為測(cè)量硅橡膠與接觸物間的摩擦因數(shù)（COF）,以光纖光柵為傳感元件,結(jié)合硅橡膠及有機(jī)玻璃支架,構(gòu)建滑塊型COF檢測(cè)傳感器。理論分析了光柵應(yīng)變測(cè)量值與COF的關(guān)系,滑塊滑動(dòng)時(shí),以光柵的應(yīng)變均值及應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差識(shí)別COF。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)COF為0.34～0.435時(shí),應(yīng)變均值隨COF遞減且最大靈敏度為-443.7481με/unit;應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差隨COF呈指數(shù)型遞增,最大測(cè)量靈敏度為284.5672με/unit。此方案可應(yīng)用于機(jī)械手觸覺(jué)感知領(lǐng)域,應(yīng)用前景廣闊。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2019,46(12)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

滑塊型COF傳感器。(a)三維結(jié)構(gòu)圖;(b)受力分析

圖1 滑塊型COF傳感器。(a)三維結(jié)構(gòu)圖;(b)受力分析滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受力如圖1(b) 所示。所受支持力N等于滑塊重力mg與滑塊上表面法向壓力FN之和;水平方向所受拉力F等于摩擦力μ(mg+FN),其中,m為滑塊質(zhì)量,g為重力加速度, μ為摩擦因數(shù)。封裝后FBG所受軸向應(yīng)變?yōu)?

圖3中應(yīng)變測(cè)量值均經(jīng)Savitzky-Golay平滑算法[12]處理�；瑝K靜止時(shí)(0～5 s),應(yīng)變相對(duì)穩(wěn)定;滑行時(shí)需克服摩擦力,由于最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力,滑行初始時(shí)刻應(yīng)變瞬時(shí)值高于正�；械膽�(yīng)變值,對(duì)應(yīng)圖3(a)～(e)中5 s附近的脈沖�；瑝K勻速滑動(dòng)時(shí)(5～23 s),應(yīng)變出現(xiàn)波動(dòng)的主要原因是板材表面形貌不平整,在光滑表面滑動(dòng)時(shí),摩擦力主要為黏著效應(yīng)引起的阻力,應(yīng)變波動(dòng)較小。5種板材的表面粗糙度依次增大(表面形貌不平整度變大),由梨溝效應(yīng)產(chǎn)生的阻力隨之增強(qiáng),且變化顯著,致使應(yīng)變波動(dòng)現(xiàn)象愈加明顯。23 s時(shí),滑塊停止滑動(dòng),測(cè)量值趨于穩(wěn)定。選取滑塊穩(wěn)定滑動(dòng)時(shí)的應(yīng)變測(cè)量值(8～23 s)識(shí)別COF,相應(yīng)平均絕對(duì)誤差(MAE,EMA)和平均相對(duì)誤差(MMRE,EMMR)[13]如圖4所示�？梢�(jiàn),MAE和MMRE均隨載荷增大而降低,即測(cè)量可信度增強(qiáng)。當(dāng)載荷為0和12 g時(shí),EMA≥4.43 με,EMMR≥10.17%,可信度較差,這是由滑塊與板材未緊密接觸造成的。當(dāng)載荷大于等于24 g時(shí),EMA≤3.07 με, EMMR≤4.37%,測(cè)量可信度高。圖4 滑塊滑動(dòng)時(shí),應(yīng)變測(cè)量值的MAE和MMRE

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于空芯光纖和光纖布拉格光柵的溫度應(yīng)變同時(shí)測(cè)量傳感器[J]. 譚展,廖常銳,劉申,侯茂祥,張哲,郭奎奎,王義平.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(12)
[2]基于匹配濾波解調(diào)的多芯Bragg光柵曲率傳感器[J]. 鄭狄,潘煒,Sales Salvador.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]基于逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的光纖布拉格光柵觸覺(jué)傳感[J]. 錢(qián)牧云,余有龍.  中國(guó)激光. 2017(08)
[4]摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀研究[J]. 王偉,孫見(jiàn)君,涂橋安,馬晨波.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程. 2015(07)
[5]用斜面滑動(dòng)法測(cè)試絲織物動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)[J]. 張?jiān)?關(guān)燕.  山東紡織科技. 1992(03)



本文編號(hào)：3558211