CN207649808U - 一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，它包括立体框架(例如长方体框架)(1)、第一XYZ轴滑台(2)和第二XYZ轴滑台(3)，其中第一XYZ轴滑台(2)设置在立体框架(1)顶部的一侧(例如左侧)，第二XYZ轴滑台(3)设置在立体框架(1)顶部的另一侧(例如右侧)，第一XYZ轴滑台(2)的第一Z轴滑台(203)上设有第一测力计(4)，第二XYZ轴滑台(3)的第二Z轴滑台(303)上设有第二测力计(5)。本实用新型无水平约束的垂直加力，装置功能多样化，可对柔索做静态实验和动态实验，同时测量其空间构形、运动轨迹及两端点约束力。

Description

一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置

技术领域

本实用新型属于悬链线理论的研究开发领域，涉及绳索、线缆等柔性结构的静动态张力及空间构形的测试，具体涉及一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置。

背景技术

悬链线是一种曲线，因其与两端固定的绳子在均匀引力作用下下垂相似而得名。在实际工程应用中，通常所说的悬索桥、双曲拱桥、架空电缆、双曲拱坝等都用到悬链线的原理。悬链线的应用颇为广泛，因此，为了有效研究悬链线的相关原理及其应用，为了有效展开悬链线的静动态张力及空间构形的测试，本实用新型设计所需实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，该测试装置能够实现柔索两端点的三维空间运动，可对柔索做静态实验和动态实验，同时测量其两端点的约束力及其空间构形。

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置：

一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，该装置包括立体框架(例如长方体框架)、第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台。所述立体框架包括设置在四角的主支撑柱，在顶部与主支撑柱垂直连接的顶部横梁和顶部纵梁。第一XYZ轴滑台设置在立体框架顶部的一侧(例如左侧)，第二XYZ轴滑台设置在立体框架顶部的另一侧(例如右侧)。第一XYZ轴滑台包括固定在立体框架前侧面顶部横梁上的第一X轴滑台、一端与第一X轴滑台垂直连接的第一Y轴滑台及侧边与第一Y轴滑台垂直连接的第一Z轴滑台。第二XYZ轴滑台包括固定在立体框架前侧面顶部横梁上的第二X轴滑台、一端与第二X轴滑台垂直连接的第二Y轴滑台及侧边与第二Y轴滑台垂直连接的第二Z轴滑台。第一XYZ轴滑台的第一Z轴滑台上设有第一测力计。第二XYZ轴滑台的第二Z轴滑台上设有第二测力计。

在本实用新型中，该装置还包括设置在立体框架上部的向上施力装置。向上施力装置包括门形支架、直线光轴、轴承和滑轮。所述门形支架包括2根竖杆。2根竖杆垂直设置在立体框架的上部并与立体框架的顶部纵梁垂直连接。门形支架的2根竖杆之间设有直线光轴且直线光轴与竖杆垂直连接。直线光轴上套有轴承。轴承上设有滑轮。

在本实用新型中，第一X轴滑台、第一Y轴滑台、第一Z轴滑台、第二X轴滑台、第二Y轴滑台、第二Z轴滑台上均分别独立地设有一个滑座。第一Y轴滑台固定在第一X轴滑台的滑座上。第一Z轴滑台固定在第一Y轴滑台的滑座上。第一测力计固定在第一Z轴滑台的滑座上。第二Y轴滑台固定在第二X轴滑台的滑座上。第二Z轴滑台固定在第二Y轴滑台的滑座上。第二测力计固定在第二Z轴滑台的滑座上。每一个滑台上的滑座在相应的滑台上移动。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的每个滑台的一端均分别独立地安装有一个步进电机，步进电机驱动滑台上的滑座运动。

优选的是，第一测力计和/或第二测力计为内置式s型拉压传感器、外置式s型拉压传感器或三维力传感器中的一种。

优选的是，该装置还包括设置在直线光轴上方的长度测量装置(例如刻度尺)。

优选的是，轴承上设有指针，用于在长度测量装置上标注刻度。

优选的是，该装置还包括摄像装置，摄像装置用于采集柔索(例如绳索)的构形数据。

优选的是，该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

在本实用新型中，所述立体框架还包括在底部与主支撑柱垂直连接的底部横梁和底部纵梁。

在本实用新型中，所述立体框架顶部包括2根顶部纵梁及2根顶部横梁。第一X轴滑台和第二X轴滑台设置在立体框架前侧面顶部横梁上。立体框架后侧面顶部横梁和2根顶部纵梁上设有直线导轨。

在本实用新型中，所述门形支架还包括横杆。横杆与2根竖杆的顶部垂直连接。

优选的是，门形支架的2根竖杆分别设置在立体框架顶部的2根顶部纵梁上且竖杆与顶部纵梁处的直线导轨垂直连接。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台的第一Y轴滑台的一端与第一X轴滑台上的滑座连接，第一Y轴滑台的另一端与立体框架后侧面顶部横梁处的直线导轨垂直连接。第二XYZ轴滑台的第二Y轴滑台的一端与第二X轴滑台上的滑座连接，第二Y轴滑台的另一端与立体框架后侧面顶部横梁处的直线导轨垂直连接。

优选的是，立体框架的底部四角处还设有脚支座(16)和万向轮(17)。

优选的是，该装置还包括控制系统，控制系统与第一测力计、第二测力计、步进电机及摄像装置连接，并控制步进电机的运动。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种静态柔索张力及空间构形的测试方法：

一种静态柔索张力及空间构形的测试方法或使用上述静动态柔索张力及空间构形的测试装置进行测试的方法，该方法包括以下步骤：

1)将待测柔索的两端分别悬挂在第一测力计和第二测力计上，第一测力计和第二测力计测得自然悬挂状态下柔索两端约束力的竖直分量；

2)对柔索除端点外的任一位置(例如柔索中点)施力，随着施力逐渐增大，第一测力计和第二测力计实时测量柔索两端约束力的竖直分量；

3)第一测力计和第二测力计将力的测量数据传输给控制系统，控制系统绘出力的变化曲线图，结合测角仪对柔索倾角的测量，从而计算出柔索的水平张力和柔索两端的约束力；

4)摄像装置对柔索进行照相，将照相采集的柔索构形数据传输给控制系统，控制系统通过编程或内嵌程序来提取构形。

优选的是，步骤2)中所述的对柔索除端点外的任一位置施力分为以下四种情况：

①通过悬挂气球对柔索施加垂直向上的力：在柔索的任一施力位置悬挂氢气球或氦气球，悬挂的氢气球或氦气球的数量越多，对柔索的施力位置施加的力越大，此时每一个气球所产生的浮力可通过测定气体体积间接计算；

②通过向上施力装置对柔索施加垂直向上的力：用1根细绳绕过滑轮，细绳的一端连接柔索的任一施力位置，细绳的另一端悬挂砝码，悬挂砝码的数量越多，对柔索的施力位置施加的力越大；

③通过向上施力装置对柔索的任意位置施加倾斜的力：用1根细绳绕过滑轮，细绳的一端连接柔索的任一施力位置，细绳的另一端悬挂砝码，通过调节轴承在直线光轴上的水平位置，然后固定轴承，悬挂砝码的细绳和力作用点就会存在倾斜角度，悬挂砝码的数量越多，对柔索的施力位置施加的力越大；

④对柔索施加垂直向下的力：在柔索的任一施力位置悬挂砝码，悬挂砝码的数量越多，对柔索的施力位置施加的力越大。

根据本实用新型提供的第三种实施方案，提供一种动态柔索张力及空间构形的测试方法：

一种动态柔索张力及空间构形的测试方法或使用上述静动态柔索张力及空间构形的测试装置进行测试的方法，该方法包括以下步骤：

1)将待测柔索的两端分别悬挂在第一测力计和第二测力计上；

2)通过第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的各个滑台一端的步进电机驱动各滑台上的滑座移动实现柔索两端点的运动，在柔索两端点的运动过程中，第一测力计和第二测力计连续实时测量柔索两端约束力在X、Y、Z方向上的分量，从而直接得到柔索的水平张力；

3)将力的测量数据传输给控制系统，控制系统绘出力的变化曲线图，同时求出合力即柔索两端点的约束力；

4)同时，在柔索两端点的运动过程中，摄像装置对柔索进行照相，将照相采集的柔索构形数据传输给控制系统，控制系统通过编程或内嵌程序来提取构形。

优选的是，动态柔索张力测量时，第一测力计和第二测力计均采用三维力传感器；动态柔索构形测量时，摄像装置采用非接触式测量系统(例如基于双目立体视觉三维测量的扫描仪)。

在本实用新型中，所述立体框架，可以是长方体框架，也可以是正方体框架。它包括顶部的2根顶部横梁和2根顶部纵梁、四角处的4根支撑柱及底部的2根底部横梁和2根底部纵梁。为加固立体框架，增强其支撑力，该立体框架还包括设置在前侧面(即指框架四个侧面中接近正面或者位置靠前的一个面)及后侧面(即指框架四个侧面中位置靠后的一个面)的支撑柱，支撑柱与相应侧面的顶部横梁和底部横梁垂直连接。立体框架采用挤压铝型材制成，可通过螺栓连接，方便各部件的拆装和检修。挤压铝型材适合开槽，其加工性能好，平整度好，易于与滑台通过螺栓结合。立体框架也可用钢材，钢材弹性模量大，整体刚度高，稳定性高，但重量大，适用于实验装置做成大尺寸。

立体框架对整个装置起到支撑作用。立体框架前侧面的顶部横梁用于固定第一XYZ轴滑台的第一X轴滑台及第二XYZ轴滑台的第二X轴滑台，前后侧面的顶部横梁及支撑柱对第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台起到支撑作用。立体框架的底部四角处设有脚支座和万向轮。脚支座的设置便于固定在合适位置进行测试实验。万向轮的设置，便于测试装置的移动或搬运。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台分别设置在立体框架顶部的两侧，优选为对称设置在立体框架的两侧。第一XYZ轴滑台的第一X轴滑台和第二XYZ轴滑台的第二X轴滑台之间留有间距。这个间距主要是为第一Z轴滑台和第二Z轴滑台上的滑座以及需要在滑座上安装测力计留出的距离，可根据具体实验中待测柔索的长度要求进行调节。一般间距为300-1000mm，例如500mm。

所述第一XYZ轴滑台包括固定在立体框架前侧面顶部横梁上的第一X轴滑台、一端与第一X轴滑台垂直连接的第一Y轴滑台及侧边与第一Y轴滑台垂直连接的第一Z轴滑台。所述第二XYZ轴滑台包括固定在立体框架前侧面顶部横梁上的第二X轴滑台、一端与第二X轴滑台垂直连接的第二Y轴滑台及侧边与第二Y轴滑台垂直连接的第二Z轴滑台。第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的每个滑台上分别独立地设有一个滑座，第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的各个滑台之间通过滑座连接，即第一Y轴滑台固定在第一X轴滑台的滑座上，第一Z轴滑台固定在第一Y轴滑台的滑座上，第一测力计固定在第一Z轴滑台的滑座上；第二Y轴滑台固定在第二X轴滑台的滑座上，第二Z轴滑台固定在第二Y轴滑台的滑座上，第二测力计固定在第二Z轴滑台的滑座上。每一个滑台上的滑座可在相应的滑台上移动。第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的每个滑台的一端安装有一个步进电机，步进电机驱动滑台上的滑座运动。步进电机转动时带动滑台中的滚珠丝杠转动，滚珠丝杠上套有一个螺母副，当滚珠丝杠转动时，螺母副就会做直线运动，螺母副上设有滑块，滑块上又连接着滑座，螺母副的直线运动即为滑座的直线运动。即，步进电机转动转化为滑座的直线运动。

第一XYZ轴滑台在步进电机的驱动下开始运动，其中，第一X轴滑台固定不动，第一Y轴滑台通过第一X轴滑台上的滑座沿着第一X轴滑台移动，实现X方向的运动，第一Z轴滑台通过第一Y轴滑台上的滑座沿着第一Y轴滑台移动，实现Y方向的运动，第一Z轴滑台上的滑座带动第一测力计进而带动柔索的一端沿着第一Z轴滑台移动，实现Z方向的运动；同时，第二XYZ轴滑台在步进电机的驱动下开始运动，其中，第二X轴滑台固定不动，第二Y轴滑台通过第二X轴滑台上的滑座沿着第二X轴滑台移动，实现X方向的运动，第二Z轴滑台通过第二Y轴滑台上的滑座沿着第二Y轴滑台移动，实现Y方向的运动，第二Z轴滑台上的滑座带动第二测力计进而带动柔索的另一端沿着第二Z轴滑台移动，实现Z方向的运动；由此，实现柔索两端点三维空间的运动。

在本实用新型的向上施力装置中，门形支架的2根竖杆分别设置在立体框架顶部的2根顶部纵梁上且2根竖杆与顶部纵梁处的直线导轨垂直连接，使得整个向上施力装置可沿2根直线导轨运动。同时，直线光轴上的轴承可沿直线光轴运动。即通过向上施力装置对柔索施加垂直向上的力时，可通过向上施力装置的移动来确保施力始终是垂直向上的。此外，还可通过对直线光轴外表面镀铬或者加润滑油等表面处理措施降低直线光轴的摩擦系数；轴承选用滚珠轴承，这样轴承和光轴之间为滚动摩擦，进一步降低摩擦系数；定做轴承和滑轮，降低其自身重量，通过这些措施，降低轴承与直线光轴之间的摩擦力，使摩擦力充分小，以至于可以忽略，从而解除水平约束，更加确保施力是垂直向上的。当需要施加倾斜的力时，只需调节轴承在直线光轴上的水平位置，然后固定轴承，悬挂砝码的细绳和力作用点就会存在倾斜角度。

在本实用新型方法中，将待测柔索的两端分别悬挂在第一测力计和第二测力计上，通过第一XYZ轴滑台和第二XYZ轴滑台的各个滑台一端的步进电机驱动各滑台上的滑座运动实现柔索两端点三维空间的运动。其中可以对柔索端点进行精确定位，还可以通过控制系统内嵌程序(或编程)使其自动化运动。

所述对柔索除端点外的任一位置施力，其中任一位置是指除端点以外的任意一个位置，比如柔索的中点、柔索的四分之一处等。对于待测柔索的材质不做具体限制，可以为绳索、管线或线缆等柔性体。对于轻质的柔索，施加垂直向上的力可以通过在任一施力位置悬挂氢气球或氦气球，在没有风干扰的情况下，即可通过气球施加垂直向上的力。悬挂的氢气球或氦气球的数量越多，对柔索的施力位置施加的力越大，此时每一个气球所产生的浮力可通过测定气体体积间接计算。而通过向上施力装置施力时，用1根细绳绕过滑轮，细绳的一端连接柔索的任一施力位置，细绳的另一端悬挂砝码，当施力位置不是柔索中点时，随着悬挂砝码的数量增多，施力逐渐加大，力作用点会向左或者向右漂移，力作用点偏移时，细绳会带动滑轮和轴承一起漂移，轴承上的指针就会在长度测量装置(例如刻度尺)上标注刻度。

在本实用新型方法中，第一测力计和第二测力计既可测量静态柔索两端的力又可实时测量动态柔索两端的力。其中，在测量动态柔索的张力时，第一测力计和第二测力计优选为三维力传感器，三维力传感器可测量柔索两端约束力在X、Y、Z三个方向上的分量，从而避免测量倾角，三个方向上的力传输到控制系统，绘制出力的变化曲线图。而在测量静态柔索的张力时，往往需要测量柔索的倾角。柔索倾斜角度的测量可采用测角仪，也可以待摄像装置拍摄后，进行数据处理后得出角度值。

柔索的空间构形采用照相测量，控制系统可使用与摄像装置(例如工业相机)配套的程序或软件实时控制拍摄，实时提取构形数据，再通过相应的程序或软件(例如图像数据处理软件)提取构形。其中，测量动态柔索的空间构形时，优选采用适于柔软物体测量的非接触式测量系统，比如基于双目立体视觉三维测量的扫描仪，能够测量被测物体的屈伸状态、姿态旋转、扭曲及非常复杂的动作，可以对构形空间位置点采集，并导入控制系统中进行数据处理。所述刻度尺还可以起到在摄像装置拍照时的一个真实长度参考的作用。

在本实用新型中，对静态柔索进行测量时，所述控制系统为开环控制，其造价低，经济适用，一般适合做静态和不复杂的运动测量。对动态柔索进行测量时，所述控制系统智能自动化程度高，采用闭环控制，控制精度更高，造价也相对高一些，一般适合动态测试。

在本实用新型中，该装置还包括设置在第一XYZ轴滑台一侧的拖链架，拖链架用于放置该装置的接线，比如从步进电机出来的接线，以便让这些接线有条理，滑台移动时接线不缠绕打结。

在本实用新型中，第一X轴滑台和第二XYZ轴滑台的各个滑台的结构形式不做限制，优选为双导轨形式。框架材料不做限制，优选为挤压铝型材。第一测力计和第二测力计根据实验量程和精度选取，为内置式s型拉压传感器、外置式s型拉压传感器或三维力传感器中的一种。其中对动态柔索进行张力测量时，优选三维力传感器。驱动各滑台运动的步进电机根据滑台的有效行程和待测柔索重量等因素选取。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：

1、本实用新型可对柔索两端精确定位，通过控制系统内嵌程序或编程运行，测量精度高；

2、本实用新型无水平约束的垂直加力，还可施加倾斜的力，装置功能多样化，可对柔索做静态实验和动态实验，同时测量其空间构形、运动轨迹及两端点约束力；

3、本实用新型通过双三轴直线滑台的设置实现柔索两端点的三维空间运动，运动轨迹多样，可走出直线、圆形、椭圆等轨迹；

4、本实用新型装置可用于悬链线理论的研究，但可以不仅仅针对悬链线，且本实用新型测量范围广，适用范围大。

附图说明

图1为本实用新型装置的三维模型图；

图2为本实用新型装置的主视图；

图3为本实用新型装置的俯视图；

图4为本实用新型装置控制系统示意图。

附图标记：1：立体框架；101：主支撑柱；102：顶部横梁；103：顶部纵梁；104：底部横梁；105：底部纵梁；2：第一XYZ轴滑台；201：第一X轴滑台；2011：第一X轴滑台上的滑座；202：第一Y轴滑台；2021：第一Y轴滑台上的滑座；203：第一Z轴滑台；2031：第一Z轴滑台上的滑座；3：第二XYZ轴滑台；301：第二X轴滑台；3011：第二X轴滑台上的滑座；302：第二Y轴滑台；3021：第二Y轴滑台上的滑座；303：第二Z轴滑台；3031：第二Z轴滑台上的滑座；4：第一测力计；5：第二测力计；6：向上施力装置；7：门形支架；701：竖杆；702：横杆；8：直线光轴；9：轴承；10：滑轮；11：步进电机；12：直线导轨；13：长度测量装置；14：指针；15：摄像装置；16：脚支座；17：万向轮；K：控制系统。

具体实施方式

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置：

一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，该装置包括立体框架(例如长方体框架)1、第一XYZ轴滑台2和第二XYZ轴滑台3。所述立体框架1包括设置在四角的主支撑柱101，在顶部与主支撑柱101垂直连接的顶部横梁102和顶部纵梁103。第一XYZ轴滑台2设置在立体框架1顶部的一侧(例如左侧)，第二XYZ轴滑台3设置在立体框架1顶部的另一侧(例如右侧)。第一XYZ轴滑台2包括固定在立体框架1前侧面顶部横梁102上的第一X轴滑台201、一端与第一X轴滑台201垂直连接的第一Y轴滑台202及侧边与第一Y轴滑台202垂直连接的第一Z轴滑台203。第二XYZ轴滑台3包括固定在立体框架1前侧面顶部横梁102上的第二X轴滑台301、一端与第二X轴滑台301垂直连接的第二Y轴滑台302及侧边与第二Y轴滑台302垂直连接的第二Z轴滑台303。第一XYZ轴滑台2的第一Z轴滑台203上设有第一测力计4。第二XYZ轴滑台3的第二Z轴滑台303上设有第二测力计5。

在本实用新型中，该装置还包括设置在立体框架1上部的向上施力装置6。向上施力装置6包括门形支架7、直线光轴8、轴承9和滑轮10。所述门形支架7包括2根竖杆701。2根竖杆701垂直设置在立体框架1的上部并与立体框架1的顶部纵梁103垂直连接。门形支架7的2根竖杆701之间设有直线光轴8且直线光轴8与竖杆701垂直连接。直线光轴8上套有轴承9。轴承9上设有滑轮10。

在本实用新型中，第一X轴滑台201、第一Y轴滑台202、第一Z轴滑台203、第二X轴滑台301、第二Y轴滑台302、第二Z轴滑台303上均分别独立地设有一个滑座。第一Y轴滑台202固定在第一X轴滑台201的滑座2011上。第一Z轴滑台203固定在第一Y轴滑台202的滑座2021上。第一测力计4固定在第一Z轴滑台203的滑座2031上。第二Y轴滑台302固定在第二X轴滑台301的滑座3011上。第二Z轴滑台303固定在第二Y轴滑台302的滑座3021上。第二测力计5固定在第二Z轴滑台303的滑座3031上。每一个滑台上的滑座在相应的滑台上移动。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台2和第二XYZ轴滑台3的每个滑台的一端均分别独立地安装有一个步进电机11，步进电机11驱动滑台上的滑座运动。

优选的是，第一测力计4和/或第二测力计5为内置式s型拉压传感器、外置式s型拉压传感器或三维力传感器中的一种。

优选的是，该装置还包括设置在直线光轴8上方的长度测量装置(例如刻度尺)13。

优选的是，轴承9上设有指针14，用于在长度测量装置13上标注刻度。

优选的是，该装置还包括摄像装置15，摄像装置15用于采集柔索(例如绳索)的构形数据。

优选的是，该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

在本实用新型中，所述立体框架1还包括在底部与主支撑柱101垂直连接的底部横梁104和底部纵梁105。

在本实用新型中，所述立体框架1顶部包括2根顶部纵梁103及2根顶部横梁102。第一X轴滑台201和第二X轴滑台301设置在立体框架1前侧面顶部横梁102上。立体框架1后侧面顶部横梁102和2根顶部纵梁103上设有直线导轨12。

在本实用新型中，所述门形支架7还包括横杆702。横杆702与2根竖杆701的顶部垂直连接。

优选的是，门形支架7的2根竖杆701分别设置在立体框架1顶部的2根顶部纵梁103上且竖杆701与顶部纵梁103处的直线导轨12垂直连接。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台2的第一Y轴滑台202的一端与第一X轴滑台201上的滑座2011连接，第一Y轴滑台202的另一端与立体框架1后侧面顶部横梁102处的直线导轨12垂直连接。第二XYZ轴滑台3的第二Y轴滑台302的一端与第二X轴滑台301上的滑座3011连接，第二Y轴滑台302的另一端与立体框架1后侧面顶部横梁102处的直线导轨12垂直连接。

优选的是，立体框架1的底部四角处还设有脚支座16和万向轮17。

优选的是，该装置还包括控制系统K，控制系统K与第一测力计4、第二测力计5、步进电机11及摄像装置15连接，并控制步进电机11的运动。

实施例1

如图1、图2和图3所示，一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，该装置包括长方体框架1、第一XYZ轴滑台2和第二XYZ轴滑台3。所述长方体框架1包括设置在四角的主支撑柱101，在顶部与主支撑柱101垂直连接的顶部横梁102和顶部纵梁103。第一XYZ轴滑台2设置在长方体框架1顶部的左侧，第二XYZ轴滑台3设置在长方体框架1顶部的右侧。第一XYZ轴滑台2包括固定在长方体框架1前侧面顶部横梁102上的第一X轴滑台201、一端与第一X轴滑台201垂直连接的第一Y轴滑台202及侧边与第一Y轴滑台202垂直连接的第一Z轴滑台203。第二XYZ轴滑台3包括固定在长方体框架1前侧面顶部横梁102上的第二X轴滑台301、一端与第二X轴滑台301垂直连接的第二Y轴滑台302及侧边与第二Y轴滑台302垂直连接的第二Z轴滑台303。第一XYZ轴滑台2的第一Z轴滑台203上设有第一测力计4。第二XYZ轴滑台3的第二Z轴滑台303上设有第二测力计5。第一测力计4和第二测力计5为内置式s型拉压传感器。

该装置还包括设置在长方体框架1上部的向上施力装置6。向上施力装置6包括门形支架7、直线光轴8、轴承9和滑轮10。所述门形支架7包括2根竖杆701。2根竖杆701垂直设置在长方体框架1的上部并与长方体框架1的顶部纵梁103垂直连接。门形支架7的2根竖杆701之间设有直线光轴8且直线光轴8与竖杆701垂直连接。直线光轴8上套有轴承9。轴承9上设有滑轮10。该装置还包括设置在直线光轴8上方的刻度尺13。轴承9上设有指针14，用于在刻度尺13上标注刻度。

第一X轴滑台201、第一Y轴滑台202、第一Z轴滑台203、第二X轴滑台301、第二Y轴滑台302、第二Z轴滑台303上均分别独立地设有一个滑座。第一Y轴滑台202固定在第一X轴滑台201的滑座2011上。第一Z轴滑台203固定在第一Y轴滑台202的滑座2021上。第一测力计4固定在第一Z轴滑台203的滑座2031上。第二Y轴滑台302固定在第二X轴滑台301的滑座3011上。第二Z轴滑台303固定在第二Y轴滑台302的滑座3021上。第二测力计5固定在第二Z轴滑台303的滑座3031上。每一个滑台上的滑座在相应的滑台上移动。

在本实用新型中，第一XYZ轴滑台2和第二XYZ轴滑台3的每个滑台的一端均分别独立地安装有一个步进电机11，步进电机11驱动滑台上的滑座运动。

该装置还包括摄像装置15，摄像装置15用于采集绳索的构形数据。摄像装置15为相机。该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

所述长方体框架1还包括在底部与主支撑柱101垂直连接的底部横梁104和底部纵梁105。所述长方体框架1顶部包括2根顶部纵梁103及2根顶部横梁102。第一X轴滑台201和第二X轴滑台301设置在长方体框架1前侧面顶部横梁102上。长方体框架1后侧面顶部横梁102和2根顶部纵梁103上设有直线导轨12。

所述门形支架7还包括横杆702。横杆702与2根竖杆701的顶部垂直连接。门形支架7的2根竖杆701分别设置在长方体框架1顶部的2根顶部纵梁103上且竖杆701与顶部纵梁103处的直线导轨12垂直连接。

第一XYZ轴滑台2的第一Y轴滑台202的一端与第一X轴滑台201上的滑座2011连接，第一Y轴滑台202的另一端与长方体框架1后侧面顶部横梁102处的直线导轨12垂直连接。第二XYZ轴滑台3的第二Y轴滑台302的一端与第二X轴滑台301上的滑座3011连接，第二Y轴滑台302的另一端与长方体框架1后侧面顶部横梁102处的直线导轨12垂直连接。

长方体框架1的底部四角处还设有脚支座16和万向轮17。

实施例2

重复实施例1，只是该装置还包括控制系统K。控制系统K与第一测力计4、第二测力计5、步进电机11及摄像装置15连接，并控制步进电机11的运动。

实施例3

重复实施例2，只是第一测力计4和第二测力计5为三维力传感器。摄像装置15为基于双目立体视觉三维测量的扫描仪。

Claims (19)

1.一种静动态柔索张力及空间构形的测试装置，该装置包括立体框架(1)、第一XYZ轴滑台(2)和第二XYZ轴滑台(3)；其中：所述立体框架(1)包括设置在四角的主支撑柱(101)，在顶部与主支撑柱(101)垂直连接的顶部横梁(102)和顶部纵梁(103)；第一XYZ轴滑台(2)设置在立体框架(1)顶部的一侧，第二XYZ轴滑台(3)设置在立体框架(1)顶部的另一侧；第一XYZ轴滑台(2)包括固定在立体框架(1)前侧面顶部横梁(102)上的第一X轴滑台(201)、一端与第一X轴滑台(201)垂直连接的第一Y轴滑台(202)及侧边与第一Y轴滑台(202)垂直连接的第一Z轴滑台(203)；第二XYZ轴滑台(3)包括固定在立体框架(1)前侧面顶部横梁(102)上的第二X轴滑台(301)、一端与第二X轴滑台(301)垂直连接的第二Y轴滑台(302)及侧边与第二Y轴滑台(302)垂直连接的第二Z轴滑台(303)；第一XYZ轴滑台(2)的第一Z轴滑台(203)上设有第一测力计(4)，第二XYZ轴滑台(3)的第二Z轴滑台(303)上设有第二测力计(5)。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括设置在立体框架(1)上部的向上施力装置(6)，向上施力装置(6)包括门形支架(7)、直线光轴(8)、轴承(9)和滑轮(10)，其中：所述门形支架(7)包括2根竖杆(701)；2根竖杆(701)垂直设置在立体框架(1)的上部并与立体框架(1)的顶部纵梁(103)垂直连接，门形支架(7)的2根竖杆(701)之间设有直线光轴(8)且直线光轴(8)与竖杆(701)垂直连接，直线光轴(8)上套有轴承(9)，轴承(9)上设有滑轮(10)。

3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其特征在于：第一X轴滑台(201)、第一Y轴滑台(202)、第一Z轴滑台(203)、第二X轴滑台(301)、第二Y轴滑台(302)、第二Z轴滑台(303)上均分别独立地设有一个滑座；第一Y轴滑台(202)固定在第一X轴滑台(201)的滑座(2011)上；第一Z轴滑台(203)固定在第一Y轴滑台(202)的滑座(2021)上；第一测力计(4)固定在第一Z轴滑台(203)的滑座(2031)上；第二Y轴滑台(302)固定在第二X轴滑台(301)的滑座(3011)上；第二Z轴滑台(303)固定在第二Y轴滑台(302)的滑座(3021)上；第二测力计(5)固定在第二Z轴滑台(303)的滑座(3031)上；每一个滑台上的滑座在相应的滑台上移动。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：第一XYZ轴滑台(2)和第二XYZ轴滑台(3)的每个滑台的一端均分别独立地安装有一个步进电机(11)，步进电机(11)驱动滑台上的滑座运动。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于：第一测力计(4)和/或第二测力计(5)为内置式s型拉压传感器、外置式s型拉压传感器或三维力传感器中的一种。

6.根据权利要求1-2或4-5中任一项所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括设置在直线光轴(8)上方的长度测量装置(13)。

7.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括设置在直线光轴(8)上方的长度测量装置(13)。

8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于：轴承(9)上设有指针(14)，用于在长度测量装置(13)上标注刻度。

9.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于：轴承(9)上设有指针(14)，用于在长度测量装置(13)上标注刻度。

10.根据权利要求1-2、4-5或7-9中任一项所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括摄像装置(15)，摄像装置(15)用于采集柔索的构形数据；和/或

该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

11.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括摄像装置(15)，摄像装置(15)用于采集柔索的构形数据；和/或

该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

12.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于：该装置还包括摄像装置(15)，摄像装置(15)用于采集柔索的构形数据；和/或

该装置还包括测角仪，用于测量柔索的倾斜角度。

13.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于：所述立体框架(1)还包括在底部与主支撑柱(101)垂直连接的底部横梁(104)和底部纵梁(105)；和/或

所述立体框架(1)顶部包括2根顶部纵梁(103)及2根顶部横梁(102)；第一X轴滑台(201)和第二X轴滑台(301)设置在立体框架(1)前侧面顶部横梁(102)上；立体框架(1)后侧面顶部横梁(102)和2根顶部纵梁(103)上设有直线导轨(12)。

14.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：所述立体框架(1)还包括在底部与主支撑柱(101)垂直连接的底部横梁(104)和底部纵梁(105)；和/或

所述立体框架(1)顶部包括2根顶部纵梁(103)及2根顶部横梁(102)；第一X轴滑台(201)和第二X轴滑台(301)设置在立体框架(1)前侧面顶部横梁(102)上；立体框架(1)后侧面顶部横梁(102)和2根顶部纵梁(103)上设有直线导轨(12)。

15.根据权利要求4-5、7-9或11-12中任一项所述的测试装置，其特征在于：所述立体框架(1)还包括在底部与主支撑柱(101)垂直连接的底部横梁(104)和底部纵梁(105)；和/或

所述立体框架(1)顶部包括2根顶部纵梁(103)及2根顶部横梁(102)；第一X轴滑台(201)和第二X轴滑台(301)设置在立体框架(1)前侧面顶部横梁(102)上；立体框架(1)后侧面顶部横梁(102)和2根顶部纵梁(103)上设有直线导轨(12)。

16.根据权利要求13所述的测试装置，其特征在于：所述门形支架(7)还包括横杆(702)；横杆(702)与2根竖杆(701)的顶部垂直连接；和/或

门形支架(7)的2根竖杆(701)分别设置在立体框架(1)顶部的2根顶部纵梁(103)上且竖杆(701)与顶部纵梁(103)处的直线导轨(12)垂直连接。

17.根据权利要求16所述的测试装置，其特征在于：第一XYZ轴滑台(2)的第一Y轴滑台(202)的一端与第一X轴滑台(201)上的滑座(2011)连接，第一Y轴滑台(202)的另一端与立体框架(1)后侧面顶部横梁(102)处的直线导轨(12)垂直连接；第二XYZ轴滑台(3)的第二Y轴滑台(302)的一端与第二X轴滑台(301)上的滑座(3011)连接，第二Y轴滑台(302)的另一端与立体框架(1)后侧面顶部横梁(102)处的直线导轨(12)垂直连接。

18.根据权利要求1-2、4-5、7-9、11-14或16-17中任一项所述的测试装置，其特征在于：立体框架(1)的底部四角处还设有脚支座(16)和万向轮(17)；和/或

该装置还包括控制系统(K)，控制系统(K)与第一测力计(4)、第二测力计(5)、步进电机(11)及摄像装置(15)连接，并控制步进电机(11)的运动。

19.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：立体框架(1)的底部四角处还设有脚支座(16)和万向轮(17)；和/或

该装置还包括控制系统(K)，控制系统(K)与第一测力计(4)、第二测力计(5)、步进电机(11)及摄像装置(15)连接，并控制步进电机(11)的运动。