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一种缩比飞网抽出测量系统及测量方法

阅读:432发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种缩比飞网抽出测量系统及测量方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种缩比飞网抽出 力 测量系统及测量方法,包括驱动单元、扭转单元、弹性 变形 单元、转 角 测量单元;扭转单元包括第一扭转件以及能够盘绕缩比飞网牵引线的第二扭转件;驱动单元与第一扭转件传动相连,以用于驱动第一扭转件转动;第一扭转件通过弹性变形单元与第二扭转件传动相连,使第一扭转件与第二扭转件之间存在 扭矩 差;转角测量单元包括分别设在第一扭转件与第二扭转件上的第一转角测量件与第二转角测量件,以用于测量第一扭转件与第二扭转件的转角。通过测量转角差,得到弹性变形单元的转动变形扭矩,进而得到抽出力,在降低了试验成本的同时也保持了测试数据的准确性,用于 真空 或大气环境下连续测量微小量级的抽出力。,下面是一种缩比飞网抽出测量系统及测量方法专利的具体信息内容。

1.一种缩比飞网抽出测量系统,其特征在于,包括驱动单元、扭转单元、弹性变形单元、转测量单元;
所述扭转单元包括第一扭转件以及能够盘绕缩比飞网牵引线的第二扭转件;
所述驱动单元与第一扭转件传动相连,以用于驱动第一扭转件转动;
所述第一扭转件通过弹性变形单元与第二扭转件传动相连,以用于驱动第二扭转件转动的同时使第一扭转件与第二扭转件之间存在扭矩差;
所述转角测量单元包括分别设在第一扭转件与第二扭转件上的第一转角测量件与第二转角测量件,以用于测量第一扭转件与第二扭转件的转角。
2.根据权利要求1所述缩比飞网抽出力测量系统,其特征在于,所述弹性变形单元包括驱动盘、弹性扭转件与驱动轴
所述驱动盘为凹槽结构,所述弹性扭转件的一端与驱动盘的凹槽侧壁相连,所述驱动轴的一端与弹性扭转件的另一端相连并位于驱动盘的凹槽结构内;
所述驱动轴的另一端与第一扭转件、第二扭转件中的一个传动相连,所述驱动盘的凹槽底与第一扭转件、第二扭转件中的另一个传动相连。
3.根据权利要求2所述缩比飞网抽出力测量系统,其特征在于,所述弹性扭转件为涡卷型弹簧或薄片板簧。
4.根据权利要求2或3所述缩比飞网抽出力测量系统,其特征在于,所述第一扭转件包括扭转轴与从动轮,所述扭转轴的一端与驱动单元传动相连,所述扭转轴的另一端与驱动盘的凹槽底固定相连,所述从动轮套设在驱动轴上并与驱动盘的凹槽底相贴,所述第一转角测量件为套设在驱动轴上的空心轴式光电码盘。
5.根据权利要求2或3所述缩比飞网抽出力测量系统,其特征在于,所述第二扭转件包括从动轴以及套设在从动轴上的绞盘,所述从动轴与驱动轴的端部相连,所述第二转角测量件为套设在从动轴上的空心轴式光电码盘。
6.根据权利要求5所述缩比飞网抽出力测量系统,其特征在于,还包括支架单元,所述支架单元包括底板以及并排设在底板上的支架与试样托架,所述驱动轴与从动轴均通过轴承转动连接在支架上。
7.一种缩比飞网抽出力测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,对缩比飞网抽出力测量系统进行标定,得到缩比飞网抽出力测量系统的多级校准级数,其中校准级数表示对应第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的抽出力值;
步骤2,将缩比飞网的绳包固定,并将绳包上缩比飞网的牵引绳的一端固定连接在第二扭转件上;
步骤3,启动驱动单元,驱动单元带动第一扭转件转动,进而带动弹性变形单元与第二扭转件转动,在弹性变形单元与第二扭转件转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩,同时缩比飞网的牵引绳逐渐缠绕在第二扭转件上并将缩比飞网从绳包中抽出;
步骤4,在弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩后,通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值;
步骤5,根据步骤4中的转角差值的平均值对应的校准级数区间进行线性插值,即得到缩比飞网抽出力值P1。
8.根据权利要求7所述缩比飞网抽出力测量方法,其特征在于,步骤1中,所述对缩比飞网抽出力测量系统进行标定的具体过程为:
步骤1.1,将重力为X的承载吊篮悬挂在第二扭转件上,使得第二扭转件转动,并进一步带动弹性变形单元与第一扭转件转动,在弹性变形单元转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩;
步骤1.2,向承载吊篮中逐个加入重力为Y的标准砝码,直至弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα1,以及抽出力值X+n·Y,得到第一级校准级数[Δα1,X+n·Y],其中n为当前承载吊篮中标准砝码数量;
步骤1.3,向承载吊篮中加入一个重力为Y的标准砝码,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα2,以及抽出力值X+(n+1)·Y,得到第二级校准级数[Δα2,X+(n+1)·Y];
步骤1.4,重复步骤1.3,得到第M级校准级数[ΔαM,X+(n+M)·Y],其中,M=2,3,4…。
9.根据权利要求7所述缩比飞网抽出力测量方法,其特征在于,还包括:
步骤6,通过测量转角差,得到弹性变形单元的转动变形扭矩,进而得到缩比飞网抽出力值P2:
式中,k为弹性变形单元的弹性系数,Δα为步骤4中得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值,r为弹性变形单元的半径;
通过缩比飞网抽出力值P2对缩比飞网抽出力值P1进行验证。

说明书全文

一种缩比飞网抽出测量系统及测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及测量技术领域,具体是一种缩比飞网抽出力测量系统及测量方法。

背景技术

[0002] 随着空间活动的不断发展,空间碎片、废弃卫星等非合作目标不断增加,严重影响了空间安全环境和有限的空间轨道资源。空间飞网捕获技术是国际上研究比较热的一种空间技术,利用飞网展开机构发射一张由细绳编制成的大网,靠近并包裹住目标航天器后将其收回或者控制,因其柔性轻质、捕获精度要求低、容错能力强、可有效避免直接刚性碰撞等优势而受到广泛关注。
[0003] 由于空间任务的高成本与高险性,对于飞网捕获技术,我们需要在地面进行大量试验。地面大气环境和空间真空环境的不同会导致空间飞网的拉出展开过程存在差异,考虑到空间飞网面积较大,原型试验需要较大空间的地面真空环境,试验成本较高。因此,需要一种缩比飞网抽出力测量系统,测量真空和大气环境下缩比飞网从网包抽出过程中的抽出力,为大气环境和真空环境下空间飞网拉出过程的天地差异性提供分析依据。

发明内容

[0004] 针对现有技术中空间飞网原型试验需要较大空间的地面真空环境,试验成本较高的问题,本发明提供一种缩比飞网抽出力测量系统及测量方法。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供一种缩比飞网抽出力测量系统,包括驱动单元、扭转单元、弹性变形单元、转测量单元;
[0006] 所述扭转单元包括第一扭转件以及能够盘绕缩比飞网牵引线的第二扭转件;
[0007] 所述驱动单元与第一扭转件传动相连,以用于驱动第一扭转件转动;
[0008] 所述第一扭转件通过弹性变形单元与第二扭转件传动相连,以用于驱动第二扭转件转动的同时使第一扭转件与第二扭转件之间存在扭矩差;
[0009] 所述转角测量单元包括分别设在第一扭转件与第二扭转件上的第一转角测量件与第二转角测量件,以用于测量第一扭转件与第二扭转件的转角。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进,所述弹性变形单元包括驱动盘、弹性扭转件与驱动轴
[0011] 所述驱动盘为凹槽结构,所述弹性扭转件的一端与驱动盘的凹槽侧壁相连,所述驱动轴的一端与弹性扭转件的另一端相连并位于驱动盘的凹槽结构内;
[0012] 所述驱动轴的另一端与第一扭转件、第二扭转件中的一个传动相连,所述驱动盘的凹槽底与第一扭转件、第二扭转件中的另一个传动相连。
[0013] 作为上述技术方案的进一步改进,所述弹性扭转件为涡卷型弹簧或薄片板簧。
[0014] 作为上述技术方案的进一步改进,所述第一扭转件包括扭转轴与从动轮,所述扭转轴的一端与驱动单元传动相连,所述扭转轴的另一端与驱动盘的凹槽底固定相连,所述从动轮套设在驱动轴上并与驱动盘的凹槽底相贴,所述第一转角测量件为套设在驱动轴上的空心轴式光电码盘。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进,所述第二扭转件包括从动轴以及套设在从动轴上的绞盘,所述从动轴与驱动轴的端部相连,所述第二转角测量件为套设在从动轴上的空心轴式光电码盘。
[0016] 作为上述技术方案的进一步改进,还包括支架单元,所述支架单元包括底板以及并排设在底板上的支架与试样托架,所述驱动轴与从动轴均通过轴承转动连接在支架上。
[0017] 为实现上述目的,本发明还提供一种缩比飞网抽出力测量方法,包括如下步骤:
[0018] 步骤1,对缩比飞网抽出力测量系统进行标定,得到缩比飞网抽出力测量系统的多级校准级数,其中校准级数表示对应第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的抽出力值;
[0019] 步骤2,将缩比飞网的绳包固定,并将绳包上缩比飞网的牵引绳的一端固定连接在第二扭转件上;
[0020] 步骤3,启动驱动单元,驱动单元带动第一扭转件转动,进而带动弹性变形单元与第二扭转件转动,在弹性变形单元与第二扭转件转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩,同时缩比飞网的牵引绳逐渐缠绕在第二扭转件上并将缩比飞网从绳包中抽出;
[0021] 步骤4,在弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩后,通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值;
[0022] 步骤5,根据步骤4中的转角差值的平均值对应的校准级数区间进行线性插值,即得到缩比飞网抽出力值P1。
[0023] 作为上述技术方案的进一步改进,步骤1中,所述对缩比飞网抽出力测量系统进行标定的具体过程为:
[0024] 步骤1.1,将重力为X的承载吊篮悬挂在第二扭转件上,使得第二扭转件转动,并进一步带动弹性变形单元与第一扭转件转动,在弹性变形单元转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩;
[0025] 步骤1.2,向承载吊篮中逐个加入重力为Y的标准砝码,直至弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα1,以及抽出力值X+n·Y,得到第一级校准级数[Δα1,X+n·Y],其中n为当前承载吊篮中标准砝码数量;
[0026] 步骤1.3,向承载吊篮中加入一个重力为Y的标准砝码,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα2,以及抽出力值X+(n+1)·Y,得到第二级校准级数[Δα2,X+(n+1)·Y];
[0027] 步骤1.4,重复步骤1.3,得到第M级校准级数[ΔαM,X+(n+M)·Y],其中,M=2,3,4…。
[0028] 作为上述技术方案的进一步改进,还包括步骤6,通过测量转角差,得到弹性变形单元的转动变形扭矩,进而得到缩比飞网抽出力值P2:
[0029]
[0030] 式中,k为弹性变形单元的弹性系数,Δα为步骤4中得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值,r为弹性变形单元的半径;
[0031] 通过缩比飞网抽出力值P2对缩比飞网抽出力值P1进行验证。
[0032] 本发明提供的一种缩比飞网抽出力测量系统及测量方法,通过弹性变形单元连接第一扭转件与第二扭转件,使得第一扭转件与第二扭转件之间存在扭矩差,并通过转角测量单元测得第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值,在对缩比飞网抽出力测量系统完成标定后,得到缩比飞网抽出力测量系统中对应第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的抽出力值,最终在实际测量过程中即能通过测得第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值反推出缩比飞网抽出力值,在降低了试验成本的同时也保持了测试数据的准确性。附图说明
[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0034] 图1为本发明实施例中缩比飞网抽出力测量系统的结构示意图;
[0035] 图2为本发明实施例中第二扭转件抽出缩比飞网的结构示意图;
[0036] 图3为本发明实施例中弹性变形单元与第一扭转件的结构示意图;
[0037] 图4为本发明实施例中第二扭转件的结构示意图;
[0038] 图5为本发明实施例中缩比飞网抽出力测量方法的流程示意图;
[0039] 图6为本发明实施例中对缩比飞网抽出力测量系统进行标定的流程示意图;
[0040] 图7为本发明实施例中数据曲线图。
[0041] 附图标号说明:1-驱动单元、21-第一扭转件、211-扭转轴、212-从动轮、213-第一转角测量件、214-调心轴承、215-深沟轴承、22-第二扭转件、221-从动轴、222-绞盘、3-弹性变形单元、31-驱动盘、32-弹性扭转件、33-驱动轴、41-底板、42-支架、43-试样托架、5-缩比飞网、61-第一电缆线、62-第二电缆线、63-第一真空罐插头、64-第二真空罐插头、65-开关磁阻电动机控制器、66-数据采集卡、67-计算机
[0042] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0044] 需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0045] 另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0046] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是物理连接或无线通信连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0047] 另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
[0048] 如图1-2所示的一种缩比飞网抽出力测量系统,包括驱动单元1、扭转单元、弹性变形单元3、转角测量单元;扭转单元包括第一扭转件21以及能够盘绕缩比飞网5牵引线的第二扭转件22;驱动单元1与第一扭转件21传动相连,以用于驱动第一扭转件21转动;第一扭转件21通过弹性变形单元3与第二扭转件22传动相连,以用于驱动第二扭转件22转动的同时使第一扭转件21与第二扭转件22之间存在扭矩差;转角测量单元包括分别设在第一扭转件21与第二扭转件22上的第一转角测量件213与第二转角测量件,以用于测量第一扭转件21与第二扭转件22的转角。
[0049] 本实施例中通过弹性变形单元3连接第一扭转件21与第二扭转件22,使得第一扭转件21与第二扭转件22之间存在扭矩差,并通过转角测量单元测得第一扭转件21与第二扭转件22之间的转角差值,在对缩比飞网抽出力测量系统完成标定后,得到缩比飞网抽出力测量系统中对应第一扭转件21与第二扭转件22之间的转角差值的抽出力值,最终在实际测量过程中即能通过测得第一扭转件21与第二扭转件22之间的转角差值反推出缩比飞网5的抽出力值,在降低了试验成本的同时也保持了测试数据的准确性。
[0050] 本实施例中,驱动单元1包括步进电机伺服电机以及设在步进电机或伺服电机输出端上的减速器与联轴器,本实施例中具体为步进电机。其中,步进电机通过开关磁阻电动机控制器65远程控制运行,具体的,步进电机与开关磁阻电动机控制器65通过电缆相连。开关磁阻电动机控制器65的结构与电路设计以及如何控制步进电机运行进而带动旋转体转动的过程均为常规技术手段,因此本实施例中不再赘述。
[0051] 优选的,电联开关磁阻电动机控制器65与步进电机之间的电缆上设有真空罐插头。具体的:电联开关磁阻电动机控制器65与步进电机之间的电缆包括第一电缆线61与第二电缆线62,第一电缆线61的一端与步进电机电联,另一端设有第一真空罐插头63;第二电缆线62的一端与开关磁阻电动机控制器65电联,另一端设有第二真空罐插头64。在测量大气状态下的缩比飞网5的抽出力时,将第一真空罐插头63与第二真空罐插头64在大气状态下直接电联即可;在测量真空状态下的缩比飞网5的抽出力时,将缩比飞网抽出力测量系统安置在真空罐中后,则需第一真空罐插头63与第二真空罐插头64通过真空罐上的电联接口间接电联。其中,真空罐、电联接口与真空罐插头的结构均为常规技术手段,因此本实施例中不再赘述。
[0052] 参考图3,弹性变形单元3包括驱动盘31、弹性扭转件32与驱动轴33;其中,驱动盘31为圆形的凹槽结构,弹性扭转件32的一端与驱动盘31的凹槽侧壁相连,驱动轴33的一端与弹性扭转件32的另一端相连并位于驱动盘31的凹槽结构内,并且驱动轴33的轴线与驱动盘31的轴线重合,以防止扭转机械能在驱动盘31与弹性扭转件32之间的传递过程中、弹性扭转件32与驱动轴33之间的传递过程中被损耗;驱动轴33的另一端与第一扭转件21、第二扭转件22中的一个传动相连,驱动盘31的凹槽底与第一扭转件21、第二扭转件22中的另一个传动相连;本实施例中,驱动轴33的另一端与第二扭转件22传动相连,驱动盘31的凹槽底与第一扭转件21传动相连;优选的,第一扭转件21与驱动盘31的凹槽底的连接位置位于驱动盘31的轴线上,以避免扭转机械能在第一扭转件21与驱动盘31之间的传递过程中被损耗。
[0053] 本实施例中,弹性扭转件32为涡卷型弹簧或薄片板簧,弹性扭转件32与驱动盘31、驱动轴33之间均为可拆卸相连,具体为螺栓相连或卡扣相连,以便于更换不同的弹性扭转件32,进而调节弹性扭转件32储备扭转机械能的能力。
[0054] 第一扭转件21包括扭转轴211与从动轮212,扭转轴211的一端与驱动单元1传动相连,扭转轴211的另一端与驱动盘31的凹槽底固定相连,扭转轴211的轴线与驱动盘31的轴线重合,以进一步避免扭转机械能在第一扭转件21与驱动盘31之间的传递过程中被损耗;从动轮212套设在驱动轴33上并与驱动盘31的凹槽底相贴,具体的,从动轮212的面积大于驱动盘31的底面积,使得驱动盘31能够在转动过程中贴靠在从动轮212上,进而始终保持扭转轴211的轴线与驱动盘31的轴线重合。本实施例中,第一转角测量件213为套设在驱动轴
33上的空心轴式光电码盘,空心轴式光电码盘通过紧板簧固定连接在驱动轴33上,可以通过数据采集卡66与空心轴式光电码盘通信相连进而读取空心轴式光电码盘的读数,利用计算机67读取数据采集卡66即能得到第一扭转件21的转角值。其中,空心轴式光电码盘的结构与电路设计、数据采集卡66的结构与电路设计、空心轴式光电码盘获取转轴转角值的过程、数据采集卡66采集空心轴式光电码盘测得值的过程、计算机67读取数据采集卡66得到采集值的过程均为常规技术手段,因此本实施例中不再赘述。
[0055] 参考图4,第二扭转件22包括从动轴221以及套设在从动轴221上的绞盘222,从动轴221与驱动轴33的端部相连,第二转角测量件为套设在从动轴221上的空心轴式光电码盘。其中,第二转角测量件与第一转角测量件213的工作过程与原理相同,因此并未图示,本实施例中不再赘述。
[0056] 本实施例中,缩比飞网抽出力测量系统还包括支架单元,支架单元包括底板41以及并排设在底板41上的支架42与试样托架43,驱动轴33与从动轴221均通过轴承转动连接在支架42上。具体的,驱动轴33通过两个轴承转动连接在支架42上,其中驱动轴33上靠近从动轮212的一个轴承为调心轴承214,靠近驱动单元1的一个轴承为深沟轴承215。其中,调心轴承214能够有效的避免扭转机械能在驱动轴33上传动的过程中被损耗。
[0057] 参考图5,本实施例还公开了一种缩比飞网抽出力测量方法,包括如下步骤:
[0058] 步骤1,对缩比飞网抽出力测量系统进行标定,得到缩比飞网抽出力测量系统的多级校准级数,其中,校准级数表示对应第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的抽出力值;
[0059] 步骤2,将缩比飞网的绳包固定,并将绳包上缩比飞网的牵引绳的一端固定连接在第二扭转件上;
[0060] 步骤3,启动驱动单元,驱动单元带动第一扭转件转动,进而带动弹性变形单元与第二扭转件转动,在弹性变形单元与第二扭转件转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩,同时缩比飞网的牵引绳逐渐缠绕在第二扭转件上并将缩比飞网从绳包中抽出;
[0061] 步骤4,在弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩后,通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值;
[0062] 步骤5,根据步骤4中的转角差值的平均值对应的校准级数区间进行线性插值,即得到缩比飞网抽出力值。
[0063] 步骤6,通过测量转角差,得到弹性变形单元的转动变形扭矩,进而得到缩比飞网抽出力值P2:
[0064]
[0065] 式中,k为弹性变形单元的弹性系数,Δα为步骤4中得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值;
[0066] 通过缩比飞网抽出力值P2对缩比飞网抽出力值P1进行验证。
[0067] 参考图6,步骤1中,对缩比飞网抽出力测量系统进行标定的具体过程为:
[0068] 步骤1.1,将重力为X的承载吊篮悬挂在第二扭转件上,使得第二扭转件转动,并进一步带动弹性变形单元与第一扭转件转动,在弹性变形单元转动的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件储备扭转机械能并收缩;
[0069] 步骤1.2,向承载吊篮中逐个加入重力为Y的标准砝码,直至弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα1,以及抽出力值X+n·Y,得到第一级校准级数[Δα1,X+n·Y],其中n为当前承载吊篮中标准砝码数量;
[0070] 步骤1.3,向承载吊篮中加入一个重力为Y的标准砝码,在承载吊篮稳定后通过转角测量单元得到第一扭转件与第二扭转件在一段时间内的多个扭转角,并进一步得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα2,以及抽出力值X+(n+1)·Y,得到第二级校准级数[Δα2,X+(n+1)·Y];
[0071] 步骤1.4,重复步骤1.3,得到第M级校准级数[ΔαM,X+(n+M)·Y],其中,M=2,3,4…。
[0072] 参考图7,在T0时刻触发时间同步信号,步进电机按照预定的设定转速启动,第一扭转件的转角线性增加。在第一扭转件的转角从0逐渐增加的过程中,弹性变形单元中的弹性扭转件逐渐变形,并在变形过程中将驱动力矩传递给第二扭转件,由于绳包牵引绳摩擦力的作用,此时第二扭转件保持静止状态,即第二扭转件的转角保持为0。随着弹性变形单元中的弹性扭转件变形的增加,当驱动力矩大于等于绳包牵引绳的最大静摩擦力矩的时刻,即时间到达T1时刻,第二扭转件上的第二转角测量件开始输出信号,此时的第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值即对应着绳包牵引绳的最大静摩擦力。在这个特征点上,运动启动后绳包牵引绳的最大静摩擦力变为绳包牵引绳的动摩擦力。由于动摩擦力小于最大静摩擦力,第二扭转件的转角值会产生一个二阶衰减振荡,这个特性是数据判读的理论依据。其中,二阶衰减振荡的周期与衰减比与第二扭转件的机械特性有关,在一定范围内可以调节,本实施例中不再赘述。随着缩比飞网抽出力测量系统的稳定,即时间到达T2时刻,第二扭转件的转角输出变为线性同步增加,此时第一扭转件与第二扭转件之间的的转角差值对应着绳包牵引绳的动摩擦力。在实际测试数据处理时,首先得到第一扭转件与第二扭转件之间的的转角差值所在的校准级数区间,取其对应的校准级数线性插值,最终得到抽出力的数值。
[0073] 下面结合具体实例对本实施例中的缩比飞网抽出力测量方法作出进一步的说明。
[0074] 首先是对缩比飞网抽出力测量系统进行标定,本实施例中所采用的承载吊篮与标砖砝码的重力均为0.2N,即X=Y=0.2N。在步骤1.2中,向承载吊篮中加入第一个标准砝码后,弹性变形单元中的弹性扭转件的没有继续收缩,因此可以认定本实施例中的n=0,将承载吊篮中的标准砝码清空后,得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα1=2°;随后向承载吊篮中加入第一个标准砝码,在承载吊篮稳定后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα2=3.5°;向承载吊篮中加入第二个标准砝码,在承载吊篮稳定后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα3=4.88°;向承载吊篮中加入第三个标准砝码,在承载吊篮稳定后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα4=6.02°;向承载吊篮中加入第四个标准砝码,在承载吊篮稳定后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα5=6.99°;向承载吊篮中加入第五个标准砝码,在承载吊篮稳定后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并得到此时第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值Δα6=7.73°。
[0075] 综上,本实施例中的比飞网抽出力测量系统具有六级校准级数,分别为:
[0076] 第一级校准级数:[2°,0.2N];
[0077] 第二级校准级数:[3.5°,0.4N];
[0078] 第三级校准级数:[4.88°,0.6N];
[0079] 第四级校准级数:[6.02°,0.8N];
[0080] 第五级校准级数:[6.99°,1.0N];
[0081] 第六级校准级数:[7.73°,1.2N]。
[0082] 将缩比飞网的绳包固定,并将绳包上缩比飞网的牵引绳的一端固定连接在第二扭转件上的绞盘上;通过开关磁阻电动机控制器启动步进电机,在弹性变形单元中的弹性扭转件不再收缩后,得到0.5~1.5秒内转角测量单元所测得的多个第一扭转件与第二扭转件的转角值,并进一步得到第一扭转件与第二扭转件之间的转角差值的平均值为6.32°。
[0083] 6.02°<6.32°<6.99°,因此本次测量中转角差值的平均值对应的校准级数区间为第四级校准级数与第五级校准级数之间的区间,随便根据6.32°与6.02°、6.99°的比例关系在0.8N至1.0N之间插值,得到此次测量的拉力值P1为:
[0084]
[0085] 同时还能通过弹性变形单元的扭矩得到拉力值,即
[0086]
[0087] 其中,k为弹性变形单元的弹性系数,本实施例中的弹性变形单元为涡卷型弹簧,弹性系数k=0.4N·m;r为弹性变形单元的半径,r=0.05m。P1与P2值之间可以相互验证,从上述P1与P2值可知,两者误差仅为2.2%。考虑到摩擦阻力导致误差等因素,本实施例中的缩比飞网抽出力测量系统及测量方法连续测量微小量级的抽出力的应用上具有良好的效果。本实施例中,以P1=0.86185N为最终的测量结果值。
[0088] 上述的计算过程既能通过人为计算也能通过装载有下述现有程序的芯片来实现,该程序为:
[0089]
[0090]
[0091] 以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
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