[实用新型]一种离心式毫牛级微力测试系统

说明书

技术领域

实用新型涉及微力测试系统技术领域，尤其是一种离心式毫牛级微力测试系统。

背景技术

在研究机械化滑移捕集治理农业灾害昆虫过程中，需要测试甲虫、飞蛾、蚂蚁等体型较小昆虫在材料表面的产生的附着力、摩擦力等力学数据时，如果采取以测力传感器为核心部件的常规测试技术及方法，则难以实现毫牛级微力的精确测试。目前公知的测力系统所采用的核心单元是测力传感器，传感器的量程、分辨率直接决定了测力系统的测量范围与测量精度。中国专利CN 1760662A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，具有结构简单、弹性体整体刚度高、有过载保护结构、安全性和可靠性高等优点。但由于该传感器的法向力、切向力的分辨力均是9.8 mN，比较适合测量壁虎等体型较大动物脚掌产生的力，对于甲虫、蚂蚁、飞蛾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CN 100412521C公开了量程为0-1.5N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、昆虫、壁虎爬行时产生的接触力。该三维力传感器的分辨力为1mN，对于蚂蚁等小型昆虫产生的力，测试精度仍旧不能满足要求；在测量昆虫整个附着系统产生的力时，需要若干个该传感器组成阵列，显著提高了测力系统的成本。

目前，针对现有的传感器微力测试系统测量精度不高的问题，市场上出现了不以测力传感器为核心部件的微力测试系统。发明人提交申请了关于一种离心式测微力系统的发明专利（申请号：201210577820.8），该专利包括机座、调速电机、转速控制及显示单元、联轴器、测试平台、可升降连杆和高帧数视频监控系统。该微力测试系统的测量精度在理论上最高可达0 .01mN，能够解决现有测力传感器和测力系统的分辨力低的问题；同时具有结构简单、易操作、测试范围大、分辨力高、应用范围广等优点。但是上述发明专利提及的系统，由于电机和机座为一体结构，电机安装支架采用的是非对称结构，在测量时电机的振动会影响高帧数视频监控系统的采集精度，从而对昆虫的离心运动轨迹的测量产生误差，影响系统的测试准确度。

发明申请人已获授权的实用新型专利ZL201620712022.5涉及的离心式毫牛尺度微力测试系统，该测微力系统包括底座圆盘和调速电机，底座圆盘通过电机支架与调速电机连接，在调速电机的输出轴上设有与底座圆盘平行设置的测试平台，在测试平台的正上方设有视频监控器，底座圆盘的中心位置设有通孔，调速电机置于通孔内，并且在调速电机和通孔之间紧密配合。该测微力系统通过整体结构上的优化改进，可最大限度地消除电机振动对测试结果的影响，能够提高测量的可靠性和稳定性。但是上述实用新型专利提及的测微力系统，用于获取测试对象离心运动半径信息的高帧数视频监控系统在高度调节时，依靠的是连杆之间的通孔，调节的准确度低；此外，固定安装高帧数视频监控系统的连杆与底座直接接触，电机运转时产生的振动在一定程度上传递给高帧数视频监控系统，加重影响高帧数视频监控系统对测试平台图像的采集清晰度，进而制约测试对象离心运动半径信息的准确获取，最终严重影响本测微力系统测量结果的准确性。因此有必要在保持离心式微力测试原理的基础上，对系统的整体结构进一步优化，尤其是优化高帧数视频监控系统的高度调节机构，以便最大限度地提高测量结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种离心式毫牛级微力测试系统，该系统能够准确测试测试昆虫在测试材料表面产生的毫牛级摩擦力、附着力等，具有显著的稳定性和精确度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种离心式毫牛级微力测试系统，其特征在于包括底座，在底座上设置测试平台组件、高帧数视频成像系统组件和电机组件，其中高帧数视频成像系统组件包括置于测试平台组件正上方的高帧数CCD摄像头，高帧数CCD摄像头通过水平设置的高帧数CCD摄像头支架固定，高帧数CCD摄像头支架端部分别通过滚珠丝杠滑块与三组滚珠丝杠丝杆连接，三组滚珠丝杠丝杆绕底座中心均匀分布，每根滚珠丝杠丝杆通过两个滚珠丝杠支杆支撑，滚珠丝杠支杆上下两端均固定。

对上述方案作进一步补充，还包括侧部安全罩和顶部安全罩，其中侧部安全罩为弧形板，侧部安全罩底部与底座固定，侧部安全罩顶部与顶部安全罩连接，侧部安全罩和顶部安全罩围城的空间包围测试平台组件、高帧数视频成像系统组件和电机组件。