專利名稱：大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試儀，特別是一種大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
柔性鉸鏈由于其本身所具有的體積小、無機(jī)械摩擦、無間隙、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，在精密機(jī)械和微機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用。但目前大多數(shù)柔性鉸鏈都是采用彈性金屬整體加工方法制作，只能在其線彈性范圍內(nèi)作小變形運(yùn)動(dòng)，無法滿足大變形的需要。在微型仿生飛行器、微執(zhí)行器人、微步進(jìn)工作臺(tái)等產(chǎn)品中需要采用復(fù)合型柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)來完成相應(yīng)的動(dòng)作，這就需要能夠產(chǎn)生大變形的柔性鉸鏈。為了設(shè)計(jì)基于大變形柔性鉸鏈的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，必須知道不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角特性，即所施加的力矩與其轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。由于其分析計(jì)算過程屬于幾何非線性和材料非線性，因?yàn)殡y以得到精確解析式，必須在數(shù)值解的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。這就需要一種測(cè)試大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀，來獲得大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可以精確、可靠地獲得大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試儀。為了達(dá)到上述的技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀，其包括固定柔性鉸鏈一端的固定部和放置柔性鉸鏈另一端的自由部，所述固定部、自由部左右分布。所述自由部的左端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上連接有旋轉(zhuǎn)編碼器，在其右端，放置柔性鉸鏈的端面上設(shè)置有壓力傳感器，自由部右端下方還設(shè)置有頂桿，所述旋轉(zhuǎn)編碼器、壓力傳感器與處理器連接。為了采集大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角圖像，所述測(cè)試儀還包括CXD攝像頭。所述CXD攝像頭設(shè)置在固定部、自由部的上方。自由部通過頂桿的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過壓力傳感器對(duì)轉(zhuǎn)角特性進(jìn)行測(cè)量。大變形柔性鉸鏈所轉(zhuǎn)過的角度可通過安裝在轉(zhuǎn)軸下端的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得，壓力傳感器測(cè)得的力乘以距離便是施加到大變形柔性鉸鏈上的力矩。本實(shí)用新型通過壓力傳感器和處理器等空間數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料類型的大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角特性進(jìn)行測(cè)試， 驗(yàn)證并進(jìn)一步修正了理論分析的結(jié)果，為基于大變形柔性鉸鏈的精密機(jī)械和微機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0011]

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型圖1中A部扭轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀包括固定柔性鉸鏈一端的固定部 1和放置柔性鉸鏈另一端的自由部2，所述固定部1、自由部2左右分布。如圖1中A部，即圖2所示，所述自由部2的左端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸3，轉(zhuǎn)軸3上連接有旋轉(zhuǎn)編碼器6，在其右端，放置柔性鉸鏈的端面上設(shè)置有壓力傳感器4，所述旋轉(zhuǎn)編碼器6、壓力傳感器4與電路板7上的處理器連接。在測(cè)試過程中，大變形柔性鉸鏈的固定部1被夾持固定住，而自由部2通過頂桿5 的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過壓力傳感器4對(duì)轉(zhuǎn)角特性進(jìn)行測(cè)量。由于轉(zhuǎn)動(dòng)過程中壓力傳感器4的測(cè)力面始終垂直于大變形柔性鉸鏈的自由部2， 因此壓力傳感器4測(cè)得的力乘以距離便是施加到大變形柔性鉸鏈上的力矩。而大變形柔性鉸鏈所轉(zhuǎn)過的角度可通過安裝在轉(zhuǎn)軸下端的旋轉(zhuǎn)編碼器來獲得。由于所要測(cè)量的是大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角與所受到的力矩之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而不能采用通常慣用的時(shí)域數(shù)據(jù)采樣，而應(yīng)該采用以角度為變量的空域數(shù)據(jù)采樣，即以旋轉(zhuǎn)編碼器6輸出的脈沖信號(hào)作為數(shù)據(jù)采樣的觸發(fā)信號(hào)，而旋轉(zhuǎn)編碼器6每產(chǎn)生一個(gè)脈沖所轉(zhuǎn)過的角度是固定不變的，所以稱為等空間數(shù)據(jù)采樣。所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過上位機(jī)軟件處理后可獲得大變形柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角特性曲線。大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀的數(shù)據(jù)采集是基于處理器來實(shí)現(xiàn)的，處理器可采用MSP430單片機(jī)。壓力傳感器4數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后送入MSP430的P6 口，數(shù)據(jù)采集的A/D轉(zhuǎn)換采用其片內(nèi)自帶的12位A/D進(jìn)行處理。旋轉(zhuǎn)編碼器可采用360線單脈沖輸出型旋轉(zhuǎn)編碼器，每轉(zhuǎn)過1°發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。由于旋轉(zhuǎn)編碼器6的信號(hào)來源于光電管，且為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，因此直接連接至MSP430的Pl 口，當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，并對(duì)P6 口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)MAX232串行通信模塊送入上位機(jī)進(jìn)行處理。為了采集大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角圖像，所述測(cè)試儀還包括CXD攝像頭8。CXD攝像頭 8設(shè)置在固定部1、自由部2的上方對(duì)大變形柔性鉸鏈進(jìn)行拍照。測(cè)試儀的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件分為兩部分，一部分是轉(zhuǎn)角特性數(shù)據(jù)的處理，第二部分是高清CCD攝像頭8所采集的大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角圖像的處理，其中的圖像處理可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后脫機(jī)運(yùn)行。由于CXD攝像頭是通過USB連接到上位機(jī)，因此其觸發(fā)信號(hào)也必須由上位機(jī)來發(fā)出，上位機(jī)在接收數(shù)據(jù)的過程中，對(duì)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，做到旋轉(zhuǎn)編碼器每產(chǎn)生5個(gè)脈沖(即發(fā)生5°的扭轉(zhuǎn)角)，給攝像頭發(fā)出一個(gè)采集觸發(fā)脈沖，使之拍一張照片。上位機(jī)程序采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具VB6實(shí)現(xiàn)，通過串行通訊控件MSComm與下位機(jī)程序進(jìn)行通信。將MSP430單片機(jī)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后保存為數(shù)據(jù)文件，同時(shí)以實(shí)時(shí)曲線的形式在程序界面上顯示出來。圖像處理軟件的主要功能是對(duì)高分子材料大變形柔性鉸鏈在彎曲過程中中性層的變化進(jìn)行分析，以及對(duì)金屬材料大變形柔性鉸鏈的彎曲中心位置變化做分析，為基于大變形柔性鉸鏈的精密機(jī)械和微機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。[0023] 上述實(shí)施例不以任何方式限制本實(shí)用新型，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀，其特征在于包括固定柔性鉸鏈一端的固定部 (1)和放置柔性鉸鏈另一端的自由部O)，所述固定部(1)、自由部( 左右分布；所述自由部(2)的左端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸(3)，轉(zhuǎn)軸C3)上連接有旋轉(zhuǎn)編碼器(6)，在其右端，放置柔性鉸鏈的端面上設(shè)置有壓力傳感器G)，自由部( 右端下方還設(shè)置有頂桿(5)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器 (6)、壓力傳感器(4)與處理器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀，其特征在于所述測(cè)試儀還包括CXD攝像頭(8)，所述CXD攝像頭(8)設(shè)置在固定部(1)、自由部O)的上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大變形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角特性測(cè)試儀，其包括固定柔性鉸鏈一端的固定部(1)和放置柔性鉸鏈另一端的自由部(2)，所述自由部(2)的左端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸(3)，轉(zhuǎn)軸(3)上連接有旋轉(zhuǎn)編碼器(6)，在其右端，放置柔性鉸鏈的端面上設(shè)置有壓力傳感器(4)，自由部(2)右端下方還設(shè)置有頂桿(5)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器(6)、壓力傳感器(4)與處理器連接，自由部(2)通過頂桿(5)的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過壓力傳感器(4)對(duì)轉(zhuǎn)角特性進(jìn)行測(cè)量。所轉(zhuǎn)過的角度可通過安裝在轉(zhuǎn)軸下端的旋轉(zhuǎn)編碼器(6)來獲得，壓力傳感器(4)測(cè)得的力乘以距離便是施加到大變形柔性鉸鏈上的力矩。
文檔編號(hào)G01B11/16GK202221406SQ20112029305
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者周自強(qiáng), 沈世德, 馬文斌 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院