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專利名稱：棉花采摘力測量實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實驗測量裝置，尤其涉及一種測量采棉過程中，摘錠與棉花間的相互作用力的棉花采摘力測量實驗裝置。
背景技術(shù)：
我國棉花收獲機械的設(shè)計過程中，多以引進國際先進農(nóng)機企業(yè)的成熟產(chǎn)品為主，核心技術(shù)如對采棉裝置的研制仍然存在壁壘，制約了我國的棉花收獲機械產(chǎn)品的技術(shù)水平，市場競爭力較低。采棉裝置是采棉機械的重要組成部分，其零部件繁多，結(jié)構(gòu)運動復雜，零部件的強度等問題始終存在。采棉裝置中核心部件摘錠直接和棉花接觸，屬于采棉機中易損件。摘取棉花過程中，摘錠與棉花的相互作用力呈一定的規(guī)律，且不同角度，不同方式摘取棉花時受力過程不同，這對摘錠強度剛度設(shè)計均有一定要求。我國在摘錠設(shè)計方面尚缺少相關(guān)實驗數(shù)據(jù)指導。基于以上現(xiàn)狀，設(shè)計一套測取不同采棉狀態(tài)下摘錠與棉花相互作用力的裝置對于研究采棉機采棉機理尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種棉花采摘力測量實驗裝置，該裝置能夠測取不同采棉狀態(tài)下摘錠與棉花之間的相互作用力。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種棉花采摘力測量實驗裝置，包括試驗臺架1，其還包括:平行安裝于試驗臺架I上的上橫梁2和下橫梁3，所述上橫梁2安裝有帶滑塊5的導軌4 ;所述下橫梁3安裝有帶驅(qū)動滑塊7的驅(qū)動導軌6 ;所述驅(qū)動導軌6的一端安裝第一步進電機8，其通過絲杠19 帶動驅(qū)動滑塊7運動；第一編碼器9安裝于第一步進電機8 一偵牝通過齒輪與第一步進電機8輸出軸上的齒輪嚙合；摘錠架10上下兩端分別與所述滑塊5、驅(qū)動滑塊7相連接；所述摘錠架10中間位置裝有仿形摘錠13和第二步進電機11 ;第二編碼器12安裝于第二步進電機11 一側(cè)，通過齒輪與第二步進電機11輸出軸上的齒輪嚙合；傳感器架15下端安裝于下橫梁3的一端,傳感器架15上端通過角度定位塊16安裝于靜態(tài)扭矩傳感器14的一端；所述靜態(tài)扭矩傳感器14的另一端安裝在上橫梁2的同側(cè)的一端;所述傳感器架15的中間位置裝有三軸力傳感器17，所述三軸力傳感器17的另一端橫向伸出，連接有棉花卡具18。所述角度定位塊16呈圓柱型，四周帶有四個齒狀突起，各突起間角度間隔90度，圓柱中心帶有與靜態(tài)扭矩傳感器14配合安裝的兩個半圓孔；所述傳感器架15上端與角度定位塊16裝配處的孔壁上帶有均布的24個齒槽。 所述第一步進電機8和第二步進電機11通過驅(qū)動電路與數(shù)字I/O卡連接，通過計算機控制并由驅(qū)動電路驅(qū)動；所述第一編碼器9和第二編碼器12通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，可將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電信號反饋予數(shù)據(jù)采集卡繼而傳輸給計算機；所述三軸力傳感器17、靜態(tài)扭矩傳感器14通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明可以測量采棉機采摘棉花過程中摘錠與棉花的實際相互作用力；通過計算機程序控制步進電機轉(zhuǎn)速以及調(diào)節(jié)傳感器架角度，可以模擬實際采摘過程中的多種情況；本裝置中角度調(diào)節(jié)機構(gòu)運用角度定位塊實現(xiàn)了步進調(diào)節(jié)、簡單可行、調(diào)節(jié)方便；本裝置中采用小量程高精度測量儀，布置方式合理，測量誤差小，精度高；本裝置機械結(jié)構(gòu)簡單，易維護。


圖1本發(fā)明的棉花采摘力測量實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明的傳感器架的主視圖；圖3本發(fā)明的傳感器架的俯視圖；圖4本發(fā)明的角度定位塊的俯視圖；圖5本發(fā)明的角度定位塊的主視圖；圖6本發(fā)明的角度定位塊、傳感器架、靜態(tài)扭矩傳感器的裝配爆炸圖。主要組件符號說明I 試驗臺架11第二步進電機2 上橫梁12第二編碼器

3 下橫梁13仿形摘錠4 導軌14靜態(tài)扭矩傳感器5 滑塊15傳感器架6 驅(qū)動導軌16角度定位塊7 驅(qū)動滑塊17三軸力傳感器8 第一步進電機18棉花卡具9 第一編碼器19絲杠10摘錠架
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。如圖1所示，為本發(fā)明的一種棉花采摘力測量實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括試驗臺架1，所述試驗臺架I上端安裝有上橫梁2、下端安裝有下橫梁3，所述上橫梁2和下橫梁3平行安裝。所述上橫梁2安裝有導軌4，該導軌4上配合安裝滑塊5。所述下橫梁3安裝有驅(qū)動導軌6，該驅(qū)動導軌6上通過絲杠19安裝有驅(qū)動滑塊7 ；驅(qū)動導軌6的一端安裝第一步進電機8，用于驅(qū)動絲杠19轉(zhuǎn)動，繼而帶動驅(qū)動滑塊7運動；第一編碼器9安裝于第一步進電機8 —側(cè),通過齒輪與第一步進電機8輸出軸上的齒輪哨
八
口 ο摘錠架10的上下兩端分別與滑塊5、驅(qū)動滑塊7相連接。所述摘錠架10中間位置裝有仿形摘錠13和第二步進電機11 ;第二步進電機11驅(qū)動仿形摘錠13做旋轉(zhuǎn)運動；第二編碼器12安裝于第二步進電機11 一側(cè)，通過齒輪與第二步進電機11輸出軸上的齒輪嚙合。所述上橫梁2的一端打有孔，所述下橫梁3的同側(cè)打有安裝軸承的軸承孔；傳感器架15的下端軸安裝于下橫梁3的軸承孔中的軸承上，傳感器架15的上端通過角度定位塊16安裝于靜態(tài)扭矩傳感器14的一端；所述靜態(tài)扭矩傳感器14的另一端安裝在上橫梁2的一端的所述孔中；通過調(diào)節(jié)角度定位塊16與傳感器架15的安裝，可調(diào)節(jié)傳感器架15所在豎直平面與導軌4、驅(qū)動導軌6所在豎直平面的角度，圖2和圖3分別為本發(fā)明的傳感器架15的王視圖和俯視圖。如圖4和圖5所示，分別為本發(fā)明的角度定位塊16的俯視圖和主視圖；其中,所述角度定位塊16呈圓柱型，四周加工出四個齒狀突起，各突起間角度間隔為90度，圓柱中心加工出與靜態(tài)扭矩傳感器14配合安裝的兩個半圓孔；所述傳感器架15的上端與角度定位塊16裝配處的孔壁上加工出均布的24個齒槽，如圖6所示，為本發(fā)明的角度定位塊16、傳感器架15、靜態(tài)扭矩傳感器14的裝配爆炸圖。另外，所述傳感器架15中間位置裝有三軸力傳感器17，所述三軸力傳感器17的另一端橫向伸出，連接有棉花卡具18。其中，所述第一步進電機8和第二步進電機11通過驅(qū)動電路與數(shù)字I/O卡連接，通過計算機控制并由驅(qū)動電路驅(qū)動；所述第一編碼器9和第二編碼器12通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，可將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電信號反饋予數(shù)據(jù)采集卡繼而傳輸給計算機；所述三軸力傳感器17、靜態(tài)扭矩傳感器14通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。本發(fā)明的一種棉花采摘力測量實驗裝置工作時:首先將帶有一段莖的棉花裝在棉花卡具18上。通過調(diào)節(jié)角度定位塊16與傳感器架15的安裝，調(diào)節(jié)傳感器架15所在豎直平面與導軌4、驅(qū)動導軌6所在平面成一定的角度。計算機程序驅(qū)動數(shù)字I/O卡通過驅(qū)動電路控制第一步進電機8轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動絲杠19轉(zhuǎn)動，帶動驅(qū)動滑塊7、摘錠架10、第二步進電機11、第二編碼器12、仿形摘錠13、滑塊5整體沿著導軌4、驅(qū)動導軌6向棉花所在方向做直線運動；同時，驅(qū)動電路驅(qū)動第二步進電機11做旋轉(zhuǎn)運動繼而帶動仿形摘錠13旋轉(zhuǎn)。仿形摘錠13接觸棉花后開始纏繞棉花，同時控制第二步進電機11反向轉(zhuǎn)動，繼而摘錠架10整體遠離棉花運動，此時可將棉花采摘下來。此過程中，棉花所受的采摘力會通過三軸力傳感器17測??；同時，采摘力還會使得傳感器架15有繞扭矩傳感器14軸轉(zhuǎn)動的趨勢，此力矩可通過靜態(tài)扭矩傳感器14測量；第一編碼器9和第二編碼器12分別將第一步進電機8和第二步進電機11的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電信號反饋予數(shù)據(jù)采集卡繼而傳輸給電腦，整個過程形成反饋控制；同時，工作過程中，扭矩傳感器14與三軸力傳感 器17的信號通過數(shù)據(jù)采集卡實時傳輸出。
權(quán)利要求
1.一種棉花采摘力測量實驗裝置，包括試驗臺架(I)，其特征在于: 其還包括: 平行安裝于試驗臺架(I)上的上橫梁(2)和下橫梁(3)，所述上橫梁(2)安裝有帶滑塊(5)的導軌(4);所述下橫梁(3)安裝有帶驅(qū)動滑塊(7)的驅(qū)動導軌￠);所述驅(qū)動導軌(6)的一端安裝第一步進電機(8)，其通過絲杠(19)帶動驅(qū)動滑塊(7)運動；第一編碼器(9)安裝于第一步進電機(8) —側(cè),通過齒輪與第一步進電機(8)輸出軸上的齒輪哨合；摘錠架(10)上下兩端分別與所述滑塊(5)、驅(qū)動滑塊(7)相連接；所述摘錠架(10)中間位置裝有仿形摘錠(13)和第二步進電機(11);第二編碼器(12)安裝于第二步進電機(11)一側(cè)，通過齒輪與第二步進 電機(11)輸出軸上的齒輪嚙合； 傳感器架(15)下端安裝于下橫梁(3)的一端，傳感器架(15)上端通過角度定位塊(16)安裝于靜態(tài)扭矩傳感器(14)的一端；所述靜態(tài)扭矩傳感器(14)的另一端安裝在上橫梁⑵的同側(cè)的一端； 所述傳感器架(15)的中間位置裝有三軸力傳感器(17)，所述三軸力傳感器(17)的另一端橫向伸出，連接有棉花卡具(18)。
2.如權(quán)利要求1所述的棉花采摘力測量實驗裝置，其特征在于: 所述角度定位塊(16)呈圓柱型，四周帶有四個齒狀突起，各突起間角度間隔90度，圓柱中心帶有與靜態(tài)扭矩傳感器(14)配合安裝的兩個半圓孔；所述傳感器架(15)上端與角度定位塊(16)裝配處的孔壁上帶有均布的24個齒槽。
3.如權(quán)利要求1所述的棉花采摘力測量實驗裝置，其特征在于: 所述第一步進電機(8)和第二步進電機(11)通過驅(qū)動電路與數(shù)字I/O卡連接，通過計算機控制并由驅(qū)動電路驅(qū)動；所述第一編碼器(9)和第二編碼器(12)通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接，可將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電信號反饋予數(shù)據(jù)采集卡繼而傳輸給計算機；所述三軸力傳感器(17)、靜態(tài)扭矩傳感器(14)通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實驗測量裝置，尤其涉及一種測量采棉過程中摘錠與棉花間的相互作用力的棉花采摘力測量實驗裝置。主要包括試驗臺架(1)、上橫梁(2)、下橫梁(3)、導軌(4)、滑塊(5)、驅(qū)動導軌(6)、驅(qū)動滑塊(7)、步進電機(8)、(11)、編碼器(9)、(12)、摘錠架(10)、仿形摘錠(13)、靜態(tài)扭矩傳感器(14)、傳感器架(15)、角度定位塊(16)、三軸力傳感器(17)、棉花卡具(18)、絲杠(19)。本發(fā)明的棉花采摘力測量實驗裝置，用于模擬測量采棉過程中摘錠與棉花間的相互作用力，能夠測取不同采棉狀態(tài)下摘錠與棉花之間的相互作用力。
文檔編號G01L5/00GK103245450SQ201310178810
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者宋正河, 武秀恒, 朱忠祥, 毛恩榮, 杜岳峰, 李皓 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學