CN207215585U - 一种力学性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测量领域，公开了一种力学性能检测装置，所述力学性能检测装置包括分别与压力检测装置和控制系统连接的位移执行机构，以及用于检测所述位移执行机构的移动位移量并将检测结果发送至所述控制系统的位移检测装置；所述位移执行机构能够在控制系统的控制下带动所述压力检测装置移动预定的距离。本实用新型提供的技术方案能够更加简单、精确有效地检测弹性体的力学性能。

Description

一种力学性能检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，具体地，涉及一种力学性能检测装置。

背景技术

弹性体的力学性能对弹性体的具体应用具有重要意义，例如，作为摆式仪（British P Tester）的关键部件的摆中的橡胶片的力学性能在摆式仪的地板和道路表面滑阻的检测试验中，对摆值的准确性、稳定性影响很大，因此，有必要提供一种力学性能检测装置，以对弹性体的力学性能进行检测。

现有技术中的力学性能检测装置一般只能实现弹性体的单点静压力测量，并不能准确记录弹性体形变过程中的静压力值的动态变化，并且测量过程十分冗杂，数据受操作干扰比较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种力学性能检测装置，该装置能够相对简单、准确地测量弹性体在不同位移量下的静压力，从而确定弹性体的力学性能，以为弹性体的具体应用提供重要的数据支撑。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种力学性能检测装置，所述力学性能检测装置包括分别与压力检测装置和控制系统连接的位移执行机构，以及用于检测所述位移执行机构的移动位移量并将检测结果发送至所述控制系统的位移检测装置；所述位移执行机构能够在控制系统的控制下带动所述压力检测装置移动预定的距离。

优选地，所述位移执行机构包括直线导轨滑台和受控转动机构，所述受控转动机构具有转动轴，所述受控转动机构与所述控制系统相连，所述控制系统能够控制所述受控转动机构而使得所述转动轴转动；所述直线导轨滑台包括丝杠和安装在所述丝杠上的滑台，所述丝杠的转轴与所述受控转动机构的转动轴相连，并能够随着所述转动轴同步转动，所述滑台能够随着所述丝杠的转轴的转动在所述丝杠上做直线运动，所述滑台上固定有支撑杆，所述支撑杆与所述压力检测装置连接。

优选地，所述位移检测装置包括位移传感器，所述位移传感器分别连接所述滑台和所述控制系统，用于测量所述滑台的直线运动位移量，并将所述滑台的直线运动位移量传输给所述控制系统。

优选地，所述位移检测装置还包括编码器，所述编码器安装在所述受控转动机构的转动轴上，用于检测所述转动轴的转动角度，所述控制系统能够根据所述转动轴的转动角度以及所述丝杠的规格计算所述滑台的直线运动位移量，并且将该直线运动位移量与所述位移传感器的测量结果进行比较，以在二者的偏差值大于设定值时，发出报警信号。

优选地，所述控制系统包括微控制器和液晶显示器，所述微控制器分别连接所述位移执行机构、所述位移检测装置、所述压力检测装置和所述液晶显示器。

优选地，所述控制系统还包括信号传输模块，所述信号传输模块分别连接所述微控制器和上位机。

优选地，所述预定的距离为0mm-50mm；所述设定值大于0mm且小于或等于0.5mm。

优选地，所述力学性能检测装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测环境温度，并将检测到的环境温度传递给所述控制系统。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供的力学性能检测装置通过控制系统控制位移执行机构带动压力传感器朝向弹性体移动，通过位移检测装置检测位移执行机构的移动位移量，当压力传感器未接触弹性体时，压力传感器的测量值为初始值例如0，随着弹性体受挤压压缩变形，压力传感器的测量值逐渐增加，配合位移检测装置检测的移动位移量，控制系统能够实时地接收位移检测装置检测的位移执行机构的移动位移量、以及压力传感器实时检测的弹性体所受到的压力，因此，本实用新型提供的力学性能检测装置能够获得弹性体在不同的位移量下所受到的压力，从而本实用新型提供的力学性能检测装置能够更加简单、准确有效得检测弹性体的力学性能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的力学性能检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的力学性能检测装置的电气原理示意图。

附图标记说明

1-受控转动机构 2-编码器

3-位移传感器 4-直线导轨滑台

5-控制系统 6-温度检测装置

7-压力检测装置 8-橡胶片

9-承台 10-摆臂

11-锁紧机构 12-支架

13-底座 14-摆锤

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右。

本实用新型实施例提供一种力学性能检测装置，以对弹性体的力学性能进行检测，其中弹性体可以为任意类型的弹性体，只要其能够在外力的作用下产生形变即可，本实用新型实施例对此不作限制。

为了更加具体地描述本实用新型实施例提供的力学性能检测装置的工作原理，下面以摆中的橡胶垫片为例，对本实用新型的力学性能检测装置的工作原理进行说明。正如前文所述，本领域技术人员可以根据实际需要来改变弹性体的种类，这些替换改进仍属于本实用新型的保护范围之类。

请参阅图1，所述力学性能检测装置包括分别与压力检测装置7和控制系统5连接的位移执行机构，以及用于检测所述位移执行机构的移动位移量并将检测结果发送至所述控制系统5的位移检测装置；所述位移执行机构能够在控制系统5的控制下带动所述压力检测装置7朝向所述摆的橡胶片8运动，以挤压所述橡胶片8朝向所述摆的摆锤14内侧移动预定的距离，例如2mm-20mm；所述压力检测装置7用于检测所述橡胶片8移动过程中所受到的压力。其中，所述压力检测装置7与所述位移执行机构固定，因此，其能够伴随所述位移执行机构的移动而移动，从而，所述控制系统5通过控制所述位移执行机构移动而间接地控制所述压力检测装置7朝向所述橡胶片8移动，当所述压力检测装置7未接触橡胶片8时，其传递至所述控制系统5的压力检测值为初始值例如0，当压力检测装置7接触橡胶片8时，随着压力检测装置7继续朝向橡胶片8移动，橡胶片8所受到的压力越来越大，根据两个物体之间的作用力等于反作用力的原理，压力检测装置7检测到的压力值也越来越大，其检测值可以传递至控制系统5，同时，位移执行机构在移动时，位移检测装置能够将位移执行机构的移动位移量实时地传递至控制系统5，假设压力检测装置7的检测值由初始值例如0变为非初始值例如非0时，所述位移检测装置检测的位移执行机构的移动位移量为L1，则控制系统5能够通过位移检测装置检测的移动位移量以及压力检测装置7检测的压力值的变化量来精确地控制橡胶片8的移动位移，例如，如果控制系统5确定压力检测装置7刚接触橡胶垫片时，位移检测装置检测的移动位移量为L1，则其可以通过判断后续位移检测装置检测的移动位移量来精确控制橡胶片8的移动位移，例如，假设需要控制橡胶片8移动预定距离4mm，则在控制系统5接收到位移检测装置检测的移动位移量为L1+4mm时，控制位移执行机构反向移动，即使得压力检测装置7以远离橡胶片8的方向运动，从而能够精确定位橡胶片8的移动位移量。另外，由于压力检测装置7的压力检测结果和位移检测装置的位移检测结果同步传递至控制系统5，因此，控制系统5可以确定橡胶片8在移动不同的位移量时所受到的压力，使得力学性能检测装置的检测数据更加准确可靠。

所述位移执行机构的结构可以有多种，下面给出其中的一种结构，并结合其具体结构对其工作原理进行说明，当然，所述位移检测装置的结构并不限于此。

请参阅图1，所述位移执行机构包括直线导轨滑台4和受控转动机构1，所述受控转动机构1具有转动轴，所述受控转动机构1与所述控制系统5相连，所述控制系统5能够控制所述受控转动机构1而使得所述转动轴转动；所述直线导轨滑台4包括丝杠和安装在所述丝杠上的滑台，所述丝杠具有转轴，并且该转轴通过联轴器与所述受控转动机构1的转动轴相连，从而所述丝杠的转轴能够随着所述受控转动机构1的转动轴同步转动，所述滑台能够随着所述丝杠的转轴的转动在所述丝杠上做直线运动，所述滑台上固定有支撑杆，所述支撑杆与所述压力检测装置7连接。具体实施时，所述受控转动机构1例如可以选用伺服电机或步进电机，所述伺服电机或步进电机的转动轴（也就是输出轴）通过连轴器与所述丝杠的转轴相连，所述滑台安装在所述丝杠上，当所述伺服电机或步进电机在控制系统5的控制下带动丝杠的转轴转动时，所述滑台能够在所述丝杠上做直线运动，为了将所述压力检测装置7固定在所述滑台上，而使得所述压力检测装置7伴随所述滑台做直线运动，所述滑台上固定有支撑杆，即，所述支撑杆的一端与所述滑台固定，另一端与所述压力检测装置7固定，如此，所述滑台移动时，所述压力检测装置7能够伴随所述滑台移动。

更具体地，为了方便实现所述压力检测装置7的可靠安装，所述压力检测装置7例如可以选用LH-Z05 微型力传感器，该传感器平面安装，平面受力，体积小巧，精度高，响应快，安装方便。总高度为38毫米，多用于安装空间小的力值检测领域。

其中，所述位移检测装置例如可以采用容栅编码器2、接近开关、磁栅编码、激光位移传感器、或超声位移传感器等高精度位移传感器，为了测量所述压力检测装置7的移动位移量并将检测结果发送至控制系统5，并且便于安装，所述位移传感器3分别连接所述滑台和所述控制系统5，如此，所述位移传感器3可以检测所述滑台的直线运动位移量，并将所述滑台的直线运动位移量传输给所述控制系统5，所述滑台的直线运动位移量也就是所述压力检测装置7的直线运动位移量。

所述位移传感器3的种类可以有多种，只要所述位移传感器3能够测量所述滑台的直线运动位移量即可，对于其具体类型，本实用新型实施例对此不作限制，例如所述位移传感器3可以选用高精度光栅尺，当选用高精度光栅尺时，所述高精度光栅尺的光栅读数头与所述滑台固定，并且所述光栅读数头的电缆与所述控制系统5连接用于传递检测数据。

而所述高精度光栅尺的具体参数例如可以为：测量范围：0-50mm；测量准确度：±6μm/m～±10μm/m；测量基准：光栅周期20μm的光学玻璃尺；光学测量系统：透射式红外线光测量系统，红外线波长880nm；反应速度：60m/min(0.005mm) 25m/min(0.001mm)；读数头滑动系统：垂直式五轴承；输出讯号：TTL/EIA-422-A；讯号传达周期：20μm；供应电压：DC 5V±5%。

为了更加精确地控制所述位移执行机构移动预定的距离，所述位移检测装置还包括编码器2，所述编码器2安装在所述受控转动机构1的转动轴上，用于检测所述转动轴的转动角度，并将检测结果发送至控制系统，所述控制系统能够根据所述编码器2的检测结果以及所述丝杠的规格计算所述滑台的直线运动位移量。需要说明的是，所述丝杠的规格指的是丝杠的转轴转动一周时，滑台在所述丝杠上作直线运动的移动位移量，不同的直线导轨滑台4，具有不同的规格；例如当所述丝杠的规格为L2时，其中L2为丝杠转轴转动一周时，滑台的直线运动位移量，则在转动轴转动N周的情况下，滑台的直线运动位移量为N*L2。

通过所述编码器2可以实现所述滑台的直线运动位移量的检测，控制系统5同时接受所述编码器2的检测结果和所述位移传感器3的检测结果，并根据编码器的检测结果和丝杠规格计算出与编码器相对应的直线运动位移量检测结果后，对二者的检测结果进行比较，在正常情况下，由于二者采用的是不同的方式测量同一物理变量，即都是测量滑台的直线运动位移量，因此检测结果应该是基本相等的，当二者的检测结果偏差过大时，例如偏差值超过预定值时，说明滑台偏离了预定的直线运动轨迹，此时，控制系统5可以进行报警提示，从而进行人工干预，以调整位移执行机构的位置，使得滑台恢复至正常的直线运动轨迹上，其中，预设值可以根据实际需要选择，一般地，预设值可以设为大于0mm或小于或等于0.5mm，可以理解的是预设值的取值越小，测量地准确度越高，如此，本实用新型实施例提供的力学性能检测装置具有更高的检测精度。

请参阅图2，所述控制系统5包括微控制器和液晶显示器，所述微控制器例如可以为可编程逻辑控制器PLC、单片机、数字信号处理器DSP或现场可编程逻辑门阵列FPGA等。所述微控制器分别连接所述位移执行机构、所述位移检测装置、所述压力检测装置7和所述液晶显示器。从而，所述微控制器能够控制所述位移执行机构带动压力检测装置7移动预定的距离，该预定具体可以根据实际需要进行选择，例如当弹性体为摆的相交垫片时，该预定的距可以为2mm-20mm，优选为4mm，并且能够接受所述位移检测装置、所述压力检测装置7的检测结果，并控制所述液晶显示器显示所述位移检测装置和所述压力检测装置7的检测结果。在进行所述橡胶片8的正向静压力测量时，所述微控制器在正向静压力计算方法中引入校准因子，通过差值计算的方法计算橡胶片8的位移量为4mm时，橡胶片8承受的静压力值，从而使得测量值更接近于真实值。

本实用新型实施例中，所述微控制器选用STM32F103R8T6型增强型微控制器，所述液晶显示器选用JLX12864G-109型液晶显示器。

为了更加方便地读取参数，或更加方便地控制所述位移执行机构的移动，所述控制系统5还包括信号传输模块，所述信号传输模块分别信号连接所述微控制器和所述上位机，用于将所述微控制器采集到的数据例如压力传感器检测的压力值以及位移检测装置检测的位移值传递给上位机，通过上位机对压力值和位移值进行显示和存储等。另外，还可以通过上位机控制所述微控制器的输入输出信号来控制所述位移执行机构的移动。另外，所述信号传输模块的种类可以有多种，例如所述信号传输模块可以配置成通过USB接口和数据线与所述上位机进行通信的信号传输模块，还可以配置成通过无线信号传输方式例如蓝牙模式或wifi模式与所述上位机进行通信的信号传输模块。

除了上述可通过上位机控制微控制器的输入输出信号来控制所述位移执行机构的位移外，还可以设置连接所述微控制器的操作键盘，通过人工操作键盘来人工干预所述位移执行机构的位移。

当弹性体选择为摆中的橡胶垫片时，以上述实施例中的摆为例，下面对所述摆的结构进行说明，所述摆的结构如图1所示，所述摆包括摆锤14和摆臂10，所述摆锤14的一侧固定所述摆臂10，其另一侧设有凹槽，所述凹槽内安装有所述橡胶片8。

所述摆的固定方式有多种，下面给出所述摆的其中一种固定方式，当然，所述摆的固定方式并不限于此。

请参阅图1，所述摆由支撑机构支撑固定，所述支撑机构包括底座13，垂直安装在所述底座13上的支架12、以及固定在所述支架12上的承台9，摆锤14安装在所述承台9上，并且所述支架12上还固定有所述位移执行机构，连接所述位移执行机构的所述压力检测装置7与所述摆锤14上的橡胶片8相对，从而所述压力装置能够伴随所述位移执行机构的移动而朝向所述橡胶片8移动，以挤压所述橡胶片8。为了更加牢固的固定所述摆，所述摆臂10通过锁紧机构11与所述支架12固定。

本实用新型实施例提供的各传感器例如由于在不同的环境温度下，具有不同的测量精度，为避免环境温度不同传感器测量值的测量结果的影响，以更加精准地测量各个变量，所述力学性能检测装置还包括温度检测装置6，所述温度检测装置6用于检测环境温度，并将检测到的环境温度传递给所述控制系统5。具体地，所述温度检测装置6与所述控制系统5的微处理器相连，从而所述微处理器可以根据所述温度检测装置6检测到的环境温度对接收到的各个数据（例如压力传感器检测到的压力值，以及位移传感器3检测到的位移值）进行进一步地修正，以进一步提高各个数据（包括压力值和位移值）的测量准确度，从而提高所述力学性能检测装置的可靠性。

所述温度检测装置6的结构可以有多种，只要所述温度检测装置6能够检测环境温度即可，本实用新型实施例对此不作限制。

所述温度检测装置6可以安装在支撑结构的支架12上，也可以安装在支撑机构的底座13上或其他位置，而为了使得所述温度检测装置6对环境温度的检测更接近于所述力学性能检测装置所需要的温度，所述温度检测装置6安装于支撑机构的底座13下方。具体实施时，所述温度检测装置6例如可以选用MLX90614红外线温度传感器，MLX90614红外线温度传感器采用4脚金属圆筒封装，并且由4根引线引出安装于支撑机构的支架12上，MLX90614红外线温度传感器由系统主机板提供3.3V直流电源，可测温度范围为-70℃～380℃，分辨率为0.02℃。

而为了保证所述力学性能检测装置能够在野外长时间工作，本实用新型实施例采用前导式供电技术，即，对于相对比较耗能的传感器，通过外部电源连接并提供电源给所述位移传感器3、压力传感器、温度传感器，只有在测量时方进行供电，测量完成后，物理切断对传感器的供电。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (6)

1.一种力学性能检测装置，其特征在于，所述力学性能检测装置包括分别与压力检测装置和控制系统连接的位移执行机构，以及用于检测所述位移执行机构的移动位移量并将检测结果发送至所述控制系统的位移检测装置；所述位移执行机构能够在控制系统的控制下带动所述压力检测装置移动预定的距离；所述位移检测装置还包括编码器，所述编码器安装在所述受控转动机构的转动轴上，用于检测所述转动轴的转动角度，所述控制系统能够根据所述转动轴的转动角度以及所述丝杠的规格计算所述滑台的直线运动位移量，并且将该直线运动位移量与所述位移传感器的测量结果进行比较，以在二者的偏差值大于设定值时，发出报警信号，其中，所述预定的距离为0mm-50mm；所述设定值大于0mm且小于或等于0.5mm。

2.根据权利要求1所述的力学性能检测装置，其特征在于，所述位移执行机构包括直线导轨滑台和受控转动机构，所述受控转动机构具有转动轴，所述受控转动机构与所述控制系统相连，所述控制系统能够控制所述受控转动机构而使得所述转动轴转动；所述直线导轨滑台包括丝杠和安装在所述丝杠上的滑台，所述丝杠的转轴与所述受控转动机构的转动轴相连，并能够随着所述转动轴同步转动，所述滑台能够随着所述丝杠的转轴的转动在所述丝杠上做直线运动，所述滑台上固定有支撑杆，所述支撑杆与所述压力检测装置连接。

3.根据权利要求2所述的力学性能检测装置，其特征在于，所述位移检测装置包括位移传感器，所述位移传感器分别连接所述滑台和所述控制系统，用于测量所述滑台的直线运动位移量，并将所述滑台的直线运动位移量传输给所述控制系统。

4.根据权利要求1所述的力学性能检测装置，其特征在于，所述控制系统包括微控制器和液晶显示器，所述微控制器分别连接所述位移执行机构、所述位移检测装置、所述压力检测装置和所述液晶显示器。

5.根据权利要求4所述的力学性能检测装置，其特征在于，所述控制系统还包括信号传输模块，所述信号传输模块分别连接所述微控制器和上位机。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的力学性能检测装置，其特征在于，所述力学性能检测装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测环境温度，并将检测到的环境温度传递给所述控制系统。