機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，涉及高速攝像領(lǐng)域。包括觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊連接高速攝像機(jī)，當(dāng)機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞時，所述觸發(fā)模塊根據(jù)機(jī)械傳動系統(tǒng)碰撞物體的應(yīng)變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號，控制高速攝像機(jī)對高頻碰撞進(jìn)行拍攝。
【專利說明】機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聞速攝像領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械傳動系統(tǒng)聞頻碰撞的超聞速光電攝影系統(tǒng)測試平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]制動器內(nèi)齒與外齒之間碰撞最高可達(dá)到幾百赫茲，其變形的變化幅度較大，小的可能僅有Iym,大的也可能達(dá)到l-10mm。
[0003]同時，由于外齒和內(nèi)齒等又是在2000rpm-6000rpm中變速運(yùn)行，且外齒與內(nèi)齒之間存在相對運(yùn)動(來回碰撞)，要捕獲其碰撞過程及變形的詳細(xì)信息，非常困難，已成為我國該領(lǐng)域的一大難題，迫切需要予以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，包括觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊連接高速攝像機(jī)，當(dāng)機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞時，所述觸發(fā)模塊根據(jù)機(jī)械傳動系統(tǒng)碰撞物體的應(yīng)變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號，控制高速攝像機(jī)對高頻碰撞進(jìn)行拍攝。
[0006]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，包括:所述觸發(fā)模塊為應(yīng)變觸發(fā)模塊，所述應(yīng)變觸發(fā)模塊包括應(yīng)變片和應(yīng)變觸發(fā)電路，機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的非碰撞部位設(shè)置應(yīng)變片，所述應(yīng)變片與應(yīng)變觸發(fā)電路電連接，由應(yīng)變片發(fā)送應(yīng)變觸發(fā)信號給應(yīng)變觸發(fā)電路，應(yīng)變觸發(fā)電路連接高速攝像機(jī)，由應(yīng)變觸發(fā)電路控制高速攝像機(jī)對機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒的高頻碰撞進(jìn)行拍攝。
[0007]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的內(nèi)齒處放置應(yīng)變片。
[0008]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，所述應(yīng)變觸發(fā)電路包括:應(yīng)變力觸發(fā)模塊，其中應(yīng)變力觸發(fā)模塊包括壓電傳感器、運(yùn)算放大器、比較器、固定電阻和可調(diào)電位器，所述壓電傳感器連接運(yùn)算放大器，經(jīng)過放大器放大到一定信號幅度，運(yùn)算放大器實現(xiàn)前端微弱信號的前置放大；所述運(yùn)算放大器連接比較器，所述固定電阻和可調(diào)電位器并聯(lián)之后連接高速比較器輸入端。
[0009]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，所述觸發(fā)模塊為位移觸發(fā)轉(zhuǎn)換模塊，所述位移觸發(fā)轉(zhuǎn)換模塊包括位移檢測模塊、觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路和第一控制電路，
[0010]所述位移檢測模塊安裝在所述機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的非碰撞部位，所述位移檢測模塊用于檢測所述內(nèi)齒和外齒之間的位移并將所述位移信號傳輸給所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路，所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路將位移信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸給第一控制電路，由第一控制電路對聞速攝像機(jī)進(jìn)行控制。
[0011]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，所述觸發(fā)模塊為電流觸發(fā)模塊，所述電流觸發(fā)模塊包括應(yīng)變片、電流觸發(fā)電路和第二控制電路，
[0012]所述電流觸發(fā)電路連接應(yīng)變片，由應(yīng)變片對電流觸發(fā)電路發(fā)送應(yīng)變信號,所述電流觸發(fā)電路將所述應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為電流信號并發(fā)送給第二控制電路，所述第二控制電路對聞速攝像機(jī)進(jìn)行控制。
[0013]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，所述機(jī)械傳動系統(tǒng)包括:電動機(jī)、聯(lián)軸器、傳動軸、凸輪、夕卜齒和內(nèi)齒；
[0014]所述電動機(jī)帶動聯(lián)軸器，控制傳動軸工作，傳動軸連接凸輪，凸輪控制外齒和內(nèi)齒進(jìn)行沖擊碰撞。
[0015]所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，優(yōu)選的，還包括:信息處理裝置，所述信息處理裝置連接高速攝像機(jī)主機(jī)，高速攝像機(jī)拍攝的碰撞圖像由信息處理裝置進(jìn)行圖像處理，
[0016]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]運(yùn)用本發(fā)明監(jiān)測機(jī)械傳動系統(tǒng)的高頻碰撞過程:通過直接拍攝外齒與內(nèi)齒之間的碰撞過程，準(zhǔn)確獲得外齒與內(nèi)齒間的變形大小、碰撞位置以及邊界條件等重要碰撞信息，為研究獲取傳動系統(tǒng)的碰撞變形和破壞機(jī)理，解決高速旋轉(zhuǎn)條件下的傳動系統(tǒng)的高頻碰撞問題提供行之有效的，簡單可靠的方法，并促進(jìn)新一代的機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)和促進(jìn)具有實用價值的超高速光電攝影測試系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺高速光電攝影測試系統(tǒng)原理框圖；
[0022]圖3是本發(fā)明機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺應(yīng)變力觸發(fā)模塊的壓電傳感器結(jié)構(gòu)；
[0023]圖4是本發(fā)明機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺應(yīng)變力觸發(fā)模塊的前置放大電路結(jié)構(gòu)；
[0024]圖5是本發(fā)明機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺應(yīng)變力觸發(fā)模塊的比較器結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0028]本發(fā)明公開了一種可測試機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，利用超高速光電攝影測量系統(tǒng)，通過直接機(jī)械傳動系統(tǒng)的碰撞過程，從而準(zhǔn)確的獲得外齒與內(nèi)齒間的變形大小、碰撞位置以及邊界條件等重要碰撞信息，為研究獲取傳動系統(tǒng)的碰撞變形和破壞機(jī)理，解決聞速旋轉(zhuǎn)條件下的傳動系統(tǒng)的聞頻碰撞問題提供行之有效的，簡單可靠的方法，并促進(jìn)新一代的機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)和促進(jìn)具有實用價值的超高速光電攝影測試系統(tǒng)。
[0029]如圖1所示，通過外齒與內(nèi)齒碰撞系統(tǒng)可以實現(xiàn)不同能量和不同頻率的碰撞過程的模擬，通過超高速攝像機(jī)測試系統(tǒng)從多個測點(diǎn)同時準(zhǔn)確記錄傳動系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)并伴隨著速度波動條件下的來回高頻碰撞過程，及碰撞位置和沖擊頻率等信息。
[0030]外齒與內(nèi)齒碰撞試驗系統(tǒng):外齒與內(nèi)齒碰撞試驗臺架如圖2所示。該試驗臺架電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動安裝在軸端部的多線程凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪旋轉(zhuǎn)一周，沖擊擺桿與外齒實現(xiàn)多次碰撞，然后通過變頻電機(jī)可以調(diào)整碰撞頻率。通過多線程凸輪與變頻電機(jī)相結(jié)合、使用不同模數(shù)齒的方式，滿足了不同碰撞能量、不同碰撞頻率的多工況要求。
[0031]超高速攝像系統(tǒng)觸發(fā)脈沖的電平要求為5V的TTL電平，其低電平為0.Sv以下，高電平為2v以上，所以要觸發(fā)超高速攝像系統(tǒng)需要前端觸發(fā)模塊常態(tài)時輸出為0.Sv以下的低電平，在正常觸發(fā)時輸出至少2v的高電平。因為采用圖3所示的壓電傳感器輸出的信號幅度較小，只有毫伏量級，需要經(jīng)過放大器放大到一定信號幅度，然后由比較器將放大后的模擬信號與參考電壓比較產(chǎn)生一個滿足5V的TTL電平標(biāo)準(zhǔn)的脈沖。
[0032]放大電路如圖4所示，采用高共模抑制比的儀表運(yùn)算放大器實現(xiàn)前端微弱信號的前置放大，通過調(diào)節(jié)增益電阻Rg可以實現(xiàn)對輸入信號上百倍的放大，從而將壓電傳感器輸出信號放大到數(shù)百毫伏量級。
[0033]將上述放大后的信號轉(zhuǎn)換為TTL電平具體電路如圖5所示，采用高速比較器實現(xiàn)。參考電壓經(jīng)固定電阻Rl和可調(diào)電位器分壓后接入比較器輸入端(IN-)，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電位器R2可以設(shè)置比較器一端的輸入?yún)⒖茧妷海?dāng)施加在比較器另一端(IN+)的Vratl信號電壓高于該參考電壓時，比較器輸出信號S_trig為高電平(5V)，實現(xiàn)對超高速攝像系統(tǒng)系統(tǒng)的觸發(fā)；當(dāng)Vtjutl輸出電壓低于該參考電壓時，比較器輸出信號S_trig為低電平(0V)，不能觸發(fā)超聞速攝像系統(tǒng)。
[0034]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0035]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，包括觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊連接高速攝像機(jī)，當(dāng)機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞時，所述觸發(fā)模塊根據(jù)機(jī)械傳動系統(tǒng)碰撞物體的應(yīng)變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號，控制高速攝像機(jī)對高頻碰撞進(jìn)行拍攝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，包括:所述觸發(fā)模塊為應(yīng)變觸發(fā)模塊，所述應(yīng)變觸發(fā)模塊包括應(yīng)變片和應(yīng)變觸發(fā)電路，機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的非碰撞部位設(shè)置應(yīng)變片，所述應(yīng)變片與應(yīng)變觸發(fā)電路電連接，由應(yīng)變片發(fā)送應(yīng)變觸發(fā)信號給應(yīng)變觸發(fā)電路，應(yīng)變觸發(fā)電路連接高速攝像機(jī)，由應(yīng)變觸發(fā)電路控制高速攝像機(jī)對機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒的高頻碰撞進(jìn)行拍攝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的內(nèi)齒處放置應(yīng)變片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，所述應(yīng)變觸發(fā)電路包括:應(yīng)變力觸發(fā)模塊，其中應(yīng)變力觸發(fā)模塊包括壓電傳感器、運(yùn)算放大器、比較器、固定電阻和可調(diào)電位器，所述壓電傳感器連接運(yùn)算放大器，經(jīng)過放大器放大到一定信號幅度，運(yùn)算放大器實現(xiàn)前端微弱信號的前置放大；所述運(yùn)算放大器連接比較器，所述固定電阻和可調(diào)電位器并聯(lián)之后連接高速比較器輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，所述觸發(fā)模塊為位移觸發(fā)轉(zhuǎn)換模塊，所述位移觸發(fā)轉(zhuǎn)換模塊包括位移檢測模塊、觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路和第一控制電路， 所述位移檢測模塊安裝在所述機(jī)械傳動系統(tǒng)的內(nèi)齒和外齒之間的非碰撞部位，所述位移檢測模塊用于檢測所述內(nèi)齒和外齒之間的位移并將所述位移信號傳輸給所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路，所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路將位移信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸給第一控制電路，由第一控制電路對聞速攝像機(jī)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，所述觸發(fā)模塊為電流觸發(fā)模塊，所述電流觸發(fā)模塊包括應(yīng)變片、電流觸發(fā)電路和第二控制電路， 所述電流觸發(fā)電路連接應(yīng)變片，由應(yīng)變片對電流觸發(fā)電路發(fā)送應(yīng)變信號，所述電流觸發(fā)電路將所述應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為電流信號并發(fā)送給第二控制電路，所述第二控制電路對高速攝像機(jī)進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，所述機(jī)械傳動系統(tǒng)包括:電動機(jī)、聯(lián)軸器、傳動軸、凸輪、夕卜齒和內(nèi)齒； 所述電動機(jī)帶動聯(lián)軸器，控制傳動軸工作，傳動軸連接凸輪，凸輪控制外齒和內(nèi)齒進(jìn)行沖擊碰撞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)械傳動系統(tǒng)高頻碰撞的超高速光電攝影系統(tǒng)測試平臺，其特征在于，還包括:信息處理裝置，所述信息處理裝置連接高速攝像機(jī)主機(jī)，高速攝像機(jī)拍攝的碰撞圖像由信息處理裝置進(jìn)行圖像處理。
【文檔編號】G01B11/16GK103558026SQ201310541340
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】邵毅敏, 殷雷, 劉曉明, 李澤仁, 江禹生, 溫偉峰, 暢里華, 陳韜, 仲元紅 申請人:重慶大學(xué), 中國工程物理研究院流體物理研究所