一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法技术

本发明专利技术公开了一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法，属于黏附性能测试技术领域。实验平台由移动平台，发射装置、黏附装置以及采集装置组成，使用可调节气缸作为发射装置对加载配重块的黏附单元提供一定的速度，使其在低摩擦的滑轨上进行直线运动，最终与固定于滑轨末端的黏附目标发生黏附。在整个实验过程中通过激光位移传感器、力传感器及高速摄像机获取整个过程中黏附单元的速度和加速度，黏附过程中的接触力以及黏附面积的变化，进而获取黏附单元的动态黏附性能并对其性能进行评价。本实验平台可以将两个传感器及高速摄像机进行同步触发，并将采集到的信号进行同步，获得黏附单元更加准确全面的动态黏附性能。附单元更加准确全面的动态黏附性能。附单元更加准确全面的动态黏附性能。

【技术实现步骤摘要】
一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法


[0001]本专利技术涉及黏附性能测试
，更具体的说是涉及一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法。

技术介绍

[0002]随着科技进步和产业升级，黏附单元在机械、医疗、航空航天等领域中有了更加广泛的应用，其中获取黏附单元的黏附性能是发挥其优异作用的前提和关键。但是目前对黏附单元的实验主要以静态和准静态为主，由力传感器和高速摄像机进行单一测试实验，这种实验只能获取黏附单元对作用目标在静态和准静态下的单一性能。而黏附单元在动态下的黏附性能与静态或准静态相比存在着较大差异，单纯凭借静态或准静态实验下测试的黏附性能无法更好地指导黏附单元在实际环境下的应用，存在着安全隐患和漏洞。因此，为了弥补动态黏附实验测试这一空白，充分发挥黏附单元优异的黏附性能，更好的在各个领域对其进行使用，设计一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法来准确测试黏附单元在动态黏附工况下的性能是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种动态黏附性能测试实验平台及实验方法，能够高效准确地完成对黏附单元的动态黏附性能的测试。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一方面，本专利技术提供了一种动态黏附性能测试实验平台，由移动平台，发射装置，黏附装置以及采集装置组成；
[0006]所述移动平台包括滑轨和滑块，所述滑块滑动设置在所述滑轨中；
[0007]所述发射装置固定在所述滑轨一端，所述发射装置用于给所述黏附装置提供不同的初始速度和加速度；
[0008]所述黏附装置包括黏附单元、调节单元、黏附目标；所述调节单元设置在所述滑块上，所述调节单元用于改变所述黏附单元的质量和角度；所述黏附单元固定在所述调节单元上；所述黏附目标设置在所述滑轨的另一端；
[0009]所述采集装置用于采集所述黏附单元动态黏附过程中的黏附参数，所述采集装置包括速度采集单元、图像采集单元，所述黏附目标、所述速度采集单元和所述图像采集单元依次设置；所述速度采集单元用于标定所述黏附单元动态接触处所述黏附目标前的速度和加速度并记录整个测试过程中的接触位移；所述图像采集单元用于记录所述黏附单元动态黏附过程中在所述黏附目标上形成的接触图像。
[0010]优选的，所述发射装置采用可调节气缸，通过调节气缸内的气压和压缩距离为黏附单元和滑块提供不同的初速度和加速度来进行实验。
[0011]优选的，所述调节单元包括质量调节单元和方向调节单元。通过质量调节单元可以对不同质量下黏附材料的动态黏附性能进行测试。
[0012]优选的，所述方向调节单元包括夹具、两个微型伺服电机、两个蜗杆、两个涡轮、旋转板；所述夹具固定于所述滑块上，所述两个微型伺服电机内嵌在所述夹具内，每个所述微型伺服电机通过联轴器与一组所述蜗杆和所述涡轮连接，所述旋转板位于所述两个涡轮中间，通过涡轮转动带动旋转板的旋转，该结构可以通过驱动电机使蜗轮蜗杆旋转从而调整旋转板角度，以便测试不同角度下黏附单元的黏附性能。
[0013]优选的，所述速度采集单元包括激光位移传感器、反光贴；所述激光位移传感器固定在靠近所述黏附目标一侧，所述反光贴粘贴于所述质量调节单元上。激光位移传感器与反光贴共同作用来标定动态接触前的黏附单元的速度和加速度并记录整个过程中的接触位移。
[0014]优选的，所述图像采集单元包括LED灯带和高速摄像机，所述LED灯带嵌入在所述黏附目标的四周，所述高速摄像机固定于所述黏附目标后方并聚焦于所述黏附目标上。通过嵌入的LED灯带提供足够光线使黏附单元在黏附单元的黏附部分呈现亮斑，更好地获取动态黏附过程中的黏附面积和黏附边界。
[0015]优选的，所述采集装置还包括三维力传感器，所述三维力传感器固定在所述滑块上方，用于测试整个实验过程中的法向接触力和切向接触力。
[0016]另一方面，本申请提供了一种动态黏附性能测试实验方法，所述实验方法应用于上述一种动态黏附性能测试实验平台，所述实验方法包括以下步骤：
[0017]步骤1、对实验平台进行预实验；
[0018]步骤2、将所述黏附单元固定在所述夹具上，根据实验需求设置所述发射装置和所述调节单元的运行参数；
[0019]步骤3、将所述度采集单元、所述图像采集单元、所述三维力传感器同步触发；
[0020]步骤4、拉开所述黏附单元与所述黏附目标，启动所述发射装置，使所述滑块带动所述黏附装置弹射，并在所述滑轨上进行直线运动，最终使得所述黏附装置与所述黏附目标发生动态黏附接触；
[0021]步骤5、改变所述发射装置和所述调节单元的运行参数，并重复步骤4，获取所述黏附装置在不同运行参数下的黏附状态，得到所述黏附装置的动态黏附性能。
[0022]优选的，所述预实验包括：所述三维力传感器的标定、所述滑轨的摩擦系数的标定、对所述高速摄像机的调焦、所述夹具位置的调整。
[0023]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种动态黏附性能测试实验平台和实验方法，具有以下有益效果：
[0024](1)本专利技术的实验平台可以在不更换设备的情况下对黏附单元进行不同速度和加速度、不同质量以及不同角度的全面动态黏附实验，通过实验平台中的三种测试装置更加有效且精确的获得黏附单元在动态黏附工况下的性能；
[0025](2)可调节气缸作为实验过程中的唯一动力来源，避免了外界因素的干扰，并且可以通过调节气缸内部气压值以及气缸的伸缩行程，使黏附装置具有不同的速度和加速度，对不同情况下的动态黏附性能进行实验测试；
[0026](3)使用滑轨和滑块配合充当黏附单元的移动路径和移动平台，保证了黏附单元的直线运动并减小摩擦力对实验过程的影响；
[0027](4)在滑块上通过附加不同质量的配重块赋予黏附单元质量，用来模拟不同质量
物体的动态黏附过程，进而获得更为精准的黏附单元的动态黏附特性；
[0028](5)鉴于动态黏附过程时间极短，使用三维力传感器，可以准确输出黏附单元在整个动态黏附过程中的法向接触力和切向接触力；
[0029](6)作为力传感器与黏附单元的连接部分
‑
夹具，由3D打印技术一体制造，保证了实验所需的强度，夹具中嵌入了微型伺服电机和涡轮蜗杆机构，通过伺服电机的驱动带动蜗杆转动，从而使涡轮带动旋转板旋转倾斜一定的角度，达到无极调节旋转角度的目的，使固定在旋转板上的黏附单元可以以不同角度对黏附目标进行动态黏附，节约了实验时间和实验成本；
[0030](7)配重块上方固定的反光贴与激光位移传感器配合使用来测量黏附装置在整个实验过程中的速度和加速度变化，在实验开始前使用激光位移传感器对滑轨和滑块之间的摩擦力进行标定，减小摩擦力对实验的影响。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术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，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态黏附性能测试实验平台，其特征在于，由移动平台，发射装置、黏附装置以及采集装置组成；所述移动平台包括滑轨和滑块，所述滑块滑动设置在所述滑轨中；所述发射装置固定在所述滑轨一端，所述发射装置用于给所述黏附装置提供不同的初始速度和加速度；所述黏附装置包括黏附单元、调节单元、黏附目标；所述调节单元设置在所述滑块上，所述调节单元用于改变所述黏附单元的质量和角度；所述黏附单元固定在所述调节单元上；所述黏附目标设置在所述滑轨的另一端；所述采集装置用于采集所述黏附单元动态黏附过程中的黏附参数，所述采集装置包括速度采集单元、图像采集单元，所述黏附目标、所述速度采集单元和所述图像采集单元依次设置；所述速度采集单元用于标定所述黏附单元动态接触所述黏附目标前的速度和加速度并记录整个测试过程中的接触位移；所述图像采集单元用于记录所述黏附单元动态黏附过程中在所述黏附目标上形成的接触图像。2.根据权利要求1所述的一种动态黏附性能测试实验平台，其特征在于，所述发射装置采用可调节气缸。3.根据权利要求1所述的一种动态黏附性能测试实验平台，其特征在于，所述调节单元包括质量调节单元和方向调节单元。4.根据权利要求3所述的一种动态黏附性能测试实验平台，其特征在于，所述方向调节单元包括夹具、两个微型伺服电机、两个蜗杆、两个涡轮、旋转板；所述夹具固定于所述滑块上，所述两个微型伺服电机内嵌在所述夹具内，每个所述微型伺服电机通过联轴器与一组所述蜗杆和所述涡轮连接，所述旋转板位于所述两个涡轮中间。5.根据权利要求3所述的一种动态黏附性能测试实验平台，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，袁清松，翁志远，姜琦骏，姚俊升，张沛清，戴振东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：