CN110274722A - 一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有过载保护装置的毫微‑牛级二维力微动测试***，包括测试平台组件、水平滚珠丝杠组件、水平测力传感器组件、竖直滚珠丝杠组件以及连接在竖直滚珠丝杠组件上的竖直测力传感器组件；水平测力传感器组件设置有水平过载保护结构，竖直测力传感器组件设置有竖直过载保护结构。本发明能够测试仿生原型产生的毫‑微牛级法向力、附着力、摩擦力、刺透力、剪切力等，同时能够在测试量程、测试精度、测试准确性等方面满足测试要求。该测试平台及附属机械机构为了防止平行双簧片悬臂梁超过其形变范围设计了过载保护装置，同时平行双簧片悬臂梁作为单独的装置，更换方便，提高了装置的使用性和灵活性。
Description
技术领域
本发明属于力学测试技术，尤其涉及一种应用于机械仿生学领域中对仿生原型产生的小量程、高精度的力的测试，测试精度达微牛级的二维力微动测试***及使用方法。
背景技术
机械化滑移捕集治理致灾农业昆虫技术研究过程中，需要仿生制备具有良好滑移功能的捕集滑板，实现被诱集致灾农业昆虫的滑移捕获。对于捕集滑板的仿生研制，需要测试飞蛾、蚂蚁、蝗虫、甲虫等昆虫在仿生原型、捕集滑板等表面的附着力、摩擦力，以及需要测试昆虫附着***的剪切力、断裂力、刺透力等，为仿生原型优选、捕集滑板滑移功能量化表征提供依据。因此，需要开发一种微力测试***，专门用于测试仿生原型产生的毫-微牛级力。
中国专利CN100458388C公开了二维小量程力传感器，能够同时测量水平方向和垂直方向上的力，采用“井”型孔结构，很好的结合传感器的制造工艺，其弹性体整体刚度高、安全性和可靠性高。但由于该传感器的法向力、切向力的分辨力均是2 mN，量程范围为0~5N，比较适合壁虎等体型较大动物脚掌产生的力，对于甲虫、蚂蚁等体型较小昆虫所产生的力，该传感器在精度方面并不能满足需求。中国专利CN100412521C和CN100593697C公开了量程为0~1.5 N的三维力传感器，具有结构简单、灵敏度高等优点，能够测量蜘蛛、壁虎爬行时的接触力。该三维力传感器的分辨力为1 mN，对于飞蛾、蚂蚁等较小昆虫产生的力，测试量程与测试精度仍旧不能满足要求。
文献“蝗虫在捕集滑板上的附着力测试”[王立新，农业机械学报，2010，41(12):195-198]、“基于猪笼草叶笼滑移区仿生的蝗虫滑移捕集滑板功效测试”[王立新，农业机械学报, 2011, 42(5): 222-225]、“Role of claws and pads in locust Locustamigratoria manilensis attaching to substrates”[Wang Lixin，Chinese ScienceBulletin，2011，56: 789-795]和“Friction force of locust Locusta migratoriamanilensis (Orthoptera, Locustidae) on slippery zones surface of pitchersfrom four Nepenthes species”[Wang Lixin，2011，Tribology Letters, 2011, 44:345-353]提及的测力***，测试量程为0~3 N，测试精度1 mN，能够满足蝗虫等较大昆虫在测力表面产生的力的测量，对于蚂蚁、飞蛾等体型较小昆虫所产生的力，该测力***并不能够完全满足测试的需求。此外，该***的测试平台及附属机械结构过于简单，在测试体型较小昆虫的附着力、摩擦力，以及测试附着***的剪切力时，容易引入人为操作误差，明显影响测试准确性。中国专利CN103308232B公开了一种昆虫微力测量装置，其量程为0~3 N，分辨力为0.5 mN，在测试量程、测试精度、测试准确性等方面能够同时满足昆虫在材料表面产生的附着力、摩擦力、牵引力的测试需求，以及能够满足昆虫附着***的剪切力、断裂力的测试需求，但是该测力装置只能测试一维力，不能完成法向力、摩擦力的同时测量。
综上所述，已有的测力传感器与测力***，在测试量程、测试精度和测试准确性等方面并不能同时满足仿生原型所产生的毫-微牛级力的测试且只能测试一维力。比较关键的是，上述测力传感器与测力***没有过载保护装置，毫-微牛力测试传感器比较昂贵，较容易因遭受过载而导致毁坏。因此，有必要研制一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，不仅能够满足上述要求，而且还具有过载保护功能，测试仿生原型产生的毫-微牛级力。
发明内容
本发明基于上述技术背景，具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，能够测试仿生原型产生的毫-微牛级法向力、附着力、摩擦力、刺透力及剪切力，并且具有传感器过载保护装置。
为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：
一种具有过载保护装置的毫微-牛级二维力微动测试***，包括测试平台组件、固定安装在测试平台组件右侧的水平滚珠丝杠组件、连接在水平滚珠丝杠组件上的水平测力传感器组件、固定安装在测试平台组件左侧且位于测试平台组件上方的竖直滚珠丝杠组件以及连接在竖直滚珠丝杠组件上的竖直测力传感器组件；
所述水平滚珠丝杠组件控制水平测力传感器组件在水平方向的行进，所述竖直滚珠丝杠组件控制竖直测力传感器组件在竖直方向的行进；
所述水平测力传感器组件设置有水平过载保护结构，所述竖直测力传感器组件设置有竖直过载保护结构。
作为本发明的进一步改进，所述测试平台组件包括测试平台底板、固定安装在测试平台底板左侧的凸型底座以及固定安装在凸型底座顶部的L型支架。
作为本发明的进一步改进，所述水平测力传感器组件包括水平滚珠丝杠支撑端、水平滚珠丝杠滑块、水平滚珠丝杠丝杆、水平步进电机、水平滚珠丝杠固定端和水平滚珠丝杠底座；
所述水平滚珠丝杠支撑端和水平滚珠丝杠固定端分别固定设置在水平滚珠丝杠底座的左、右两端上，所述水平滚珠丝杠丝杆的左、右两端分别转动连接水平滚珠丝杠支撑端和水平滚珠丝杠固定端，所述水平滚珠丝杠滑块连接在水平滚珠丝杠丝杆上；
所述水平步进电机固定在水平滚珠丝杠固定端的右侧，所述水平步进电机的驱动轴同轴固定连接水平滚珠丝杠丝杆的右端，所述水平步进电机驱动水平滚珠丝杠丝杆旋转，使水平滚珠丝杠滑块沿水平滚珠丝杠丝杆水平方向移动；
所述水平滚珠丝杠底座固定在测试平台底板上。
作为本发明的进一步改进，所述竖直滚珠丝杠组件包括竖直滚珠丝杠支撑端、竖直滚珠丝杠滑块、竖直滚珠丝杠丝杆、竖直步进电机、竖直滚珠丝杠固定端和竖直滚珠丝杠底座；
所述竖直滚珠丝杠固定端和竖直滚珠丝杠支撑端分别固定设置在竖直滚珠丝杠底座的上、下两端上，所述竖直滚珠丝杠丝杆的上、下两端分别转动连接竖直滚珠丝杠固定端和竖直滚珠丝杠支撑端，所述竖直滚珠丝杠滑块连接在竖直滚珠丝杠丝杆上；
所述竖直步进电机固定在竖直滚珠丝杠固定端的上侧，所述竖直步进电机的驱动轴同轴固定连接竖直滚珠丝杠丝杆的上端，所述竖直步进电机驱动竖直滚珠丝杠丝杆旋转，使竖直滚珠丝杠滑块沿竖直滚珠丝杠丝杆竖直方向移动；
所述竖直滚珠丝杠底座固定在L型支架的右侧部。
作为本发明的进一步改进，所述水平测力传感器组件包括固定连接在水平滚珠丝杠滑块上的水平电涡流位移传感器固定架、固定连接在水平电涡流位移传感器固定架上的水平电涡流位移传感器以及固定连接在水平滚珠丝杠滑块上并位于相对水平电涡流位移传感器左侧的水平过载保护结构。
作为本发明的进一步改进，所述水平过载保护结构包括固定连接在水平滚珠丝杠滑块上的水平平行双簧片悬臂梁固定架、固定连接在水平平行双簧片悬臂梁固定架上的水平平行双簧片悬臂梁、固定设置在水平平行双簧片悬臂梁上端部的水平测试样本放置平台、固定连接在水平平行双簧片悬臂梁固定架上端面且位于水平平行双簧片悬臂梁右侧的水平支撑连接架以及固定连接在水平支撑连接架上的水平L型过载保护支架；
所述水平平行双簧片悬臂梁包括外侧弹簧片、内侧弹簧片、矩形连接块和半圆弧连接块；
所述矩形连接块和半圆弧连接块固定安装在外侧弹簧片与内侧弹簧片之间；
所述矩形连接块的下端固定连接水平平行双簧片悬臂梁固定架；
所述半圆弧连接块的左侧端面设置有用来减轻本身重量的圆形凹槽，所述半圆弧连接块的顶端与侧端分别设置竖直螺纹孔和水平螺纹孔；
所述水平测试样本放置平台通过螺栓固定连接水平螺纹孔。
作为本发明的进一步改进，所述竖直测力传感器组件包括固定连接在竖直滚珠丝杠滑块上的竖直电涡流位移传感器固定架、固定连接在竖直电涡流位移传感器固定架上的竖直电涡流位移传感器以及固定连接在水平滚珠丝杠滑块上并位于相对竖直电涡流位移传感器下侧的竖直过载保护结构。
作为本发明的进一步改进，所述竖直过载保护结构包括固定连接在竖直滚珠丝杠滑块上的竖直平行双簧片悬臂梁固定架、固定连接在竖直平行双簧片悬臂梁固定架上的竖直平行双簧片悬臂梁、固定设置在竖直平行双簧片悬臂梁端部的竖直测试样本放置平台、固定连接在竖直平行双簧片悬臂梁固定架端面上且位于竖直平行双簧片悬臂梁上侧的竖直支撑连接架以及固定连接在竖直支撑连接架上的竖直L型过载保护支架；
所述竖直平行双簧片悬臂梁包括上侧弹簧片、下侧弹簧弹片、矩形接块和半圆弧接块；
所述矩形接块和半圆弧接块固定安装在上侧弹簧片与下侧弹簧弹片之间；
所述矩形接块的左端固定连接竖直平行双簧片悬臂梁固定架；
所述半圆弧接块的下侧端面设置有用来减轻本身重量的圆凹槽，所述半圆弧接块的顶端和侧端分别设置有水平螺孔和竖直螺孔；
所述竖直测试样本放置平台通过螺栓固定连接水平螺孔。
作为本发明的进一步改进，还包括数据采集卡，用于实现水平测力传感器组件及竖直测力传感器组件的模拟信号到数字信号的转换。
作为本发明的进一步改进，所述数据采集卡采用LabVIEW编写信号处理与实时显示程序，使水平测力传感器组件及竖直测力传感器组件采集到的力信号实时显示在界面上。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
本发明提供一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，能够测试仿生原型产生的毫-微牛级法向力、附着力、摩擦力、刺透力、剪切力等，同时能够在测试量程、测试精度、测试准确性等方面满足测试要求。该测试平台及附属机械机构为了防止平行双簧片悬臂梁超过其形变范围设计了过载保护装置，同时平行双簧片悬臂梁作为单独的装置，更换方便，提高了装置的使用性和灵活性。
附图说明
图1本发明的总体结构主视图；
图2本发明的水平滚珠丝杠组件轴侧图；
图3本发明的水平测力传感器组件轴侧图；
图4本发明的水平电涡流位移传感器固定架轴侧图；
图5本发明的水平L型过载保护支架轴侧图；
图6本发明的水平平行双簧片悬臂梁主视图；
图7本发明的水平平行双簧片悬臂梁剖视图；
图8本发明的水平半圆弧连接块轴侧图；
图9本发明的水平平行双簧片悬臂梁固定架轴侧图；
图10本发明的竖直测力传感器组件轴侧图；
图11本发明的竖直滚珠丝杠组件轴侧图；
图12本发明的竖直电涡流位移传感器固定架轴侧图；
图13本发明的竖直L型过载保护支架轴侧图；
图14本发明的竖直平行双簧片悬臂梁主视图；
图15本发明的竖直平行双簧片悬臂梁剖视图；
图16本发明的竖直半圆弧连接块轴侧图；
图17本发明的竖直平行双簧片悬臂梁固定架轴侧图；
图18本发明的凸型底座轴侧图；
图19本发明的L型支架轴侧图；
图20本发明的测试平台底板轴侧图；
图21本发明的***数据处理及实时显示程序流程图。
图中：1、水平滚珠丝杠组件；1-1、水平滚珠丝杠支撑端；1-2、水平滚珠丝杠滑块；1-3、水平悬臂梁固定架螺纹孔；1-4、水平电涡流位移传感器固定架螺纹孔；1-5、水平滚珠丝杠丝杆；1-6、水平步进电机；1-7、水平滚珠丝杠固定端；1-8、水平滚珠丝杠底座；1-9、水平滚珠丝杠底座螺纹孔；2、水平测力传感器组件；2-1、水平电涡流位移传感器；2-2、水平电涡流位移传感器紧固螺母；2-3、水平电涡流位移传感器固定架；2-3-1、圆形通孔；2-3-2、长孔；2-4、水平支撑连接架；2-5、长螺钉；2-6、水平测试样本放置平台；2-7、水平L型过载保护支架；2-7-1、水平L型过载保护支架长孔；2-7-2、水平L型过载保护支架平面；2-8、水平平行双簧片悬臂梁；2-8-1、半圆弧连接块；2-8-1-1、竖直螺纹孔；2-8-1-2、水平螺纹孔；2-8-1-3、圆形凹槽；2-8-2、外侧弹簧片；2-8-3、内侧弹簧片；2-8-4、矩形连接块；2-9、水平平行双簧片悬臂梁固定架； 2-10、水平平行双簧片悬臂梁紧固螺钉；3、竖直测力传感器组件；3-1、竖直电涡流位移传感器固定架；3-1-1、圆形通孔；3-1-2、长孔；3-2、竖直电涡流位移传感器紧固螺母；3-3、竖直测试样本放置平台；3-4、竖直电涡流位移传感器；3-5、竖直L型过载保护支架；3-5-1、竖直L型过载保护支架长孔；3-5-2、竖直L型过载保护支架平面；3-6、竖直平行双簧片悬臂梁；3-6-1、半圆弧接块；3-6-1-1、水平螺孔；3-6-1-2、竖直螺孔；3-6-1-3、圆凹槽；3-6-2、上侧弹簧片；3-6-3、下侧弹簧片；3-6-4、矩形接块；3-7、竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺钉；3-8、竖直平行双簧片悬臂梁固定架；3-8-1、竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺纹孔；3-8-2、竖直平行双簧片悬臂梁通孔；3-8-3、竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔；3-9、竖直支撑连接架；3-10、长螺钉；4、竖直滚珠丝杠组件；4-1、竖直滚珠丝杠支撑端；4-2、竖直滚珠丝杠滑块；4-3、竖直平行双簧片悬臂梁固定架螺纹孔；4-4、竖直传感器固定架螺纹孔；4-5、竖直滚珠丝杠丝杆；4-6、竖直步进电机；4-7、竖直滚珠丝杠固定端；4-8、竖直滚珠丝杠底座；4-9、竖直滚珠丝杠底座螺纹孔；5、测试平台组件；5-1、L型支架；5-1-1、竖直滚珠丝杠组固定通孔；5-1-2、L型支架底面通孔；5-2、竖直电涡流位移传感器紧固螺母；5-3、L型支架紧固螺钉与螺母；5-4、凸型底座；5-4-1、凸型底座通孔；5-4-2、凸型底座长孔；5-5、凸型底座紧固螺钉；5-6、测试平台底板；5-6-1、测试平台底板水平螺纹孔；5-6-2、测试平台底板竖直螺纹孔；5-7、紧固螺钉。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，主要包括水平滚珠丝杠组件1、水平测力传感器组件2、竖直测力传感器组件3、竖直滚珠丝杠组件4、测试平台组件5。水平滚珠丝杠组件1功能是控制水平测力传感器组件2在水平方向的行进，竖直测力传感器组件3在竖直方向的行进由竖直滚珠丝杠组件4控制，测试平台组件5为水平滚珠丝杠组件1、水平测力传感器组件2、竖直测力传感器组件3、竖直滚珠丝杠组件4的固定安装提供平台。水平测力传感器组件2主要实现仿生原型产生的毫-微牛级法向力、刺透力、剪切力的测试，竖直测力传感器组件3主要实现仿生原型产生的毫-微牛级附着力、摩擦力的测试。
如图1、图2、图3所示，测试平台组件5中的测试平台底板5-6为水平滚珠丝杠组件1提供固定安装载体，水平滚珠丝杠组件1通过紧固螺钉5-7安装在测试平台底板5-6的右侧，水平测力传感器组件2通过紧固螺钉固定到水平滚珠丝杠滑块1-2上，实现水平测力传感器组件2在水平滚珠丝杠组件1上的左右移动。
如图4所示，水平滚珠丝杠组件1主要由水平滚珠丝杠支撑端1-1、水平滚珠丝杠滑块1-2、水平滚珠丝杠丝杆1-5、水平步进电机1-6、水平滚珠丝杠固定端1-7以及水平滚珠丝杠底座1-8组成，水平滚珠丝杠组件1固定在测试平台底板5-6上，用水平滚珠丝杠组件1实现水平测力传感器组件2在水平方向的移动。
如图3、图4、图5、图9所示，水平测力传感器组件2主要实现仿生原型产生的毫-微牛级法向力、刺透力、剪切力的精确测试，同时还具备过载保护装置，以保护价格昂贵且容易因过载而失效的毫-微牛级测力传感器。基于上述功能要求，水平测力传感器组件2作为水平方向上测力***的核心装置，主要由水平电涡流位移传感器2-1、水平电涡流位移传感器紧固螺母2-2、水平电涡流位移传感器固定架2-3、水平支撑连接架2-4、长螺钉2-5、水平测试样本放置平台2-6、水平L型过载保护支架2-7、水平平行双簧片悬臂梁2-8、水平悬臂梁固定架2-9、悬臂梁紧固螺钉2-10组成。水平电涡流位移传感器固定架2-3通过圆形通孔2-3-1采用螺钉连接的方式与水平滚珠丝杠滑块1-2的左侧两个螺纹孔1-3固定，水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9通过螺钉连接的方式与水平滚珠丝杠滑块1-2的右侧水平电涡流位移传感器固定架螺纹孔1-4固定。水平电涡流位移传感器固定架2-3上部设置长孔2-3-2，用以小范围调节水平电涡流传感器2-1在竖直方向上的位置，水平电涡流位移传感器2-1通过水平电涡流位移传感器紧固螺母2-2固定在水平电涡流传感器固定架2-3的长孔2-3-2上；水平电涡流位移传感器固定架2-3底部设置圆形通孔2-3-1，实现水平电涡流位移传感器固定架2-3与水平滚珠丝杠滑块1-2的螺栓连接，以此实现水平测力传感器组件2在水平方向的左右移动。水平平行双簧片悬臂梁2-8通过水平平行双簧片悬臂梁紧固螺钉2-10固定在水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9的水平平行双簧片悬臂梁长形通孔中。水平平行双簧片悬臂梁长形通孔的上端面有水平平行双簧片悬臂梁紧固螺纹孔，用以水平平行双簧片悬臂梁2-8的固定与定位。为防止水平平行双簧片悬臂梁2-8超过其弹性形变量程,设置水平L型过载保护支架2-7,使水平平行双簧片悬臂梁2-8的外侧弹簧片2-8-2与内侧弹簧片2-8-3的位移变形量不超过安全变形范围。水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9上端固定水平支撑连接架2-4，水平支撑连接架2-4通过长螺钉2-5与水平L型过载保护支架2-7连接；水平L型过载保护支架2-7末端设置水平L型过载保护支架长孔2-7-1，用以小范围调节水平L型过载保护支架平面2-7-2与水平平行双簧片悬臂梁2-8之间的距离。
如图6、图7、图8所示，水平平行双簧片悬臂梁2-8由两个相同材质、尺寸的外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3、矩形连接块2-8-4和半圆弧连接块2-8-1组成，半圆弧连接块2-8-1的材料选用45#钢，可以提高电涡流位移传感器的感应灵敏度，同时通过抛光处理使半圆弧连接块2-8-1的表面粗糙度小于Ra=0.8微米；设置圆形凹槽2-8-1-3用来降低半圆弧连接块2-8-1的重量，减轻外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3在轴向的承重。半圆弧连接块2-8-1的顶端与侧端分别设置竖直螺纹孔2-8-1-1、水平螺纹孔2-8-1-2。矩形连接块2-8-4和半圆弧连接块2-8-1固定安装在外侧弹簧片2-8-2与内侧弹簧片2-8-3之间。半圆弧连接块2-8-1、外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3、矩形连接块2-8-4共同组成水平平行双簧片悬臂梁2-8。
如图1、图10、图11、图18、图19、图20所示，测试平台组件5主要由L型支架5-1、凸型底座5-4、测试平台底板5-6组成。采用凸型底座紧固螺钉5-5将凸型底座5-4固定安装在测试平台底板5-6的测试平台底板水平螺纹孔5-6-1上。设置长孔5-4-2实现凸型底座5-4与测试平台底板5-6的固定连接，并能够实现凸型底座5-4在水平方向的小范围调节。采用L型支架紧螺钉与螺母5-3实现L型支架5-1与凸型底座5-4的固定连接，采用紧固螺钉5-2将竖直滚珠丝杠组件4固定安装在L型支架5-1右侧，竖直测力传感器组件3通过紧固螺钉固定安装到水平滚珠丝杠滑块4-2上，以此实现竖直测力传感器组件3在竖直滚珠丝杠组件4上的上下移动。
如图11所示，竖直滚珠丝杠组件4主要由竖直滚珠丝杠支撑端4-1、竖直滚珠丝杠滑块4-2、竖直滚珠丝杠丝杆4-5、竖直步进电机4-6、竖直滚珠丝杠固定端4-7、竖直滚珠丝杠底座4-8组成，竖直滚珠丝杠组件4固定在L型支架5-1右侧，采用竖直滚珠丝杠组件4实现竖直测力传感器组件3在竖直方向的上下移动。
如图10、图12、图13、图17所示，竖直测力传感器组件3主要实现仿生原型产生的毫-微牛级附着力、摩擦力的测试。基于上述功能要求，竖直测力传感器组件3作为竖直方向上测力***的核心装置，主要由竖直电涡流位移传感器固定架3-1、竖直电涡流位移传感器紧固螺母3-2、竖直测试样本放置平台3-3、竖直电涡流位移传感器3-4、竖直L型过载保护支架3-5、竖直平行双簧片悬臂梁3-6、竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺钉3-7、竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8、竖直支撑连接架3-9、长螺钉3-10组成。竖直电涡流位移传感器固定架3-1通过圆形通孔3-1-1采用螺钉连接的方式与竖直滚珠丝杠滑块4-2上侧的竖直平行双簧片悬臂梁固定架螺纹孔4-3固定连接，竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8通过螺钉连接的方式与竖直滚珠丝杠滑块4-2下侧的竖直传感器固定架螺纹孔4-4固定连接。竖直电涡流位移传感器固定架3-1上部设置长孔3-1-2，用以小范围调节竖直电涡流位移传感器3-4在水平方向上的位置，竖直电涡流位移传感器3-4通过竖直电涡流位移传感器紧固螺母3-2固定在竖直电涡流位移传感器固定架3-1的长孔3-1-2上；竖直平行双簧片悬臂梁3-6通过平行双簧片悬臂梁紧固螺钉3-7固定在竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8的竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔3-8-3中。竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔3-8-3的上端面竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺纹孔3-8-1，用以竖直平行双簧片悬臂梁3-6的固定与定位。为防止竖直平行双簧片悬臂梁3-6超过其弹性形变量程，设置竖直L型过载保护支架3-5,使竖直平行双簧片悬臂梁3-6的上侧弹簧片3-6-2与下侧弹簧片3-6-3的位移变形量不超过安全变形范围。竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8上端固定竖直支撑连接架3-9，竖直支撑连接架3-9通过长螺钉3-10与竖直L型过载保护支架3-5连接；竖直L型过载保护支架3-5末端设置竖直L型过载保护支架长孔3-5-1，用以小范围调节竖直L型过载保护支架平面3-5-2与竖直平行双簧片悬臂梁3-4之间的距离。
如图14、图15、图16所示，竖直平行双簧片悬臂梁3-6由两个相同材质、尺寸的上侧弹簧片3-6-2、下侧弹簧片3-6-3、矩形连接块3-6-4和半圆弧接块3-6-1组成，半圆弧接块3-6-1的材料选用45#钢，可以提高电涡流位移传感器的感应灵敏度，同时通过抛光处理使半圆弧接块3-6-1的表面粗糙度小于Ra=0.8微米；设置圆凹槽3-6-1-3用来降低半圆弧接块3-6-1的重量，减轻外侧弹簧片3-6-2、内侧弹簧片3-6-3在水平轴的承重。半圆弧接块3-6-1的顶端、侧部分别设置水平螺孔3-6-1-1、竖直螺孔3-6-1-2。矩形连接块3-6-4和半圆弧接块3-6-1固定安装在上侧弹簧片3-6-2与下侧弹簧片3-6-3之间。半圆弧接块3-6-1、上侧弹簧片3-6-2、下侧弹簧片3-6-3、矩形连接块3-6-4共同组成竖直平行双簧片悬臂梁3-6。
设置数据采集卡，实现电涡流位移传感器的模拟信号到数字信号的转换；采用LabVIEW编写信号处理与实时显示程序，使测力传感器采集到的法向力、附着力、摩擦力、刺透力、剪切力等信号能够在显示界面上实时显示。
下面结合附图，对本发明的工作过程作详细说明。
如图1、图2、图3所示，测试平台组件5中的测试平台底板5-6选用刚度高、性能稳定的不锈钢材质，尺寸参数为210mm ×70mm ×5mm（长×宽×高）；为水平滚珠丝杠组件1提供固定安装平台，水平滚珠丝杠组件1通过紧固螺钉5-7与测试平台底板5-6连接到测试平台底板5-6的测试平台底板竖直螺纹孔5-6-2中；水平测力传感器组件2通过紧固螺钉固定到水平滚珠丝杠滑块1-2上，实现水平测力传感器组件2在水平方向上的左右移动。
如图3、图4、图5、图6、图9所示，水平传感器固定架2-3的圆形通孔2-3-1通过螺钉连接的方式与水平滚珠丝杠滑块1-2连接，与水平滚珠丝杠滑块1-2连接面的尺寸为 16mm×33.5mm ×2mm（长×宽×高），与水平电涡流位移传感器2-1连接面的的尺寸参数为100mm×33.5mm ×2mm（长×宽×高），水平电涡流位移传感器2-1通过水平电涡流位移传感器紧固螺母2-2固定在水平电涡流传感器固定架2-3的长孔2-3-2上；水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9设置为阶梯形状，用来降低水平滚珠丝杠滑块1-2的承重，水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9的长度为17mm、宽度为33.5mm、厚端高度为6mm、薄端高度为2mm，薄端有水平平行双簧片悬臂梁通孔，采用螺钉连接的方式与水平滚珠丝杠滑块1-2的水平悬臂梁固定架螺纹孔1-3固定连接，厚端设置为可以***水平平行双簧片悬臂梁2-8的水平平行双簧片悬臂梁长形通孔，尺寸为21mm ×5mm（长×宽），水平平行双簧片悬臂梁长形通孔的上端面有水平平行双簧片悬臂梁紧固螺纹孔，用以水平平行双簧片悬臂梁2-8的固定与定位。水平平行双簧片悬臂梁2-8通过水平平行双簧片悬臂梁紧固螺钉2-10固定到水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9的水平平行双簧片悬臂梁长形通孔中；水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9上端固定水平支撑连接架2-4，长度为42mm、宽度为6mm、高度为3mm，水平支撑连接架2-4通过长螺钉2-5与水平L型过载保护支架2-7连接；另一端有与水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9相对应的水平平行双簧片悬臂梁通孔；水平支撑连接架2-4通过长螺钉2-5与水平L型过载保护支架2-7连接，水平L型过载保护支架2-7末端设置水平L型过载保护支架长孔2-7-1，通过松动紧固螺母可以调节水平L型过载保护支架长孔2-7-1的位置，以此来小范围调节水平L型过载保护支架保护平面2-7-2与水平平行双簧片悬臂梁2-8之间的距离。水平测试样本放置平台2-6通过螺栓连接的方式固定在水平平行双簧片悬臂梁2-8的半圆弧连接块水平螺纹孔2-8-1-2上，以此实现仿生原型产生的毫-微牛级法向力、刺透力、剪切力的精确测试。
如图6、图7、图8所示，水平平行双簧片悬臂梁2-8由两个相同材质、尺寸的外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3、矩形连接块2-8-4和半圆弧连接块2-8-1组成，内、外侧弹簧片的材质为65Mn，尺寸为60mm × 21mm ×0.1mm（长×宽×高），半圆弧连接块2-8-1的材料选用45#钢，可以提高电涡流位移传感器的感应灵敏度，同时通过抛光处理使半圆弧连接块2-8-1的表面粗糙度小于Ra=0.8微米；设置圆形凹槽2-8-1-3，直径为16mm，深度为2mm，用来降低半圆弧连接块2-8-1的重量，减轻外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3在轴向的承重。半圆弧连接块2-8-1的顶端与侧端分别设置竖直螺纹孔2-8-1-1、水平螺纹孔2-8-1-2。矩形连接块2-8-4和半圆弧连接块2-8-1固定安装在外侧弹簧片2-8-2与内侧弹簧片2-8-3之间。半圆弧连接块2-8-1、外侧弹簧片2-8-2、内侧弹簧片2-8-3、矩形连接块2-8-4共同组成水平平行双簧片悬臂梁2-8。
如图1、图10、图11、图18、图19、图20所示，测试平台组件5主要由L型支架5-1、凸型底座5-4、测试平台底板5-6组成。采用凸型底座紧固螺钉5-5将凸型底座5-4固定安装在测试平台底板5-6的测试平台底板水平螺纹孔5-6-1上，为保证安装强度，凸型底座选用不锈钢材料，凸型底座的两个支撑部分尺寸为30mm ×15mm ×2mm（长×宽×高）；设置长孔5-4-2实现凸型底座5-4与测试平台底板5-6的固定连接，并能够实现凸型底座5-4在水平方向的小范围调节。采用L型支架紧螺钉与螺母5-3实现L型支架5-1与凸型底座5-4的固定连接，其连接面由3个通孔组成等边三角形的结构来保证凸型底座上表面5-4-1与L型支架底面5-1-2连接的稳定性，连接面尺寸相同为33.5mm ×30mm（长×宽）；采用紧固螺钉5-2将竖直滚珠丝杠组件4固定安装在L型支架5-1右侧，竖直测力传感器组件3通过紧固螺钉固定安装到水平滚珠丝杠滑块4-2上，以此实现竖直测力传感器组件3在竖直方向的上下移动。
如图10、图12、图13、图14、图17所示，竖直电涡流位移传感器固定架3-1的圆形通孔3-1-1通过螺钉连接的方式与竖直滚珠丝杠滑块4-2连接，与竖直滚珠丝杠滑块4-2连接面的尺寸为 16mm ×33.5mm ×2mm（长×宽×高），竖直电涡流位移传感器3-4通过竖直电涡流位移传感器紧固螺母3-2固定在水平电涡流传感器固定架3-1的长孔3-1-2上；竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8设置为阶梯形状，用来降低竖直滚珠丝杠滑块4-2的承重，竖直平行双簧片悬臂梁固定架的长度为17mm、宽度为33.5mm、厚端高度为6mm、薄端高度为2mm，薄端有竖直平行双簧片悬臂梁通孔3-8-2，采用螺钉连接的方式与竖直滚珠丝杠滑块4-2的竖直悬臂梁固定架螺纹孔4-3固定连接，厚端设置为可以***竖直平行双簧片悬臂梁3-6的竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔3-8-3，尺寸为21mm ×5mm（长×宽），竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔3-8-3的上端面有竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺纹孔3-8-1，用以竖直平行双簧片悬臂梁3-6的固定与定位。竖直平行双簧片悬臂梁3-6通过竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺钉3-7固定到竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8的竖直平行双簧片悬臂梁长形通孔3-8-3中；竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8上端固定水平支撑连接架3-9，长度为42mm、宽度为6mm、高度为3mm，竖直支撑连接架3-9通过长螺钉3-10与竖直L型过载保护支架3-5连接；另一端有与竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8相对应的竖直平行双簧片悬臂梁通孔3-8-2；竖直支撑连接架3-9通过长螺钉3-10与竖直L型过载保护支架3-5连接，竖直L型过载保护支架3-5末端设置竖直L型过载保护支架长孔3-5-1，通过松动紧固螺母可以调节竖直L型过载保护支架长孔3-5-1的位置，以此来小范围调节竖直L型过载保护支架保护平面3-5-2与竖直平行双簧片悬臂梁3-6之间的距离。竖直测试样本放置平台3-3通过螺栓连接的方式固定在竖直平行双簧片悬臂梁3-6的半圆弧连接块水平螺孔3-6-1-1上，以此实现仿生原型产生的毫-微牛级摩擦力、附着力的精确测试。
如图14、图15、图16所示，竖直平行双簧片悬臂梁3-6由两个相同材质、尺寸的上侧弹簧片3-6-2、下侧弹簧片3-6-3、矩形连接块3-6-4和半圆弧接块3-6-1组成，上、下侧弹簧片的材质为65Mn，尺寸为86mm × 21mm ×0.2mm（长×宽×高），半圆弧接块3-6-1的材料选用45#钢，可以提高电涡流位移传感器的感应灵敏度，同时通过抛光处理使半圆弧接块3-6-1的表面粗糙度小于Ra=0.8微米；设置圆凹槽3-6-1-3，直径为16mm，深度为2mm，用来降低半圆弧接块3-6-1的重量，减轻上侧弹簧片3-6-2、下侧弹簧片3-6-3在横向的承重。半圆弧接块3-6-1的顶端与侧端分别设置水平螺孔3-6-1-1、竖直螺孔3-6-1-2。矩形连接块3-6-4和半圆弧接块3-6-1固定安装在上侧弹簧片3-6-2与下侧弹簧片3-6-3之间。半圆弧接块3-6-1、上侧弹簧片3-6-2、下侧弹簧片3-6-3、矩形连接块3-6-4共同组成竖直平行双簧片悬臂梁3-6。
如图21所示，一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***的数据处理与实时显示程序的流程图，数据采集卡采用NI公司的USB-6351，实现电涡流位移传感器的模拟信号到数字信号的转换；采用LabVIEW编写信号处理与实时显示程序，使测力传感器采集到的法向力、附着力、摩擦力、刺透力、剪切力等信号一方面以曲线图的形式在显示界面上实时显示；另一方面以.txt文件的形式保存到指定的文件夹里。
摩擦力测试：以酸枣树钩刺、猪笼草滑移区表面作为测试材料，测试钩刺在猪笼草滑移区表面的摩擦力。选用的水平平行双簧片悬臂梁2-8、竖直平行双簧片悬臂梁3-6的量程均为50 mN/mm，水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4的分辨率均为1 µm，即测力传感器的精度为0.05 mN/mm。把水平滚珠丝杠组件1上的水平电涡流位移传感器2-1，以及竖直滚珠丝杠组件4上的竖直电涡流位移传感器3-4分别调整到距离水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4表面3~4 mm的位置，分别通过水平平行双簧片悬臂梁紧固螺钉2-10、竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺钉3-7固定到水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9、竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8中。通过LabVIEW软件调节水平滚珠丝杠滑块1-2、竖直滚珠丝杠滑块4-2位置，使水平测试样本放置平台2-6、竖直测试样本放置平台3-3处于同一水平面上，并使其达到适合测试法向力、摩擦力的最佳距离。水平滚珠丝杠组件1的水平测试样本放置平台2-6上粘贴酸枣树钩刺，竖直滚珠丝杠组件2的竖直测试样本放置平台3-3上粘贴猪笼草滑移区。设定数据处理与实时显示软件的采样频率是100Hz，设定施加法向力的时间为10s，摩擦力采样时间为50s，整个测试过程的采样时间为60s。测试准备就绪后，接通水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4、数据采集卡USB-6351等部件的工作电源，开启数据处理与实时显示软件，开始酸枣树钩刺在猪笼草滑移区表面法向力、摩擦力的测试。测试酸枣树钩刺在猪笼草滑移区表面法向力、摩擦力时，运动速度设置为0.05mm/s,测试量程为3mm；该过程中，水平滚珠丝杠组件1的水平滚珠丝杠滑台1-2向左移动产生法向力，竖直滚珠丝杠组件4的竖直滚珠丝杠滑台4-2向上移动产生摩擦力，分别通过水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4测试获取由法向力、摩擦力导致的微小位移变化，并将该微小位移变化转换成电压信号，经数据采集卡USB-6351的模数转换后输送至数据处理与实时显示软件，该软件把此数据绘制成曲线图在显示界面实时显示，并把此数据保存到指定的文件夹。测试结束，酸枣树钩刺在猪笼草滑移区表面的法向力、摩擦力曲线，分别约6000个法向力、摩擦力数据以.jpeg、.txt的格式保存到文件夹里，数据处理与实时显示软件并对所保存的数据进行运算比较，获取在该测试过程中最大的法向力是30.27 mN，最大摩擦力是16.36 mN。
刺透力测试：以酸枣树直刺、猪肝作为测试原型，选用的水平平行双簧片悬臂梁2-8的量程为220mN/mm，水平电涡流位移传感器2-1的分辨率为1µm，即测力传感器的精度为0.22mN/mm。把水平滚珠丝杠组件1上的水平电涡流位移传感器2-1，以及竖直滚珠丝杠组件4上的竖直电涡流位移传感器3-4分别调整到距离水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4表面3~4 mm的位置，分别通过水平平行双簧片悬臂梁紧固螺钉2-10、竖直平行双簧片悬臂梁紧固螺钉3-7固定到水平平行双簧片悬臂梁固定架2-9、竖直平行双簧片悬臂梁固定架3-8中。通过LabVIEW软件调节水平滚珠丝杠滑块1-2、竖直滚珠丝杠滑块4-2位置，使水平测试样本放置平台2-6、竖直测试样本放置平台3-3处于同一水平面上，并使其达到适合测试刺透力的最佳距离。水平滚珠丝杠组件1的水平测试样本放置平台2-6上粘贴酸枣树钩刺，竖直滚珠丝杠组件2的竖直测试样本放置平台3-3上粘贴猪笼草滑移区。设定数据处理与实时显示软件的采样频率是100Hz，设定整个测试过程的刺透力采样时间为60s。测试准备就绪后，接通水平电涡流位移传感器2-1、竖直电涡流位移传感器3-4、数据采集卡USB-6351等部件的工作电源，开启数据处理与实时显示软件，开始酸枣树直刺刺透猪肝过程中的刺透力测试。酸枣树直刺刺透猪肝的微动测试过程中，运动速度设置为0.05mm/s,测试量程为3mm；水平滚珠丝杠组件1的水平滚珠丝杠滑台1-2向左移动产生的刺透力通过采集电涡流位移传感器1-2与半圆弧长方体2-8-1感应面间因距离变化产生的电压信号经过数据采集卡USB-6351的模数转换后，输送至数据处理与实时显示软件，该软件把此数据绘制成曲线图在显示界面实时显示，并把此数据保存到指定的文件夹。测试结束，酸枣树直刺刺透猪肝的刺透力曲线、约6000个刺透力数据分别以.jpeg、.txt的格式保存到文件夹里，数据处理与实时显示软件并对所保存的数据进行运算比较，获取在该测试过程中最大的刺透力是292.76 mN。
最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，但绝非用于限制本发明的范围。尽管参照较佳实施例对本发明进行了较为详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应该涵盖在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：包括测试平台组件（5）、固定安装在测试平台组件（5）右侧的水平滚珠丝杠组件（1）、连接在水平滚珠丝杠组件（1）上的水平测力传感器组件（2）、固定安装在测试平台组件（5）左侧且位于测试平台组件（5）上方的竖直滚珠丝杠组件（4）以及连接在竖直滚珠丝杠组件（4）上的竖直测力传感器组件（3）；
所述水平滚珠丝杠组件（1）控制水平测力传感器组件（2）在水平方向的行进，所述竖直滚珠丝杠组件（4）控制竖直测力传感器组件（3）在竖直方向的行进；
所述水平测力传感器组件（2）设置有水平过载保护结构，所述竖直测力传感器组件（3）设置有竖直过载保护结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述测试平台组件（5）包括测试平台底板（5-6）、固定安装在测试平台底板（5-6）左侧的凸型底座（5-4）以及固定安装在凸型底座（5-4）顶部的L型支架（5-1）。
3.根据权利要求2所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述水平测力传感器组件（2）包括水平滚珠丝杠支撑端（1-1）、水平滚珠丝杠滑块（1-2）、水平滚珠丝杠丝杆（1-5）、水平步进电机（1-6）、水平滚珠丝杠固定端（1-7）和水平滚珠丝杠底座（1-8）；
所述水平滚珠丝杠支撑端（1-1）和水平滚珠丝杠固定端（1-7）分别固定设置在水平滚珠丝杠底座（1-8）的左、右两端上，所述水平滚珠丝杠丝杆（1-5）的左、右两端分别转动连接水平滚珠丝杠支撑端（1-1）和水平滚珠丝杠固定端（1-7），所述水平滚珠丝杠滑块（1-2）连接在水平滚珠丝杠丝杆（1-5）上；
所述水平步进电机（1-6）固定在水平滚珠丝杠固定端（1-7）的右侧，所述水平步进电机（1-6）的驱动轴同轴固定连接水平滚珠丝杠丝杆（1-5）的右端，所述水平步进电机（1-6）驱动水平滚珠丝杠丝杆（1-5）旋转，使水平滚珠丝杠滑块（1-2）沿水平滚珠丝杠丝杆（1-5）水平方向移动；
所述水平滚珠丝杠底座（1-8）固定在测试平台底板（5-6）上。
4.根据权利要求2所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述竖直滚珠丝杠组件（4）包括竖直滚珠丝杠支撑端（4-1）、竖直滚珠丝杠滑块（4-2）、竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）、竖直步进电机（4-6）、竖直滚珠丝杠固定端（4-7）和竖直滚珠丝杠底座（4-8）；
所述竖直滚珠丝杠固定端（4-7）和竖直滚珠丝杠支撑端（4-1）分别固定设置在竖直滚珠丝杠底座（4-8）的上、下两端上，所述竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）的上、下两端分别转动连接竖直滚珠丝杠固定端（4-7）和竖直滚珠丝杠支撑端（4-1），所述竖直滚珠丝杠滑块（4-2）连接在竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）上；
所述竖直步进电机（4-6）固定在竖直滚珠丝杠固定端（4-7）的上侧，所述竖直步进电机（4-6）的驱动轴同轴固定连接竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）的上端，所述竖直步进电机（4-6）驱动竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）旋转，使竖直滚珠丝杠滑块（4-2）沿竖直滚珠丝杠丝杆（4-5）竖直方向移动；
所述竖直滚珠丝杠底座（4-8）固定在L型支架（5-1）的右侧部。
5.根据权利要求3所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述水平测力传感器组件（2）包括固定连接在水平滚珠丝杠滑块（1-2）上的水平电涡流位移传感器固定架（2-3）、固定连接在水平电涡流位移传感器固定架（2-3）上的水平电涡流位移传感器（2-1）以及固定连接在水平滚珠丝杠滑块（1-2）上并位于相对水平电涡流位移传感器（2-1）左侧的水平过载保护结构。
6.根据权利要求5所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述水平过载保护结构包括固定连接在水平滚珠丝杠滑块（1-2）上的水平平行双簧片悬臂梁固定架（2-9）、固定连接在水平平行双簧片悬臂梁固定架（2-9）上的水平平行双簧片悬臂梁（2-8）、固定设置在水平平行双簧片悬臂梁（2-8）上端部的水平测试样本放置平台（2-6）、固定连接在水平平行双簧片悬臂梁固定架（2-9）上端面且位于水平平行双簧片悬臂梁（2-8）右侧的水平支撑连接架（2-4）以及固定连接在水平支撑连接架（2-4）上的水平L型过载保护支架（2-7）；
所述水平平行双簧片悬臂梁（2-8）包括外侧弹簧片（2-8-2）、内侧弹簧片（2-8-3）、矩形连接块（2-8-4）和半圆弧连接块（2-8-1）；
所述矩形连接块（2-8-4）和半圆弧连接块（2-8-1）固定安装在外侧弹簧片（2-8-2）与内侧弹簧片（2-8-3）之间；
所述矩形连接块（2-8-4）的下端固定连接水平平行双簧片悬臂梁固定架（2-9）；
所述半圆弧连接块（2-8-1）的左侧端面设置有用来减轻本身重量的圆形凹槽（2-8-1-3），所述半圆弧连接块（2-8-1）的顶端与侧端分别设置竖直螺纹孔（2-8-1-1）和水平螺纹孔（2-8-1-2）；
所述水平测试样本放置平台（2-6）通过螺栓固定连接水平螺纹孔（2-8-1-2）。
7.根据权利要求4所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述竖直测力传感器组件（3）包括固定连接在竖直滚珠丝杠滑块（4-2）上的竖直电涡流位移传感器固定架（3-1）、固定连接在竖直电涡流位移传感器固定架（3-1）上的竖直电涡流位移传感器（3-4）以及固定连接在水平滚珠丝杠滑块（1-2）上并位于相对竖直电涡流位移传感器（3-4）下侧的竖直过载保护结构。
8.根据权利要求7所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述竖直过载保护结构包括固定连接在竖直滚珠丝杠滑块（4-2）上的竖直平行双簧片悬臂梁固定架（3-8）、固定连接在竖直平行双簧片悬臂梁固定架（3-8）上的竖直平行双簧片悬臂梁（3-6）、固定设置在竖直平行双簧片悬臂梁（3-6）端部的竖直测试样本放置平台（3-3）、固定连接在竖直平行双簧片悬臂梁固定架（3-8）端面上且位于竖直平行双簧片悬臂梁（3-6）上侧的竖直支撑连接架（3-9）以及固定连接在竖直支撑连接架（3-9）上的竖直L型过载保护支架（3-5）；
所述竖直平行双簧片悬臂梁（3-6）包括上侧弹簧片（3-6-2）、下侧弹簧弹片（3-6-3）、矩形接块（3-6-4）和半圆弧接块（3-6-1）；
所述矩形接块（3-6-4）和半圆弧接块（3-6-1）固定安装在上侧弹簧片（3-6-2）与下侧弹簧弹片（3-6-3）之间；
所述矩形接块（3-6-4）的左端固定连接竖直平行双簧片悬臂梁固定架（3-8）；
所述半圆弧接块（3-6-1）的下侧端面设置有用来减轻本身重量的圆凹槽（3-6-1-3），所述半圆弧接块（3-6-1）的顶端和侧端分别设置有水平螺孔（3-6-1-1）和竖直螺孔（3-6-1-2）；
所述竖直测试样本放置平台（3-3）通过螺栓固定连接水平螺孔（3-6-1-1）。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：还包括数据采集卡，用于实现水平测力传感器组件（2）及竖直测力传感器组件（3）的模拟信号到数字信号的转换。
10.根据权利要求9所述的一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试***，其特征在于：所述数据采集卡采用LabVIEW编写信号处理与实时显示程序，使水平测力传感器组件（2）及竖直测力传感器组件（3）采集到的力信号实时显示在界面上。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111928765A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种新型可调式电涡流位移传感器安装支架与调节方法 |
| CN112082685A (zh) * | 2020-10-15 | 2020-12-15 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 应变座式张力传感器 |
| CN112098202A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-18 | 浙江定盘星智能科技有限公司 | 一种单臂式力学测试机构及单臂式力学试验机 |
| CN113280961A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-20 | 河北科技大学 | 一种测试过程无干扰的微牛级飞行昆虫接触反力测试*** |
| CN114279866A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-04-05 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种用于汽车盘式制动衬片剪切强度测试的试验设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308232A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-18 | 河北科技大学 | 一种昆虫微力测量装置 |
| US20130305841A1 (en) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Marcus Gustaf Helgesson | Universal force measurement apparatus and method |
| CN104251759A (zh) * | 2014-10-09 | 2014-12-31 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法 |
| CN205483206U (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-17 | 广州鑫电自控设备有限公司 | 微型单螺杆失重式计量秤 |
| CN210293511U (zh) * | 2019-07-15 | 2020-04-10 | 河北科技大学 | 一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试*** |
-
2019
- 2019-07-15 CN CN201910633083.0A patent/CN110274722B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130305841A1 (en) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Marcus Gustaf Helgesson | Universal force measurement apparatus and method |
| CN103308232A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-18 | 河北科技大学 | 一种昆虫微力测量装置 |
| CN104251759A (zh) * | 2014-10-09 | 2014-12-31 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 车端关系试验台六维力传感器的校准装置及校准方法 |
| CN205483206U (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-17 | 广州鑫电自控设备有限公司 | 微型单螺杆失重式计量秤 |
| CN210293511U (zh) * | 2019-07-15 | 2020-04-10 | 河北科技大学 | 一种具有过载保护装置的毫-微牛级二维力微动测试*** |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112098202A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-18 | 浙江定盘星智能科技有限公司 | 一种单臂式力学测试机构及单臂式力学试验机 |
| CN111928765A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种新型可调式电涡流位移传感器安装支架与调节方法 |
| CN111928765B (zh) * | 2020-08-12 | 2021-12-03 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种新型可调式电涡流位移传感器安装支架与调节方法 |
| CN112082685A (zh) * | 2020-10-15 | 2020-12-15 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 应变座式张力传感器 |
| CN113280961A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-20 | 河北科技大学 | 一种测试过程无干扰的微牛级飞行昆虫接触反力测试*** |
| CN114279866A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-04-05 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种用于汽车盘式制动衬片剪切强度测试的试验设备 |
| CN114279866B (zh) * | 2021-12-01 | 2023-08-25 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种用于汽车盘式制动衬片剪切强度测试的试验设备 |
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| Publication number | Publication date |
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