一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置的制作方法

1.本发明涉及鞋类静态防滑性能试验机技术领域，特别是涉及一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置。


背景技术：

2.鞋类静态防滑性能试验机是用于测量鞋类外底、鞋跟或相关外底材料静态防滑性能的仪器，用于鞋类外底、鞋跟或相关外底材料在规定的负荷及水平拉动速度下的静态摩擦系数的测定。鞋类静态防滑性能试验机广泛应用于鞋类外底、鞋跟或相关外底材料检测机构、生产企业等行业实验室，在用的鞋类静态防滑性能试验机有较大数量。鞋类静态防滑性能试验机广泛应用于鞋类生产企业、科研院所的鞋类外底、鞋跟或相关外底材料测试工作。
3.鞋类静态防滑性能试验机主要由控制面板(含显示器)、拉动杆(含测力传感器)、试样夹具、摩擦面板和底座五部分组成(如图1所示)。试验时，将规定的试样水平放置于标准要求的摩擦面板上，试样待测面朝下，施加一定的负荷，用水平拉动的方法以一定的速度拉动试样，测出其最大拉力，并计算静态摩擦系数，以测量试样的静态防滑性能。
4.水平拉动速度是鞋类静态防滑性能试验机的主要技术参数，水平拉动速度的准确度直接影响到鞋类材料物理性能，进而影响到鞋类质量、用户体验和企业效益。为了保证鞋类静态防滑性能试验机水平拉动速度的准确度需要对鞋类静态防滑性能试验机的水平拉动速度进行测量。
5.基于此，本发明设计了一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置，能够在测量装置对试验机的水平速度实现全过程非接触式测量，并且通过更加精准的分体式传感器对鞋底夹具的运动距离和时长进行测量，并且数据实时管理，实验更加精准。
7.本发明是这样实现的：一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置，包括：
8.鞋类防滑性能试验机包括试验机底座、机体控制器、拉动杆、鞋底夹具和摩擦面板，所述拉动杆连接在机体控制器和鞋底夹具之间，所述摩擦面板水平固定在试验机底座上，所述鞋底夹具水平滑设在摩擦面板上；
9.其特征在于，速度校准装置包括：
10.分体式传感器，包括感应套筒和位移杆，所述位移杆不接触的插设在感应套筒内，
11.所述感应套筒水平的稳定安置在升降支架上，所述位移杆水平的锁紧安装在鞋底夹具外侧，所述位移杆沿水平方向滑设在应套筒内，所述感应套筒和位移杆的轴线与鞋底夹具的水平滑动路径在同一水平面上重合；
12.数据处理器，其上设置了显示屏，所述数据处理器与显示屏数据连接，所述数据处
理器还与分体式传感器数据连接。
13.进一步地，所述数据处理器和显示屏与外接电源电连接。
14.进一步地，所述感应套筒为感应器的中空圆筒，所述位移杆为感应铁芯。
15.进一步地，所述升降支架为升降三脚架，所述分体式传感器通过螺栓锁紧在升降支架顶部。
16.进一步地，所述感应套筒和位移杆的水平轴线为同一直线。
17.本发明的有益效果是：1、本发明基于分体式传感器，通过测量装置的结构设计，使测量装置对试验机的水平速度实现全过程非接触式测量，避免试验机和监测装置的相互干扰，本装置测量环境更加简洁，互相不影响，鞋类静态防滑性能试验机不受速度校准装置的影响，速度校准装置也不会影响鞋类静态防滑性能试验机的正常测试状态；
18.2、通过分体式传感器的位移杆和感应套筒的测量，使得每次位移数据都有准确的记录，数据处理器采用高准确度的谐振器能够确保运动状态计时的准确性，通过对试验机拉动杆的水平位移和水平拉动时间的实时测量，并进行实时数据处理以实现试验机水平拉动速度的实时测量，并且不再使用秒表进行测量，而是精准的时间点记录，确保时间准确，从而使速度测量更加精准；
19.3、本装置不是测量的一段长距离的平均速度，而是每个时间点上的拉动杆的瞬时速度，还能够对多个不同位移的瞬时速度都进行精准记录，使得本装置能够获得更精准的数据波形，能够对鞋类静态防滑性能试验机进行更有效的速度数据分析。
附图说明
20.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明原理示意图；
23.图3为本发明分体式传感器示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1-试验机底座，11-机体控制器，12-拉动杆，13-鞋底夹具，14-摩擦面板，2-分体式传感器，21-感应套筒，22-位移杆，3-数据处理器，31-显示屏，4-升降支架。
具体实施方式
26.请参阅图1至3所示，本发明提供一种技术方案：一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置，包括：
27.鞋类防滑性能试验机包括试验机底座1、机体控制器11、拉动杆12、鞋底夹具13和摩擦面板14，所述拉动杆12连接在机体控制器11和鞋底夹具13之间，所述摩擦面板14水平固定在试验机底座1上，所述鞋底夹具13水平滑设在摩擦面板14上；
28.速度校准装置包括：
29.分体式传感器2，包括感应套筒21和位移杆22，所述位移杆22不接触的插设在感应套筒21内，
30.所述感应套筒21水平的稳定安置在升降支架4上，所述位移杆22水平的锁紧安装在鞋底夹具13外侧，所述位移杆22沿水平方向滑设在应套筒21内，所述感应套筒21和位移
杆22的轴线与鞋底夹具13的水平滑动路径在同一水平面上重合；
31.数据处理器3，其上设置了显示屏31，所述数据处理器3与显示屏31数据连接，所述数据处理器3还与分体式传感器2数据连接，能够在测量装置对试验机的水平速度实现全过程非接触式测量，并且通过更加精准的分体式传感器对鞋底夹具的运动距离和时长进行测量，数据实时管理，实验更加精准。
32.其中，数据处理器3和显示屏31与外接电源电连接，外部供电；
33.感应套筒21为感应器的中空圆筒，所述位移杆22为感应铁芯，能够精准的进行位移测量，速度快，精度高；
34.所述升降支架4为升降三脚架，所述分体式传感器2通过螺栓锁紧在升降支架4顶部，便于对不同高度的鞋类防滑性能试验机进行测量；
35.感应套筒21和位移杆22的水平轴线为同一直线，便于互不影响的对鞋底夹具13的速度测量操作，并且能够精准测量位移数据，还能互相没有力的干涉；
36.数据处理器3内还设置了晶体谐振器，便于对时间和采样周期进行设定和记录，从而提高计时的灵活性，还能准确的进行计时。
37.在本发明的一个具体实施例中：
38.现有的鞋类静态防滑性能试验机水平拉动速度的测量方法有三种：方法一：在试样水平拉动过程中起始和终点位置作标记，使用位移计量器具对起始和终点位置的位移进行测量，并用秒表等计时计量器具记录起始和终点的时刻，计算试样水平拉动的平均速度v；方法二：将拉绳式位移传感器等位移计量器具与拉动杆12联接，试验机试验时通过拉动杆12带动位移计量器具测量端一起运动以实现位移的实时测量，并用秒表等计时计量器具记录时间，计算试样水平拉动的平均速度；第三种方法是：将带滚轮的转速表通过滚轮凹槽与试验机的拉杆联接，试验机试验时通过拉动杆带动滚轮一起转动，通过滚轮的线速度进行计算，实现试验机水平拉动速度的实时测量；
39.本发明实施例通过提供一种鞋类防滑性能试验机的水平拉动速度校准装置，本发明所遇到的技术问题是：
40.1、第一种方法中，所采用的测量方法属于间接测量方法，在位移和时间的测量方面，人为因素影响过大，数据难以控制，数据处理的工作量较大，准确度较低，效率低下；2、第二种方法中，所测得的水平拉动速度是一段整体的位移区间内的平均速度，不能真实反映试验机试验时的实时速度波动，无法对试验机试验时的多个瞬时速度进行测量；3、第三种方法中，滚轮与拉动杆进行滚动接触式联接，两者之间可能产生相对滑动，从而影响了水平拉动速度的测量精度；4、第二种方法和第三种方法中，拉绳式位移传感器等位移计量器具或带滚轮的转速表与拉动杆联接属于接触式联接，是将计时装置与拉力杆12或者鞋底夹具13进行动作联动，这样的结构会对拉动杆产生作用力进而影响水平拉力的大小，不利于水平拉力的控制，进而影响鞋类静态防滑性能的测试结果，且此种测量方式下，试验机所处的试验状态与实际使用状态不一致，并且计时装置也会被鞋类静态防滑性能试验机影响，计时也会发生误差。
41.实现了的技术效果为：1、本发明基于分体式传感器2，通过测量装置的结构设计，使测量装置对试验机的水平速度实现全过程非接触式测量，避免试验机和监测装置的相互干扰，本装置测量环境更加简洁，互相不影响，鞋类静态防滑性能试验机不受速度校准装置
的影响，速度校准装置也不会影响鞋类静态防滑性能试验机的正常测试状态，确保在原始的运行状态下对鞋类静态防滑性能试验机的速度进行检测；
42.2、通过分体式传感器2的感应套筒21和位移杆22之间的配合，当位移发生时会精准的监测到位移距离，使得每次位移发生时都有准确的位移记录，能够确保运动状态计时的准确性，并且进行多频次的实时测量，能够计算瞬时速度，能够对不同位移的速度进行波形记录和分析，通过对试验机拉动杆12的水平位移和水平拉动时间的实时测量，并进行实时数据处理以实现试验机水平拉动速度的实时测量，并且不再使用秒表进行测量，而是精准的时间点记录，确保时间准确，从而使速度测量更加精准。
43.本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
44.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
45.本发明在制作时，先取用常规的鞋类静态防滑性能试验机作为被测试的设备，需要测试哪台设备就将本装置与哪台设备进行对接；
46.在鞋类静态防滑性能试验机的鞋底夹具13外侧端固定安装位移杆22，位移杆22为分体式传感器2的会发生位移的一端，属于常用装置，外购可获得，本实施例选用dug20系列的分体式lvdt位移传感器；
47.鞋底夹具13的外端为图1中的右侧面，在鞋底夹具13的外侧面水平的通过螺纹锁紧一个位移杆22，如图3所示位移杆22与鞋底夹具13的连接端设置了螺纹，用于安装对接，确保位移杆22水平并且与感应套筒21同轴线，并且位移杆22和感应套筒21的轴线还与鞋底夹具13的行进方向相同，鞋底夹具13的行进方向在图1中为左右方向被拉动杆12水平的拉扯平滑移动；
48.然后在试验机底座1外部架设升降支架4，升降支架4为常规的三脚架，能够在任意高度进行升降和高度定位，并且通过三角支架进行稳定的支撑，在升降支架4顶部安装分体式传感器2，分体式传感器2需要通过升降支架4调节至与鞋底夹具13在同一高度的同一水平面上，分体式传感器2上，这两个分体式的传感器两端发生位移时，测量有可靠性高，响应速度快，测量精度高，灵敏度高等优点，能够为水平位移的精确测量提供保障。
49.然后再安装数据处理器3，数据处理器3采用型号为stm32f103c8t6的器件，并且连接了显示屏31，内部还安装了转接电源，以及石英晶体的高精度晶体谐振器，晶体谐振器频率为22.1184mhz，用于处理数据和记录时间频率。
50.将数据处理器3与分体式传感器2和显示屏31进行数据连接。
51.本发明在使用时，先取用常规的鞋类静态防滑性能试验机作为被测试的设备，需要测试哪台设备就将本装置与哪台设备进行对接；
52.在鞋类静态防滑性能试验机的鞋底夹具13外侧端固定安装位移杆22，位移杆22为分体式传感器2的会发生位移的一端，属于常用装置，外购可获得，本实施例选用dug20系列的分体式lvdt位移传感器；
53.鞋底夹具13的外端为图1中的右侧面，在鞋底夹具13的外侧面水平的通过螺纹锁紧一个位移杆22，如图3所示位移杆22与鞋底夹具13的连接端设置了螺纹，用于安装对接，确保位移杆22水平并且与感应套筒21同轴线，并且位移杆22和感应套筒21的轴线还与鞋底夹具13的行进方向相同，鞋底夹具13的行进方向在图1中为左右方向被拉动杆12水平的拉
扯平滑移动；
54.然后在试验机底座1外部架设升降支架4，升降支架4为常规的三脚架，能够在任意高度进行升降和高度定位，并且通过三角支架进行稳定的支撑，在升降支架4顶部安装分体式传感器2，分体式传感器2需要通过升降支架4调节至与鞋底夹具13在同一高度的同一水平面上，分体式传感器2上，这两个分体式的传感器两端发生位移时，测量有可靠性高，响应速度快，测量精度高，灵敏度高等优点，能够为水平位移的精确测量提供保障。
55.然后再安装数据处理器3，数据处理器3采用型号为stm32f103c8t6的器件，并且连接了显示屏31，内部还安装了转接电源，以及石英晶体的高精度晶体谐振器，晶体谐振器频率为22.1184mhz，用于处理数据和记录时间频率。
56.将数据处理器3与分体式传感器2和显示屏31进行数据连接。
57.本发明在使用时，先启动分体式传感器2，此时感应套筒21和位移杆22开始工作，感应套筒21对位移杆22的实时位置进行记录，并做为信息进行储存，然后开启数据处理器3，通过数据处理器3对晶体谐振器的时间进行记录的同时，也对分体式传感器2测量的位移数据进行记录，记录一次后，数据处理器3基于采样周期再次发送指令，第二次的对晶体谐振器的瞬时时间进行记录，同时也对感应套筒21与位移杆22之间的位移关系进行记录，通过晶体谐振器记录的两次时间差可以得到时间差，通过两次感应套筒21与位移杆22之间的位移关系，可以得到位移差，就能获得数据处理器3两次数据记录之间的速度；
58.鞋类静态防滑性能试验机一个采样周期的平均v，是通过一些方式得到：数据处理器3第一次对晶体谐振器和分体式传感器2的位移的初始记录为t1和s1，第二次的记录为t2和s2，那么所得到的一个采样周期的速度v＝(s2-s1)/(t2-t1)
59.数据处理器3记录的时间差越短，也就是采样周期越短，得到的速度就越接近瞬间速度，数据处理器3测得的实时数据越多，测得精度也就越高，因此可以获得的速度波形就越连贯，从而精准获得，也可以根据实际情况对速度进行测量，而当机体控制器11不工作时，鞋底夹具13不会被拉动杆12拉扯，鞋底夹具13和位移杆22保持不动，位移就保持不变，速度就算为0。
60.本装置测量精准，采样周期可以根据实际需求随意调节，并且本装置的数据计算没有使用秒表，而是使用了高精度的晶体谐振器来进行记录，从而能够更精准的计算时间差，不再需要人手动计量，也不需要通过机体控制器11联动拉扯，本装置记录更加精准，而距离检测不是使用尺或者转动周长，而是使用直接的高精度的分体式传感器2进行测量，测量数据精准，分体式传感器2在数据处理器3的控制下与晶体谐振器进行联动，根据晶体谐振器的时间频率进行位移测量，能够更高频的测量，效率高，精度高，而且本测量装置与整个鞋类静态防滑性能试验机互相不接触，没有动能变化，能够还原鞋类静态防滑性能试验机的真实操作状态，测量更加精准。
61.本装置不仅是只适用于分体式传感器2，使用红外光电位移传感器或者非接触式的所有位移传感器都可以适用本装置，只是精度和便捷程度不同，根据实际操作可以对分体式传感器2进行替换使用。
62.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的
权利要求所保护的范围内。