機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置製造方法
2023-10-31 09:37:52 1
機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，涉及高速攝像領域。包括觸發模塊，所述觸發模塊連接高速攝像機，當機械傳動系統高頻碰撞時，所述觸發模塊根據機械傳動系統碰撞物體的應變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機發送觸發信號，控制高速攝像機對高頻碰撞進行拍攝。
【專利說明】機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及聞速攝像領域，尤其涉及一種機械傳動系統聞頻碰撞的超聞速光電攝影系統測試裝置。
【背景技術】
[0002]制動器內齒與外齒之間碰撞最高可達到幾百赫茲，其變形的變化幅度較大，小的可能僅有Iym,大的也可能達到l-10mm。
[0003]同時，由於外齒和內齒等又是在2000rpm-6000rpm中變速運行，且外齒與內齒之間存在相對運動(來回碰撞)，要捕獲其碰撞過程及變形的詳細信息，非常困難，已成為我國該領域的一大難題，迫切需要予以解決。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置。
[0005]為了實現本實用新型的上述目的，本實用新型提供了一種機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，包括觸發模塊，所述觸發模塊連接高速攝像機,當機械傳動系統高頻碰撞時,所述觸發模塊根據機械傳動系統碰撞物體的應變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機發送觸發信號，控制聞速攝像機對聞頻碰撞進行拍攝。
[0006]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，包括:所述觸發模塊為應變觸發模塊，所述應變觸發模塊包括應變片和應變觸發電路，機械傳動系統的內齒和外齒之間的非碰撞部位設置應變片，所述應變片與應變觸發電路電連接，由應變片發送應變觸發信號給應變觸發電路，應變觸發電路連接高速攝像機，由應變觸發電路控制高速攝像機對機械傳動系統的內齒和外齒的高頻碰撞進行拍攝。
[0007]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，機械傳動系統的內齒和外齒之間的內齒處放置應變片。
[0008]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，所述應變觸發電路包括:應變力觸發模塊，其中應變力觸發模塊包括壓電傳感器、運算放大器、比較器、固定電阻和可調電位器，所述壓電傳感器連接運算放大器，經過放大器放大到一定信號幅度，運算放大器實現前端微弱信號的前置放大；所述運算放大器連接比較器，所述固定電阻和可調電位器並聯之後連接高速比較器輸入端。
[0009]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，所述觸發模塊為位移觸發轉換模塊，所述位移觸發轉換模塊包括位移檢測模塊、觸發轉換電路和第一控制電路，
[0010]所述位移檢測模塊安裝在所述機械傳動系統的內齒和外齒之間的非碰撞部位，所述位移檢測模塊用於檢測所述內齒和外齒之間的位移並將所述位移信號傳輸給所述觸發轉換電路，所述觸發轉換電路將位移信號轉換為電信號並傳輸給第一控制電路，由第一控制電路對聞速攝像機進行控制。
[0011]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，所述觸發模塊為電流觸發模塊，所述電流觸發模塊包括應變片、電流觸發電路和第二控制電路，
[0012]所述電流觸發電路連接應變片，由應變片對電流觸發電路發送應變信號,所述電流觸發電路將所述應變信號轉換為電流信號並發送給第二控制電路，所述第二控制電路對聞速攝像機進行控制。
[0013]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，所述機械傳動系統包括:電動機、聯軸器、傳動軸、凸輪、夕卜齒和內齒；
[0014]所述電動機帶動聯軸器，控制傳動軸工作，傳動軸連接凸輪，凸輪控制外齒和內齒進行衝擊碰撞。
[0015]所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，優選的，還包括:信息處理裝置，所述信息處理裝置連接高速攝像機主機，高速攝像機拍攝的碰撞圖像由信息處理裝置進行圖像處理，
[0016]綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0017]運用本實用新型監測機械傳動系統的高頻碰撞過程:通過直接拍攝外齒與內齒之間的碰撞過程，準確獲得外齒與內齒間的變形大小、碰撞位置以及邊界條件等重要碰撞信息，為研究獲取傳動系統的碰撞變形和破壞機理，解決高速旋轉條件下的傳動系統的高頻碰撞問題提供行之有效的，簡單可靠的方法，並促進新一代的機械傳動系統的設計開發和促進具有實用價值的超高速光電攝影測試系統。
[0018]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是本實用新型機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置高速光電攝影測試系統原理框圖；
[0022]圖3是本實用新型機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置應變力觸發模塊的壓電傳感器結構；
[0023]圖4是本實用新型機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置應變力觸發模塊的前置放大電路結構；
[0024]圖5是本實用新型機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置應變力觸發模塊的比較器結構。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0026]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附
圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0027]在本實用新型的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0028]本實用新型公開了一種可測試機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，利用超高速光電攝影測量系統，通過直接機械傳動系統的碰撞過程，從而準確的獲得外齒與內齒間的變形大小、碰撞位置以及邊界條件等重要碰撞信息，為研究獲取傳動系統的碰撞變形和破壞機理，解決高速旋轉條件下的傳動系統的高頻碰撞問題提供行之有效的，簡單可靠的方法，並促進新一代的機械傳動系統的設計開發和促進具有實用價值的超高速光電攝影測試系統。
[0029]如圖1所示，通過外齒與內齒碰撞系統可以實現不同能量和不同頻率的碰撞過程的模擬，通過超高速攝像機測試系統從多個測點同時準確記錄傳動系統在高速旋轉並伴隨著速度波動條件下的來回高頻碰撞過程，及碰撞位置和衝擊頻率等信息。
[0030]外齒與內齒碰撞試驗系統:外齒與內齒碰撞試驗臺架如圖2所示。該試驗臺架電機通過聯軸節驅動安裝在軸端部的多線程凸輪旋轉，凸輪旋轉一周，衝擊擺杆與外齒實現多次碰撞，然後通過變頻電機可以調整碰撞頻率。通過多線程凸輪與變頻電機相結合、使用不同模數齒的方式，滿足了不同碰撞能量、不同碰撞頻率的多工況要求。
[0031]超高速攝像系統觸發脈衝的電平要求為5V的TTL電平，其低電平為0.Sv以下，高電平為2v以上，所以要觸發超高速攝像系統需要前端觸發模塊常態時輸出為0.Sv以下的低電平，在正常觸發時輸出至少2v的高電平。因為採用圖3所示的壓電傳感器輸出的信號幅度較小，只有毫伏量級，需要經過放大器放大到一定信號幅度，然後由比較器將放大後的模擬信號與參考電壓比較產生一個滿足5V的TTL電平標準的脈衝。
[0032]放大電路如圖4所示，採用高共模抑制比的儀表運算放大器實現前端微弱信號的前置放大，通過調節增益電阻Rg可以實現對輸入信號上百倍的放大，從而將壓電傳感器輸出信號放大到數百毫伏量級。
[0033]將上述放大後的信號轉換為TTL電平具體電路如圖5所示，採用高速比較器實現。參考電壓經固定電阻Rl和可調電位器分壓後接入比較器輸入端(IN-)，通過調節可調電位器R2可以設置比較器一端的輸入參考電壓，當施加在比較器另一端(IN+)的Vratl信號電壓高於該參考電壓時，比較器輸出信號S_trig為高電平(5V)，實現對超高速攝像系統系統的觸發；當Vtjutl輸出電壓低於該參考電壓時，比較器輸出信號S_trig為低電平(0V)，不能觸發超聞速攝像系統。[0034]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0035]儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，包括觸發模塊，所述觸發模塊連接高速攝像機，當機械傳動系統高頻碰撞時，所述觸發模塊根據機械傳動系統碰撞物體的應變力變化、碰撞物體之間的位移變化以及碰撞物體之間的電流三者之一向高速攝像機發送觸發信號，控制高速攝像機對高頻碰撞進行拍攝。
2.根據權利要求1所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，包括:所述觸發模塊為應變觸發模塊，所述應變觸發模塊包括應變片和應變觸發電路，機械傳動系統的內齒和外齒之間的非碰撞部位設置應變片，所述應變片與應變觸發電路電連接，由應變片發送應變觸發信號給應變觸發電路，應變觸發電路連接高速攝像機，由應變觸發電路控制高速攝像機對機械傳動系統的內齒和外齒的高頻碰撞進行拍攝。
3.根據權利要求2所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，機械傳動系統的內齒和外齒之間的內齒處放置應變片。
4.根據權利要求2所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，所述應變觸發電路包括:應變力觸發模塊，其中應變力觸發模塊包括壓電傳感器、運算放大器、比較器、固定電阻和可調電位器，所述壓電傳感器連接運算放大器，經過放大器放大到一定信號幅度，運算放大器實現前端微弱信號的前置放大；所述運算放大器連接比較器，所述固定電阻和可調電位器並聯之後連接高速比較器輸入端。
5.根據權利要求1所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，所述觸發模塊為位移觸發轉換模塊，所述位移觸發轉換模塊包括位移檢測模塊、觸發轉換電路和第一控制電路， 所述位移檢測模塊安裝在所述機械傳動系統的內齒和外齒之間的非碰撞部位，所述位移檢測模塊用於檢測所述內齒和外齒之間的位移並將所述位移信號傳輸給所述觸發轉換電路，所述觸發轉換電路將位移信號轉換為電信號並傳輸給第一控制電路，由第一控制電路對聞速攝像機進行控制。
6.根據權利要求1所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，所述觸發模塊為電流觸發模塊，所述電流觸發模塊包括應變片、電流觸發電路和第二控制電路， 所述電流觸發電路連接應變片，由應變片對電流觸發電路發送應變信號，所述電流觸發電路將所述應變信號轉換為電流信號並發送給第二控制電路，所述第二控制電路對高速攝像機進行控制。
7.根據權利要求1所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，所述機械傳動系統包括:電動機、聯軸器、傳動軸、凸輪、夕卜齒和內齒； 所述電動機帶動聯軸器，控制傳動軸工作，傳動軸連接凸輪，凸輪控制外齒和內齒進行衝擊碰撞。
8.根據權利要求1所述機械傳動系統高頻碰撞的超高速光電攝影系統測試裝置，其特徵在於，還包括:信息處理裝置，所述信息處理裝置連接高速攝像機主機，高速攝像機拍攝的碰撞圖像由信息處理裝置進行圖像處理。
【文檔編號】G01C11/00GK203550950SQ201320693848
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】邵毅敏, 江禹生, 李澤仁, 溫偉峰, 殷雷, 劉曉明, 暢裡華, 陳韜, 仲元紅, 鄧未 申請人:重慶大學, 中國工程物理研究院流體物理研究所