专利名称：大变形柔性铰链转角特性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试仪，特别是一种大变形柔性铰链转角特性测试仪。
背景技术：
柔性铰链由于其本身所具有的体积小、无机械摩擦、无间隙、运动平稳无需润滑等优点，在精密机械和微机械中得到了广泛应用。但目前大多数柔性铰链都是采用弹性金属整体加工方法制作，只能在其线弹性范围内作小变形运动，无法满足大变形的需要。在微型仿生飞行器、微执行器人、微步进工作台等产品中需要采用复合型柔性铰链机构来完成相应的动作，这就需要能够产生大变形的柔性铰链。为了设计基于大变形柔性铰链的运动机构，必须知道不同结构参数的大变形柔性铰链的转角特性，即所施加的力矩与其转角之间的关系。由于其分析计算过程属于几何非线性和材料非线性，因为难以得到精确解析式，必须在数值解的基础上通过实验数据进行修正。这就需要一种测试大变形柔性铰链转角特性测试仪，来获得大变形柔性铰链的转角实验数据。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种可以精确、可靠地获得大变形柔性铰链的转角实验数据的测试仪。为了达到上述的技术目的，本实用新型的技术方案是一种大变形柔性铰链转角特性测试仪，其包括固定柔性铰链一端的固定部和放置柔性铰链另一端的自由部，所述固定部、自由部左右分布。所述自由部的左端设置有转轴，转轴上连接有旋转编码器，在其右端，放置柔性铰链的端面上设置有压力传感器，自由部右端下方还设置有顶杆，所述旋转编码器、压力传感器与处理器连接。为了采集大变形柔性铰链转角图像，所述测试仪还包括CXD摄像头。所述CXD摄像头设置在固定部、自由部的上方。自由部通过顶杆的作用下产生旋转运动，并通过压力传感器对转角特性进行测量。大变形柔性铰链所转过的角度可通过安装在转轴下端的旋转编码器来获得，压力传感器测得的力乘以距离便是施加到大变形柔性铰链上的力矩。本实用新型通过压力传感器和处理器等空间数据采集实现了大变形柔性铰链转角特性测试仪。通过对不同结构参数和材料类型的大变形柔性铰链的转角特性进行测试， 验证并进一步修正了理论分析的结果，为基于大变形柔性铰链的精密机械和微机械的设计提供了可靠的依据。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。[0011]

图1为本实用新型结构示意图。图2为本实用新型图1中A部扭转装置结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，大变形柔性铰链转角特性测试仪包括固定柔性铰链一端的固定部 1和放置柔性铰链另一端的自由部2，所述固定部1、自由部2左右分布。如图1中A部，即图2所示，所述自由部2的左端设置有转轴3，转轴3上连接有旋转编码器6，在其右端，放置柔性铰链的端面上设置有压力传感器4，所述旋转编码器6、压力传感器4与电路板7上的处理器连接。在测试过程中，大变形柔性铰链的固定部1被夹持固定住，而自由部2通过顶杆5 的作用下产生旋转运动，并通过压力传感器4对转角特性进行测量。由于转动过程中压力传感器4的测力面始终垂直于大变形柔性铰链的自由部2， 因此压力传感器4测得的力乘以距离便是施加到大变形柔性铰链上的力矩。而大变形柔性铰链所转过的角度可通过安装在转轴下端的旋转编码器来获得。由于所要测量的是大变形柔性铰链的转角与所受到的力矩之间的对应关系，因而不能采用通常惯用的时域数据采样，而应该采用以角度为变量的空域数据采样，即以旋转编码器6输出的脉冲信号作为数据采样的触发信号，而旋转编码器6每产生一个脉冲所转过的角度是固定不变的，所以称为等空间数据采样。所采集的数据经过上位机软件处理后可获得大变形柔性铰链的转角特性曲线。大变形柔性铰链转角特性测试仪的数据采集是基于处理器来实现的，处理器可采用MSP430单片机。压力传感器4数据经运算放大器放大后送入MSP430的P6 口，数据采集的A/D转换采用其片内自带的12位A/D进行处理。旋转编码器可采用360线单脉冲输出型旋转编码器，每转过1°发出一个脉冲信号。由于旋转编码器6的信号来源于光电管，且为标准信号，因此直接连接至MSP430的Pl 口，当旋转编码器脉冲信号到达时，系统响应中断请求，并对P6 口的数据进行采集，采集后的数据经MAX232串行通信模块送入上位机进行处理。为了采集大变形柔性铰链转角图像，所述测试仪还包括CXD摄像头8。CXD摄像头 8设置在固定部1、自由部2的上方对大变形柔性铰链进行拍照。测试仪的上位机数据处理软件分为两部分，一部分是转角特性数据的处理，第二部分是高清CCD摄像头8所采集的大变形柔性铰链转角图像的处理，其中的图像处理可在实验结束后脱机运行。由于CXD摄像头是通过USB连接到上位机，因此其触发信号也必须由上位机来发出，上位机在接收数据的过程中，对数据个数进行计数，做到旋转编码器每产生5个脉冲(即发生5°的扭转角)，给摄像头发出一个采集触发脉冲，使之拍一张照片。上位机程序采用面向对象的开发工具VB6实现，通过串行通讯控件MSComm与下位机程序进行通信。将MSP430单片机所采集的数据经过处理后保存为数据文件，同时以实时曲线的形式在程序界面上显示出来。图像处理软件的主要功能是对高分子材料大变形柔性铰链在弯曲过程中中性层的变化进行分析，以及对金属材料大变形柔性铰链的弯曲中心位置变化做分析，为基于大变形柔性铰链的精密机械和微机械的设计提供了可靠的依据。[0023] 上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种大变形柔性铰链转角特性测试仪，其特征在于包括固定柔性铰链一端的固定部 (1)和放置柔性铰链另一端的自由部O)，所述固定部(1)、自由部( 左右分布；所述自由部(2)的左端设置有转轴(3)，转轴C3)上连接有旋转编码器(6)，在其右端，放置柔性铰链的端面上设置有压力传感器G)，自由部( 右端下方还设置有顶杆(5)，所述旋转编码器 (6)、压力传感器(4)与处理器连接。
2.根据权利要求1所述的大变形柔性铰链转角特性测试仪，其特征在于所述测试仪还包括CXD摄像头(8)，所述CXD摄像头(8)设置在固定部(1)、自由部O)的上方。
专利摘要本实用新型公开了一种大变形柔性铰链转角特性测试仪，其包括固定柔性铰链一端的固定部(1)和放置柔性铰链另一端的自由部(2)，所述自由部(2)的左端设置有转轴(3)，转轴(3)上连接有旋转编码器(6)，在其右端，放置柔性铰链的端面上设置有压力传感器(4)，自由部(2)右端下方还设置有顶杆(5)，所述旋转编码器(6)、压力传感器(4)与处理器连接，自由部(2)通过顶杆(5)的作用下产生旋转运动，并通过压力传感器(4)对转角特性进行测量。所转过的角度可通过安装在转轴下端的旋转编码器(6)来获得，压力传感器(4)测得的力乘以距离便是施加到大变形柔性铰链上的力矩。
文档编号G01B11/16GK202221406SQ20112029305
公开日2012年5月16日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者周自强, 沈世德, 马文斌 申请人:常熟理工学院