發(fā)布時(shí)間：2021-11-06 10:33

　　為滿足機(jī)械仿生學(xué)研究對(duì)測(cè)試仿生原型產(chǎn)生的毫-微牛級(jí)力的需要,構(gòu)建了二維力測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分主要包括自行研制的平行雙簧片懸臂梁及其匹配的電渦流位移傳感器、實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能及測(cè)試樣本簡(jiǎn)便更換的附屬機(jī)構(gòu)、測(cè)力傳感器輸出信號(hào)調(diào)理模塊與能夠完成A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集卡,基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW編寫了數(shù)據(jù)處理與界面顯示程序。為檢驗(yàn)系統(tǒng)的功能,進(jìn)行了系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試并測(cè)試了仿生原型產(chǎn)生的摩擦力、法向力、刺穿阻力。結(jié)果表明,系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確采集仿生原型的毫-微牛級(jí)力,并能在界面窗口實(shí)時(shí)、直觀地顯示,實(shí)現(xiàn)了毫-微牛級(jí)力的數(shù)據(jù)信息保存,測(cè)試精度可達(dá)50μN(yùn),量程可達(dá)800 mN。因此,所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠精確測(cè)試仿生原型產(chǎn)生的毫-微牛級(jí)二維力,為機(jī)械仿生學(xué)研究提供了所需的測(cè)力技術(shù)與方法。 

【文章來源】：河北科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,41(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

毫-微牛級(jí)二維力測(cè)試系統(tǒng)原理

表1 平行雙簧片懸臂梁工作部分尺寸Tab.1 Structure parameters of parallel double spring cantilevers 懸臂 有效工作長(zhǎng)度l/mm 寬度b/mm 厚度t/mm 彈簧片之間距a/mm 彈簧片挖空寬度e/mm A 68 21 0.2 5 0 B 76 21 0.2 5 0 C 49 21 0.1 5 7電渦流位移傳感器感應(yīng)其與平行雙簧片懸臂梁之間的距離變化并將之轉(zhuǎn)換為線性電壓,應(yīng)具有測(cè)試精度高、線性度好,可實(shí)現(xiàn)微動(dòng)測(cè)量等特點(diǎn)。選用上海振迪檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的電渦流式位移傳感器ZD-260,其探頭直徑4 mm,線性范圍0.50～4.5 mm,分辨力1 μm,能夠確保系統(tǒng)測(cè)試精度。電渦流位移傳感器位移-電壓曲線方程為

如圖3所示,測(cè)試平臺(tái)及附屬機(jī)構(gòu)配合測(cè)力傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)仿生原型產(chǎn)生的附著力、法向力、摩擦力、刺穿阻力等毫-微牛級(jí)二維力的測(cè)試,并能實(shí)現(xiàn)測(cè)試樣本(1 cm×1 cm)的簡(jiǎn)便置換。該毫-微牛級(jí)二維力測(cè)試系統(tǒng)硬件部分主要包括測(cè)力傳感器(平行雙簧片懸臂梁、電渦流位移傳感器)及過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、測(cè)試平臺(tái)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集卡、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器,軟件部分為基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW編寫的數(shù)據(jù)處理與界面顯示程序。水平絲杠滑塊移動(dòng)帶動(dòng)安裝在水平測(cè)試樣本固定平臺(tái)的測(cè)試樣本移動(dòng),使其接觸安裝在豎直測(cè)試樣本固定平臺(tái)的測(cè)試樣本,以此使水平平行雙簧片懸臂梁A產(chǎn)生彈性形變,與之配合的水平電渦流位移傳感器采集該位移(彈性形變)信息并輸出電壓,代入式(3)獲取加載在水平測(cè)試樣本與豎直測(cè)試樣本間的法向力。隨后,安裝在豎直測(cè)試樣本固定平臺(tái)的測(cè)試樣本在豎直絲杠滑塊移動(dòng)作用下向上移動(dòng),豎直平行雙簧片懸臂梁B或C產(chǎn)生彈性形變,與之配合的豎直電渦流位移傳感器采集該位移(彈性形變)信息并輸出電壓,代入式(4)或式(5)獲取加載在水平測(cè)試樣本與豎直測(cè)試樣本間產(chǎn)生的摩擦力。2.3 信號(hào)調(diào)理模塊與數(shù)據(jù)采集卡選擇


本文編號(hào)：3479675