[发明专利]接触界面力学及图像信号采集试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验台，尤其是可以同步采集图像信号的力学信号的接触界面力学及图像信号采集试验台。

背景技术

目前，在摩擦学的研究领域，科研工作者希望在采集单一力学信号的同时获取影响摩擦力的其它因素，图像信号成为最佳选择。对接触界面的动态图像观测可以捕捉更多摩擦过程中的瞬变信息。尽管国际上最为先进的美国UMT摩擦磨损试验机可在采集完摩擦力学信号之后对接触界面摄像观测，但其不能在接触过程中同步采集接触面的图像信息。国内尚未有关于可实现同步采集图像信号的力学信号采集试验台的报道。

发明内容

为了解决现有的摩擦试验机不能同时采集力学信号和图像信号的问题，本发明提供一种接触界面力学及图像信号采集试验台，该试验台不仅携带方便，操作简单，而且可以获得接触界面真实三维力信号、扭转强度信号及接触界面图像信号，突破了以往试验台先实验后观测的局限性，可在进行力学实验和采集力学信号的同时观测接触界面，并可测量接触面积大小，保存接触界面的图像信息，这一创新将对深入分析接触过程中力学信号的产生机制及力学变化规律起到有益作用，适合在科研领域进行规模化生产和市场推广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该接触界面力学及图像信号采集试验台包括底座、中间层外壳、上层盖板、力学传感器模块、载物片、紧固装置、吊耳、图像信号模块、光学聚焦元件、上部光介质、半透半反膜、螺钉、下部光介质、照明光源、数据传输模块、力学信号模块、开关电源模块、电源接口、开关按钮、信号传输接口Ⅰ、信号传输接口Ⅱ、薄壁圆桶、切向力检测单元及扭转检测单元；该接触界面力学及图像信号采集试验台设有一个底座，底座的上部向上设有三块水平平行排列的数据传输模块、力学信号模块及开关电源模块，底座的中部固定设有照明光源，照明光源与底座通过螺钉固定连接，照明光源采用LDE-5050三芯高亮芯片，表面阵列排布，形成环形无影光源，照明光源的上方设有一块L形状的光介质，光介质的中部由有一块倾斜放置的半透半反膜分割成上部光介质和下部光介质，上部光介质的一端连接有光学聚焦元件，光学聚焦元件的前方固定设有图像信号模块，底座的上部依次设置有中间层外壳及上层盖板，底座、中间层外壳及上层盖板由螺栓依次贯穿固定，从而保证了每一层之间都是密闭连接，防止了外部光线对实验中观测的图像信号产生干扰；所述底座的侧面设有电源接口、开关按钮、信号传输接口Ⅰ及信号传输接口Ⅱ，所述上层盖板的中间设有一个凸起的力学传感器模块，力学传感器模块及上层盖板通过紧固装置连接，力学传感器模块的顶部设置有可更换的透明的载物片，力学传感器模块的边沿设有吊耳，方便力学传感器模块的安装与更换，所述力学传感器模块有两种功能型号，一种用以测量三维力信号，一种用以测量扭转力矩信号，两者机械尺寸相同。

力学传感器模块内设有薄壁圆桶，用作压力检测单元，薄壁圆桶的表面分布设有BF350-3AA康铜箔电阻应变片，用以测量传感器竖直方向形变量，进而表征竖直方向压力。

三维力传感器模块的切向力检测单元选用FSS1500NST触力传感器，工作力量程为0-1500g，触力传感器在力学传感器模块的四个侧面布置，用以检测水平面内的力学信号。

扭矩传感器模块的扭转检测单元选用XHT86应变式微型静态扭矩传感器，量程0-10 N.M，电路可根据扭转检测单元的应变方向判别扭转力矩的方向。