5,97-114.doi:10.4236/ojbiphy.2015.54009)中所解说的。

在另一实施例中，控制器被配置成用于接收一组测试参数。该控制器被进一步配置成使用测试参数来控制致动器。这些测试参数可例如是描述致动器应当移动多快并且还描述致动器应当移动的距离的命令或细节。这些测试参数可以是用于控制致动器的命令，或者它们可以是可被转换成用于控制致动器的命令的数据。

在另一实施例中，这些测试参数包括描述合成草皮状况的元数据。这些可例如包括关于所使用的合成草皮纤维的类型、或者甚至特定合成草皮的商品名称或商标名称的细节。在运动员撞击合成草皮表面时，影响运动员的皮肤将如何与合成草皮反应的不仅仅是纤维。还可取决于合成草皮地毯下面的任何缓冲或填充材料(诸如橡胶或沙子)。此外，在正常安装合成草皮时，也使用填入材料。该填入材料可以是颗粒材料(诸如橡胶颗粒、或甚至沙子)，其被用来为合成草皮提供更真实和弹性的感觉。合成草皮填入物的特定选择可能在测试元件被拖过合成草皮表面时影响时间相关的温度。

在另一实施例中，控制器被配置成用于生成包括以下各项中的任一项的测试报告：时间相关的表面温度、测试参数、元数据、及其组合。

在另一实施例中，控制器被进一步配置成使用公钥加密算法的私钥来生成测试报告的签名。该实施例可能是有益的，因为测试报告可由测试者或测试组生成并且随后被签名，以使得可在稍晚的时间验证测试报告的真实性。这例如对于诸如将测试报告用作测试结果的存档之类的操作可能是有用的。这在测试报告可以示出测试特定合成草皮的尽职调查的法律情境中也可能是有用的。

私钥可例如位于合成草皮测试装置的各个组件内。在一些情形中，控制器可位于便携式手持计算设备(诸如移动电话设备)上，或者具有私钥的控制器也可位于基座、滑架、或引导结构内。

在另一实施例中，引导结构包括用于支撑合成草皮上的引导结构的支腿。

在另一实施例中，支腿包括用于抓夹(grip)合成草皮的突起。这些可例如是长钉，或者甚至可与用于合成草皮的鞋上的鞋钉类似地成形。这可能具有帮助在使用合成草皮测试装置时同样使合成草皮保持就位的益处。

在另一实施例中，基座被限制成沿垂直轴移动。

在另一实施例中，接触表面由以下各项中的任一项形成：塑料、聚合物、金属、聚四氟乙烯、及其组合。

在另一实施例中，致动器包括以下各项中的任一项：马达、气动系统和液压系统。

在另一实施例中，致动器包括用于致动滑架的带或链。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少1m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少2m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少3m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少4m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少5m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，致动器被配置成用于以至少6m/s的峰值速度移动滑架。

在另一实施例中，表面温度传感器是表面热电偶。这可能是有益的，因为表面热电偶使用起来容易且直接以用于测试表面温度。

本文中所使用的表面热电偶包括纳入平坦表面的热电偶传感器。该表面热电偶测量平面表面的温度。该平坦表面可例如由金属制成。

在另一实施例中，合成草皮测试装置具有接触表面，其中该接触表面具有平坦部分。

在另一实施例中，接触表面具有圆形边缘。这可能是有益的，从而使得测试元件能够在它没有粘合的情况下滑过合成草皮。

在另一实施例中，接触表面被配置成用于接收覆盖该接触表面的磨损测试表面。

在先前实施例中，表面温度是使用温度传感器来测量的。在该实施例中，稍有不同地执行测试。在该情形中，磨损测试表面被附连到接触表面。在该测试中，可在使用之前和之后均测量接触表面的重量。这可被用来估计在人或其他对象滑过合成草皮时从人或其他对象移除的材料的量。

在另一实施例中，合成草皮测试装置包括磨损测试表面。

在另一实施例中，磨损测试表面是以下各项中的任一项：皮革、乙烯基布、被形成为垫或覆盖物的胶原纤维、以及聚氨酯合成皮革。

在另一实施例中，本发明提供了一种使用根据前述权利要求中任一项的装置测试合成草皮的方法。该方法包括：将合成草皮测试装置放置成使得接触表面能够或可操作以沿平移路径接触合成草皮。在一些示例中，在处于操作位置时，重力可以使测试元件接触合成草皮。在该情形中，该方法可包括将合成草皮测试装置放置成使得接触表面沿平移路径与合成草皮接触。

在其他情形中，基座可以通过可控约束件来约束，该可控约束件保持基座相对于滑架固定的垂直位置。在该情形中，该方法步骤可以是将合成草皮测试装置放置成使得接触表面沿平移路径悬挂在合成草皮上方。

该方法进一步包括控制致动器以沿平移路径移动滑架。

该方法进一步包括在滑架沿平移路径移动时重复地记录时间相关的温度。

在另一实施例中，该方法进一步包括使用时间相关的温度生成测试报告。基座或滑架包括发射机。该方法进一步包括使用发射机将测试报告传送到手持电信设备。手持电信设备可例如随后被用来生成测试报告或对时间相关的温度的其他分析。

在另一实施例中，该方法进一步包括从时间相关的表面温度计算以下各项中的任一项：最大温度、平均温度、热剂量、及其组合。

在另一实施例中，合成草皮装置是根据其中接触表面被配置成用于接收覆盖该接触表面的磨损测试表面的实施例。该方法进一步包括在将合成草皮测试装置放置成与合成草皮接触之前将磨损测试表面附连到接触表面。该方法进一步包括在滑架沿平移路径移动时重复地记录时间相关的温度之后使用三维成像系统获取该磨损测试表面的磨损后的三维图像。

该方法进一步包括至少部分地使用磨损后的三维图像来计算表面磨耗统计。该实施例可能是有益的，因为三维图像的使用可被用来计算磨损测试表面的高度的变化或相对变化。这可允许对各种统计的直接计算。

在另一实施例中，该方法进一步包括在将磨损测试表面附接到接触表面之前使用三维成像系统获取该磨损测试表面的初始三维图像。磨耗统计是使用磨损后的三维图像与初始三维图像之间的比较来计算的。该实施例可能是有益的，因为之前和之后的图像可允许更精确地确定表面磨耗和统计。在一些示例中，在磨损测试表面的表面上可能存在参考标记或指示符或基准标记，以使得磨损后的三维图像和初始三维图像可被更精确地对准。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少30千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少40千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少45千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少50千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少55千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少60千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少65千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少70千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少75千克。

在另一实施例中，基座向接触表面施加至少85千克。

将理解，只要组合的实施例并不互斥，则可组合本发明的一个或多个前述实施例。

如本领域技术人员将领会的，本发明的各方面可被体现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各方面可采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)、或组合了软件与硬件方面的实施例的形式，其在本文可全部被统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各方面可采取体现在其上含有计算机可执行代码的一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文中所使用的“计算机可读存储介质”包括可存储可由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的各示例包括但不限于：软盘，磁性硬盘驱动器，固态硬盘、闪存、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘、以及处理器的寄存器文件。光盘的各示例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW、或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够由计算机设备经由网络或通信链路访问的各种类型的记录介质。例如，数据可以通过调制解调器、通过因特网、或通过局域网来检索。包含在计算机可读介质上的计算机可执行代码可以使用任何恰适的介质来传送，包括但不限于无线、有线、光纤缆线、RF等，或者前述的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可包括被传播的数据信号，其具有被实施在其中(例如，在基带中或作为载波的一部分)的计算机可执行代码。此种传播信号可采取各种形式中的任何一种形式，包括但不局限于电磁、光学或者它们的任何合适组合。计算机可读信号介质可以为不是计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，它能传达、传播或传输供指令执行系统、装置或设备使用或者结合其使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是处理器可直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的进一步示例。计算机存储设备可以是任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。

本文中所使用的“处理器”包括能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子组件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含不止一个处理器或处理核。处理器可例如是多核处理器。处理器还可以指单个计算机系统内或分布在多个计算机系统之间的处理器集合。术语计算设备还应当被解读为可能指各自包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可由多个处理器执行，这些处理器可在同一计算设备内或者甚至可跨多个计算设备分布。

计算机可执行代码可包括机器可执行指令或使处理器执行本发明的一方面的程序。用于实施本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象编程语言(诸如Java、Smalltalk、C++等)以及常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)并被编译成机器可执行指令。在某些情形中，计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式，并且可与在运行中生成机器可执行指令的注释器结合使用。

计算机可执行代码可完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为自立软件包、部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上、或完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一情境中，远程计算机可通过任何类型的网络连接至用户计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可进行与外部计算机的连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网来连接)。

本发明的各方面是参照根据本发明的各实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图例和/或框图来描述的。将理解，流程图、图例、和/或框图的框中的每个框或一部分框可在适用时由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实现。将进一步理解，当并不互斥时，可以组合不同流程图、图例、和/或框图中的各框的组合。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一种机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的功能/动作的手段。

这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，其可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式起作用，从而存储在该计算机可读介质中的指令制造出包括实现这些流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的指令的制品。

计算机程序指令也可被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上以使得在该计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生由计算机实现的过程，从而在该计算机或其他可编程装置上执行的这些指令提供用于实现这些流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的过程。

附图说明

在下文中，参考附图，仅以举例的方式更详细地解释了本发明的各实施例，在附图中：

图1解说了合成草皮测试装置的侧视图；

图2示出了图1的合成草皮测试装置的俯视图；

图3示出了操作图1的合成草皮测试装置的方法；

图4示出了与合成草皮地毯接触的测试元件的视图；

图5示出了与合成草皮地毯接触的替换测试元件的视图；

图6解说了合成草皮测试装置的进一步示例；

图7解说了手持电信设备的示例；

图8解说了合成草皮测试装置的进一步示例；

图9示出了图8的合成草皮测试装置的进一步视图；

图10示出了图8的合成草皮测试装置的进一步视图；

图11示出了图8的合成草皮测试装置的进一步视图；

图12示出了图8的合成草皮测试装置的进一步视图；以及

图13解说了磨损后的三维图像的示例。

具体实施方式

这些附图中相同标记的元素是等价的元素或执行相同功能。如果功能等同，则将不必在后续附图中讨论先前己讨论的元素。

图1示出了合成草皮测试装置的示例。合成草皮测试装置100已经被放置在合成草皮地毯102上。合成草皮地毯102被放置在基底材料104上。基底材料104在地面106或大地的顶部。合成草皮地毯102可以例如是经簇绒的(tufted)合成草皮地毯。基底材料104可以是被用来平滑在其上铺设合成草皮地毯102的表面的材料，或者它也可以具有至少部分是弹性的材料(诸如橡胶颗粒)。合成草皮测试装置100包括框架108。附连到框架108的是支撑合成草皮测试装置100的支腿110。支腿110被示为具有可任选的突起112。这些突起可至少部分地戳到合成草皮地毯102中，以帮助将合成草皮测试装置100保持在适当位置中。

图1示出了合成草皮测试装置100的侧视图，并且图2示出了该合成草皮测试装置的俯视图。在俯视图中可见的是两条平行棒114，其用作滑架116的引导结构。滑架116包含线性轴承118，其允许滑架116沿平行棒114移动。这形成了平移路径120。在该示例中，平行棒114仅旨在用作一个可能的引导结构的示例。该引导结构可以替代方式来构建，诸如使用轨道或其他引导系统以迫使滑架116遵循所限定的路径120。如果使用轨道，则平移路径可包含一条或多条曲线。

合成草皮测试装置100具有用于相对于引导结构114移动滑架116的致动器121。致动器121包括被用来驱动带124的马达122。附连到马达122的是主动带轮126。则在框架108的相对侧上存在从动带轮128。当马达122旋转时，它使带124移动。存在附连点130，带124在其处被附连到滑架116。当马达122使从动带轮126旋转时，带124被移动并且滑架116沿平移路径120被移动。图1和2中所示的示例仅仅是实现致动器的一种方式。还可以设想其他系统，例如电缆驱动器、链、或液压和气动系统的使用。然而，图1和2中所示的示例是极便携的，并且可在现场使用。如果使用大型液压或气动系统，则将合成草皮测试装置100移动到不同位置可能是更困难的。带驱动器的使用还使得滑架116能够沿平移路径120在两个方向上移动。

合成草皮测试装置被进一步示出为包括基座132。该基座被插入线性轴承134，该线性轴承穿过滑架116。在基座132的基底处是具有接触表面137的测试元件136。接触表面137与合成草皮地毯102接触。当滑架116沿平移路径120移动时，测试元件136被拖过合成草皮地毯102。这导致了合成草皮地毯102与接触表面137之间的摩擦，这将产生热量。未在图1和2中示出的是测量接触表面137的温度的温度传感器。进一步示出了仪器电子设备144，其可例如提供诸如电子器件以及用于为温度传感器供电的电力之类的事物。在一些示例中，仪器电子设备144还可包含控制器或控制器的一部分。在基座132的顶上是重量或质量保持器138。在该情形中，重量保持器138采用主轴的形式。主轴138能够接收重物140。在该示例中，这些重物是标准举重负重板。重量保持器138的使用使得可几乎在任何健身俱乐部或举重健身房中找到的标准重物被用来控制由基座132施加到接触表面137的力量。通过将不同数目的重量板140放置在重量保持器138上，测试员可以模拟不同尺寸的运动员在他们在合成草皮地毯102上跌倒或打滑时的重量。

线性轴承134使基座132沿方向142移动。在该情形中，方向142相对于地面106基本上垂直。因此，当合成草皮测试装置100处于操作位置时，方向142可被解读是为垂直的。将基座132和线性轴承134与负重板140联用使得合成草皮测试装置能够在接触表面137上加受控制的力，即使在合成草皮地毯102的放置不均匀或甚至随平移路径120的距离变化时亦是如此。这可例如实现对已经安装了数年并且处于不太理想或不太均匀条件下的合成草皮地毯102的测试。

支腿110和/或框架108还可以可任选地具有扁平材料(诸如附连到它们的透明塑料)，以用作防护壳，以防止操作者被滑架、基座、带驱动器124、或测试元件136损伤。

图3示出了解说使用图1和2中所描绘的合成草皮测试装置100的方法的流程图。首先，在步骤300，放置合成草皮测试装置100，以使得接触表面137沿平移路径120与合成草皮102接触。接着在步骤302，致动器121沿平移路径120移动滑架116。最后，在步骤304，该方法包括在滑架116沿平移路径移动时重复记录时间相关的温度。

图4示出了测试元件136的详细视图。测试元件136被示为附连到基座132。在该特定示例中，测试元件136包括聚四氟乙烯块。聚四氟乙烯块400具有带弯曲边缘404的平坦表面402。弯曲边缘404使得块400能够更容易地拖过合成草皮地毯102。当块400在合成草皮地毯102上沿平移路径120拖动时，该地毯的纤维摩擦接触表面137，从而使它升温。存在与接触表面137齐平安装的温度传感器406。这实现了对接触表面137的表面温度的测量。在该特定示例中，温度传感器406是与接触表面137齐平安装的表面热电偶。图4中的示图是横截面视图。

图5示出了测试元件136的进一步示例。图5中所描绘的测试元件136与图4的测试元件相同，除了磨损测试表面500已经被放置在聚四氟乙烯块400的表面之上。它可例如使用数个紧固件502来紧固。在该实例中，合成草皮测试装置取而代之地被用来测试合成草皮地毯102的磨损性。磨损测试表面500可被应用到测试元件136，并且随后接触表面137在磨损测试表面500的外侧上。当测试元件136沿平移路径120移动时，合成草皮地毯102将摩擦并磨耗掉磨损测试表面500的一部分。在将磨损测试表面500应用到测试元件136之前，可以对磨损测试表面进行称重，并且随后在测试元件136已经沿平移路径120移动一次或多次之后再次进行称重。

图6示出了对合成草皮测试装置100的修改。在该示例中，合成草皮测试装置进一步包括手持电信设备600(诸如平板计算机、膝上型计算机、或智能电话)。马达122和基座132被进一步示为包含无线控制元件602。无线控制元件602能够经由无线通信链路与手持电信设备600通信。无线通信链路可例如是WiFi连接、蓝牙、或其他形式的无线电通信。手持电信设备600可用作用于记录数据和/或用于控制合成草皮测试装置100的操作和功能的数据记录器。

图7更详细地示出了手持电信设备600。手持电信设备600包括与处理器702连接的触摸屏700。处理器702还被连接到无线电信系统704和存储器706。手持电信设备600由电池708供电。

存储器706被示为包含机器可执行指令710，其使得处理器702能够经由无线通信系统704与合成草皮测试装置100的其余部分通信。存储器706被进一步示为包含测试参数712，其描述了通过控制马达122并测量时间相关的表面温度执行的测试。这可例如包括不同的速度分布以模拟运动员的不同类型的跌倒或意外事故。存储器706被进一步示为包含响应于使用测试参数712执行实验而测得的时间相关的温度数据714。计算机存储器706被示为可任选地包含温度统计716。这些可包括可以是从时间相关的温度数据714计算出的平均值或其他统计量的统计。

计算机存储器706被进一步示为可任选地包含根据时间相关的温度数据714计算出的热剂量718。计算机存储器706被示为进一步包含描述测试条件的元数据720。这例如可包含描述合成草皮地毯的绒纤(pile)或类型的数据，并且还可包含描述与特定合成草皮地毯102一起使用的基础材料或填入材料的数据。计算机存储器706被进一步示为包含可被用于生成签名的私钥722。计算机存储器706被进一步示为包含测试报告724，其可以可任选地包含测试参数、时间相关的温度数据、温度统计、和/或热剂量。计算机存储器706进一步示出了已经使用私钥722生成的测试报告724的签名726。这可被用来在稍晚的日期认证测试报告724的真实性。计算机存储器706还被示为包含已经测得的在先测试报告724的测试数据库728。测试数据库728也可位于远程服务器上，手持电信设备600可在生成测试报告724并且可任选地生成签名726之后自动与该远程服务器通信。

在图8中，力传感器800被示为延伸超过基座132的边界。这是为了强调力传感器800的位置。然而，在许多实施例中力传感器800可能可被定位成使得它不会干扰基座132在线性轴承134中的自由移动。

图9示出了合成草皮测试装置100的进一步示例。它类似于图1、2、6和7中所解说的示例。这些其他示例中的任一者的特征可被包括在图9中所解说的示例中。图9包括可控约束件900的附加特征。可控约束件900被用来将基座132相对于滑架116锁定在一位置处。这使基座132保持就位以使得测试元件136被保持在合成草皮102上方的高度902处。控制器(诸如手持电信设备600)能够控制可控约束件900以使基座132下降，这随后使测试元件136撞击合成草皮102。这可被用来模拟远动员在合成草皮102上滑动时的冲量。

图10示出了致动器121已经移动并加速滑架116之后的图9的合成草皮测试装置100。可控约束件900已经移回并且基座132开始自由下落，以使得测试元件136将撞击合成草皮102。可控制可控约束件900，以使得该约束件在特定时间、特定位置或特定速度释放。测试元件136具有沿方向120以及还沿方向142的速度。

图11示出了图9和10中所解说的相同合成草皮测试装置100。在图11中，基座132和测试元件136已经完成了它们的自由下落，并且在与合成草皮102撞击的瞬间被示出。滑架116仍然在方向120上具有速度。滑架116被示为已经移动到略更靠近装置100的左手侧。如果力传感器被纳入到测试元件136或基座132中，则可以测量测试元件136撞击合成草皮102时的冲量。可以若干不同的方式控制致动器121。在一些示例中，致动器121是可控制的，以使得滑架116根据特定速度或位置分布来移动。在其他情形中，致动器121可被配置成使得滑架116由于接触表面137与合成草皮地毯102的摩擦而被允许停止。

图12进一步解说了图9-11中所解说的合成草皮测试装置100。在该示例中，在接触表面137撞击合成草皮102之后，滑架116被允许自由地移动。线1200指示在接触表面137撞击合成草皮102之后基座132的位置。接触表面137随后通过摩擦耗散能量，直到基座132在由1202指示的线的位置处立定。具有两个箭头的线1204指示基座132和滑架116在撞击之后行进的距离1204。在一些示例中，致动器121可被配置成用于测量距离1204。在其他示例中，可能还存在能够测量距离1204的光学或其他传感器。

图13示出了磨损后的三维图像1300的示例。图13中所示的图像是使用三维相机来获取的，作为在合成草皮测试装置(诸如在图1、2、6和9-12中的任一者中所解说的)中使用磨损测试表面之后磨损测试表面如何被摩擦的直接测量。各种统计可被应用以测量或量化平均粗糙度以及对所测得的最大粗糙度的指示。

附图标记列表

100 合成草皮测试装置

102 合成草皮地毯

104 基底材料

106 地面

108 框架

110 支腿

112 突起

114 平行棒(引导结构)

116 滑架

118 线性轴承

120 平移路径

121 致动器

122 马达

124 带

126 主动带轮

128 从动带轮

130 附连点

132 基座

134 线性轴承

136 测试元件

137 接触表面

138 重量保持器

140 重量板

142 移动轴或垂直方向

144 仪器电子设备

300 将合成草皮测试装置放置成使得接触表面沿平移路径接触合成草皮

302 控制致动器以沿该平移路径移动滑架

304 在该滑架沿该平移路径移动时重复地记录时间相关的温度

400 聚四氟乙烯块

402 平坦表面

404 弯曲边缘

406 温度传感器

500 磨损测试表面

502 紧固件

600 手持电信设备

602 无线控制元件

700 触摸屏

702 处理器

704 无线通信系统

706 存储器

708 电池

710 机器可执行指令

712 测试参数

714 时间相关的温度数据

716 温度统计

718 热剂量

720 元数据

722 私钥

724 测试报告

726 签名

728 测试数据库

800 力传感器

900 可控约束件

902 合成草皮上方的距离

1200 撞击位置

1202 立定位置

1204 撞击之后行进的距离

1300 磨损后的三维图像

Claims (22)

1.一种合成草皮测试装置(100)，包括：

-测试元件(136)，其中所述测试元件具有用于接触合成草皮表面(102)的接触表面(137)，其中所述测试元件包括用于测量所述接触表面的时间相关的表面温度(714)的温度传感器(406)；

-附连至所述测试元件的基座(132)，其中所述基座被配置成用于向所述测试元件施加力；

-滑架(116)，其用于沿平移路径(120)平移所述基座；

-引导结构(114)，其用于支撑所述滑架并沿所述平移路径引导所述滑架；以及

-致动器(121)，其用于相对于所述引导结构移动所述滑架。

2.如权利要求1所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述温度传感器与所述接触表面齐平安装。

3.如权利要求1或2所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述基座包括用于接收重物的重量保持器(138)，其中所述基座被配置成用于将由所述重物产生的力传送到所述接触表面。

4.如权利要求1、2或3所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述合成草皮测试装置进一步包括控制器(144、600)，其中所述控制器被配置成用于记录所述时间相关的表面温度。

5.如权利要求4所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器被配置成用于控制所述致动器以执行以下操作中的任一项：控制所述致动器以根据预定速度或位置分布来移动所述滑架，控制所述致动器以加速到预定的释放速度，允许所述滑架在达到所述释放速度之后自由移动，及其组合。

6.如权利要求5所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述基座被配置成用于相对于所述滑架沿移动轴自由移动，其中：

所述滑架进一步包括可控约束件，其被配置成用于相对于所述滑架可释放地固定所述基座，以使得所述测试元件被悬挂在所述合成草皮表面上方，其中所述控制器被配置成用于根据以下准则中的任一项来控制所述可控约束件以释放所述基座：在所述滑架处在预定位置时、在预定时间、以及在所述滑架达到预定的下降速度时。

7.如权利要求6所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述基座进一步包括力传感器，其用于在释放所述可控约束件之后测量冲量。

8.如权利要求4到7中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器包括手持电信设备(600)。

9.如权利要求4到8中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器被配置成用于根据所述时间相关的表面温度来计算以下各项(716)中的任一项：最大温度、平均温度、热剂量、及其组合。

10.如权利要求4到9中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器被配置成用于接收测试参数(712)集，其中所述控制器被进一步配置成使用所述测试参数来控制所述致动器。

11.如权利要求10所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述测试参数包括描述所述合成草皮状况的元数据(720)。

12.根据权利要求4至11中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器被配置成用于生成包括以下各项中的任一项的测试报告(724)：所述时间相关的表面温度、所述测试参数、所述元数据、及其组合。

13.根据权利要求12所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述控制器被进一步配置成使用公钥加密算法的私钥生成所述测试报告的加密签名(726)。

14.如前述权利要求中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述接触表面由以下各项中的任一项形成：塑料、聚合物、金属、聚四氟乙烯、及其组合。

15.如前述权利要求中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述致动器被配置成用于以下操作中的任一项：以至少1米每秒的峰值速度移动所述滑架，以至少2米每秒的峰值速度移动所述滑架，以至少3米每秒的峰值速度移动所述滑架，以至少4米每秒的峰值速度移动所述滑架，以至少5米每秒的峰值速度移动所述滑架，以及以至少6米每秒的峰值速度移动所述滑架。

16.如前述权利要求中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述表面温度传感器是表面热电偶。

17.如前述权利要求中任一项所述的合成草皮测试装置，其特征在于，所述接触表面被配置成用于接收覆盖所述接触表面的磨损测试表面(500)。

18.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的合成草皮测试装置测试合成草皮的方法，所述方法包括：

-将所述合成草皮测试装置放置(300)成使得所述接触表面能够沿所述平移路径接触所述合成草皮；

-控制(302)所述致动器以沿所述平移路径移动所述滑架；

-在所述滑架沿所述平移路径移动时重复地(304)记录所述时间相关的温度。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：使用所述时间相关的温度生成测试报告(724)，其中所述基座或所述滑架包括发射机，并且其中所述方法进一步包括：使用所述发射机将所述测试报告传送到手持电信设备。

20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：从所述时间相关的表面温度计算以下各项(716)中的任一项：最大温度、平均温度、热剂量、及其组合。

21.如权利要求18到20中任一项所述的方法，其特征在于，所述基座向所述接触表面施加由以下质量中的任一项引起的重量：至少30千克、至少40千克、至少45千克、至少50千克、至少55千克、至少65千克、至少70千克、至少75千克、至少80千克和至少85千克。

22.如权利要求18到21中任一项所述的方法，其特征在于，所述合成草皮装置是根据权利要求16所述的合成草皮测试装置，其中所述方法进一步包括：

-在将所述合成草皮测试装置放置(300)成与所述合成草皮接触之前，将所述磨损测试表面附连到所述接触表面；

-在所述滑架沿所述平移路径移动时重复地记录所述时间相关的温度之后，使用三维成像系统获取所述磨损测试表面的磨损后的三维图像；以及

-至少部分地使用所述磨损后的三维图像来计算表面磨耗统计。