一种便携与固定两用串联多分量双板力台的制作方法

1.本发明涉及测力台技术领域，具体为一种便携与固定两用串联多分量双板力台。

背景技术：

2.测力台是一种用来对力量作用数据进行检测的测量工具，广泛应用于体育科研、运动表现领域、康复医疗领域、体能训练领域、运动员选材领域，主要涉及多分量力传感器技术、应变测试信号处理技术、双板连接技术等，但是现有的测力台仍存在着一些不足。
3.现有的同类产品构造大致由以下几个模块构成：力传感器、信号放大器、滤波器以及数据采集卡。
4.结构型传感器的基本工作原理是基于构件的机械位移。其主要大类有：电阻应变式、电位器式、电容式、电感式、变压器式、电涡流式、电动式、谐振式等传感器。结构型传感器是早期工业用传感器，虽有体积大、耗材多、速度慢等缺点，但由于工艺成熟、牢固可靠、价格低廉，仍然有广阔的应用前景。
5.电阻式应变传感器是利用金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化这一金属的电阻应变效应，将被测量转换为电量输出的一种传感器。电阻式应变传感器结构简单、性能稳定、灵敏度较高、性能价格比好、抗干扰能力强，在机械量和几何量测量领域中应用十分广泛。在不同工作原理的测力传感器中，电阻应变式传感器以其优越的性能价格比和抗干扰能力在机械量测量技术领域得到广泛应用，并成为发展测力与称重的主流。
6.由于力传感器的满负荷灵敏度输出一般在几毫伏左右，信号比较微弱，所以要进行放大以提高分辨率，放大后信号的电压范围要和a/d转换器的输入电压范围相匹配。此外，还需要设计低通滤波器，滤除信号中的高频噪声。
7.瞬态冲击力的整个持续时间很短，其特点是力瞬时骤升，形成尖峰后迅速回落。使用计算机采集系统捕捉冲击力信号，如果手动控制采集的开始和结束，那么一方面会采集到大量的无效数据，不仅占用系统资源，还增加了信号的后续处理环节。为此，当前测力台结构均选择数据采集卡来消除此过程的影响。采集卡的触发模式有两种：内触发(启动采集卡后立即开始采集)和外触发(启动采集卡后，等待外部硬件触发源信号符合指定条件后才开始数据采集)；
8.但是现有的多分量测力台质量较大，由于自身是精密仪器，不可受到较大的磕碰和局部性的高压强冲击，这对设备的运输、安装以及测试都带来了一定的隐患。现有的多分量测力台均需要固定安装使用，使用环境不够灵活多样。现有的多分量测力台连接线复杂。通常是使用一块测力台配套一根连接线缆，数据传输到数据采集盒再连接电脑端，复杂且较长的连线导致测试空间受限，在连接线缆时，通常要考虑测试实验的安全性，且现有的六维测力台设计大多为单板设计，在实际的对人体运动研究中，只能获取两侧腿的合力；不能探究人体运动过程中每侧腿分力情况。
9.所以我们提出了一种便携与固定两用串联多分量双板力台，以便于解决上述中提
出的问题。

技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种便携与固定两用串联多分量双板力台，以解决上述背景技术提出的目前市场上测力台不便适用不同的安装使用环境，同时大多为单板设计，在实际的对人体运动研究中，只能获取两侧腿的合力，不能探究人体运动过程中每侧腿分力情况的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便携与固定两用串联多分量双板力台，包括水平放置的主台和副台，所述主台和副台的壳体均包括底板和顶板，且所述底板的上方螺栓固定安装有顶板；
12.还包括：
13.控制板，通过螺栓固定安装于底板的下表面，所述控制板内部安装有数据采集卡和充电电池，且所述控制板的侧壁固定安装有电源接口、网关；
14.安装孔，开设于底板的四角处，所述安装孔的内侧贯穿有六维力传感器，且所述六维力传感器的下端螺钉安装有底座。
15.优选的，所述主台和副台两者结构相同，且所述主台和副台两者之间的间隙为4mm，并且所述主台和副台两者的上表面在同一水平高度，同时所述主台和副台两者之间通过通信线缆进行通信连接。
16.通过采用上述技术方案，使得主台和副台两者可以进行便捷的安装和连接，进而方便运输，扩大了使用效率和使用范围。
17.优选的，所述顶板的内侧一体化设置有加强筋，且所述加强筋将顶板的内侧空间分隔成均匀分布的独立空间。
18.通过采用上述技术方案，使得加强筋可以对顶板进行稳定支撑，有效提高顶板受力面的支撑强度，避免顶板受力面发生形变而影响测量精度。
19.优选的，所述顶板的下表面对称固定安装有四个支撑柱，且所述支撑柱呈倒置圆台形结构设置，并且所述支撑柱的下表面位置高度低于控制板的下表面位置高度。
20.通过采用上述技术方案，使得支撑柱可以对控制板的位置高度进行限定，避免控制板高度过低而知道内部电气元件受压损坏，提高了装置的使用安全性。
21.优选的，所述六维力传感器的上端贯穿于安装孔，且所述六维力传感器的上端与安装孔间隙配合，并且所述六维力传感器的上端侧壁固定安装有螺钉。
22.通过采用上述技术方案，使得底板可以对多个六维力传感器进行稳定支撑和限位，从而确保六维力传感器的测量精度。
23.优选的，所述六维力传感器的下端呈圆柱形结构设置，且所述六维力传感器的下端与底座上表面的槽体间隙配合，并且所述底座通过螺钉与六维力传感器的下端固定连接。
24.通过采用上述技术方案，通过旋转螺钉，可以对底座与六维力传感器之间的距离进行调节，从而实现对底板的调平，确保主台、副台可以保持水平状，进而适用不同使用地形。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该便携与固定两用串联多分量双板力台
可以进行便捷的安装和调节，进而可以使用不同的使用安装环境，同时采用双板式的测力方式，可以在人体运动研究过程汇总获取双侧腿的合力，实用性强，具体内容如下；
26.1、设置有主台、副台和通信线缆，通过将主台、副台进行拼接并使用通信线缆连接，使得主台、副台可以同时测力，可以丰富测试的内容，获取人体左右两侧腿的六维动力学数据，并对不同动作模式下人体的左右侧对称性、平衡性进行研究和分析；
27.2、设置有主台、副台和底座，采用分体式的主台、副台，可以便于进行安装和收纳，同时高度可调的底座，可以对主台、副台进行水平调节，确保主台、副台的测力精度，同时可以使得装置适用不同的使用安装地形，有效扩大了装置的适用范围。
附图说明
28.图1为本发明双板立体结构示意图；
29.图2为本发明单板爆炸示意图；
30.图3为本发明通信线缆连接结构示意图；
31.图4为本发明单板倒置立体结构示意图；
32.图5为本发明顶板立体结构示意图；
33.图6为本发明六维力传感器和底座拆分立体结构示意图；
34.图中：1、主台；2、副台；3、底板；4、顶板；401、加强筋；5、控制板；6、数据采集卡；7、充电电池；8、电源接口；9、网关；10、通信线缆；11、支撑柱；12、安装孔；13、六维力传感器；14、底座。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种便携与固定两用串联多分量双板力台，包括水平放置的主台1和副台2，主台1和副台2的壳体均包括底板3和顶板4，且底板3的上方螺栓固定安装有顶板4；
37.还包括：控制板5，通过螺栓固定安装于底板3的下表面，控制板5内部安装有数据采集卡6和充电电池7，且控制板5的侧壁固定安装有电源接口8、网关9；
38.主台1和副台2两者结构相同，且主台1和副台2两者之间的间隙为4mm，并且主台1和副台2两者的上表面在同一水平高度，同时主台1和副台2两者之间通过通信线缆10进行通信连接。顶板4的内侧一体化设置有加强筋401，且加强筋401将顶板4的内侧空间分隔成均匀分布的独立空间，如图1-3所示，当需要进行测力时，将主台1、副台2两者相靠近，使得两者的相邻底座14相贴合，使得两个主台1、副台2两者之间的间隙为4mm，然后通过通信线缆10将主台1、副台2进行信号连接，然后将主台1的网关9通过网线与电脑进行连接，此时主台1、副台2可以获取人体左右两侧腿的六维动力学数据，并对不同动作模式下人体的左右侧对称性、平衡性进行研究和分析，充电电池7可以使设备可以进行户外或者无电源情况下进行测试。
39.安装孔12，开设于底板3的四角处，安装孔12的内侧贯穿有六维力传感器13，且六维力传感器13的下端螺钉安装有底座14。顶板4的下表面对称固定安装有四个支撑柱11，且支撑柱11呈倒置圆台形结构设置，并且支撑柱11的下表面位置高度低于控制板5的下表面位置高度。六维力传感器13的上端贯穿于安装孔12，且六维力传感器13的上端与安装孔12间隙配合，并且六维力传感器13的上端侧壁固定安装有螺钉。六维力传感器13的下端呈圆柱形结构设置，且六维力传感器13的下端与底座14上表面的槽体间隙配合，并且底座14通过螺钉与六维力传感器13的下端固定连接，如图2-6所示，通过六维力传感器13，可以对主台1、副台2的受力情况进行精准测量，而通过调节底座14的高度，可以实现对主台1、副台2的水平度调节，使得主台1、副台2可以安装于不同地形，有效扩大了装置的适用范围和使用效率。
40.工作原理：在使用该便携与固定两用串联多分量双板力台时，首先，如图1-6所示，将主台1、副台2进行拼接，并使用通信线缆10进行连接，然后将主台1通过网线与电脑连接，当主台1、副台2受力时，六维力传感器13分别接收到激励信号后，输出响应信号经过信号调节进入高精度数据采集卡6。在数据采集之前，程序将对数据采集卡6初始化，板卡上和内存中的缓冲是数据采集存储的中间环节，pc内存中的缓冲用来临时存放数据。例如需要每秒采集几千个数据，在一秒内显示或图形化所有数据是困难的，这时可以将数据采集卡6的数据先送到缓冲中，将数据快速存储起来，稍后再重新回数据进行显示或分析。
41.从六维力传感器13得到的信号要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。经过信号调理后的数据被输入到数据采集卡6中，数据采集卡6主要任务是采集信号调理后的数据，并将采集的数据输出。由于数据采集卡6输出的数据为原码，所以需要通过一系列运算转化成六维力传感器13的输出电压值。得到信号的原始数据后，软件端会对信号数据进行分析和处理，转化为原始力值。
42.算法及原理：
43.单个六维力传感器13直接获得x/y/z三个力值
44.计算平板的力值输出：
45.平板输出算法：
46.共计4个六维力传感器13，每个六维力传感器13均有xyz三个力值结果。
47.平板fx＝x1+x2+x3+x4
48.平板fy＝y1+y2+y3+y4
49.平板fz＝z1+z2+z3+z4
50.平板mx＝(z1+z4-z3-z2)*dy
51.平板my＝(z4+z3-z2-z1)*dx
52.平板mz＝(x1+x4-x2-x3)*dy+(y3+y4-y1-y2)*dx
53.(参考距离为dx＝0.22/2＝0.11米dy＝0.12/2＝0.06米，要求可修改)
54.测量过程中，通过采集四个传感器的电压信号，乘上传感器校准后的得到的系数，即能输出六分量测力平台受力物体受到的力与力矩的大小，从而完成一系列工作。
55.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
56.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等
同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种便携与固定两用串联多分量双板力台，包括水平放置的主台(1)和副台(2)，所述主台(1)和副台(2)的壳体均包括底板(3)和顶板(4)，且所述底板(3)的上方螺栓固定安装有顶板(4)；其特征在于，还包括：控制板(5)，通过螺栓固定安装于底板(3)的下表面，所述控制板(5)内部安装有数据采集卡(6)和充电电池(7)，且所述控制板(5)的侧壁固定安装有电源接口(8)、网关(9)；安装孔(12)，开设于底板(3)的四角处，所述安装孔(12)的内侧贯穿有六维力传感器(13)，且所述六维力传感器(13)的下端螺钉安装有底座(14)。2.根据权利要求1所述的一种便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述主台(1)和副台(2)两者结构相同，且所述主台(1)和副台(2)两者之间的间隙为4mm，并且所述主台(1)和副台(2)两者的上表面在同一水平高度，同时所述主台(1)和副台(2)两者之间通过通信线缆(10)进行通信连接。3.根据权利要求1所述的一种便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述顶板(4)的内侧一体化设置有加强筋(401)，且所述加强筋(401)将顶板(4)的内侧空间分隔成均匀分布的独立空间。4.根据权利要求1所述的一种便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述顶板(4)的下表面对称固定安装有四个支撑柱(11)，且所述支撑柱(11)呈倒置圆台形结构设置，并且所述支撑柱(11)的下表面位置高度低于控制板(5)的下表面位置高度。5.根据权利要求1所述的一种便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述六维力传感器(13)的上端贯穿于安装孔(12)，且所述六维力传感器(13)的上端与安装孔(12)间隙配合，并且所述六维力传感器(13)的上端侧壁固定安装有螺钉。6.根据权利要求1所述的一种便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述六维力传感器(13)的下端呈圆柱形结构设置，且所述六维力传感器(13)的下端与底座(14)上表面的槽体间隙配合，并且所述底座(14)通过螺钉与六维力传感器(13)的下端固定连接。7.一种基于权利要求1所述的便携与固定两用串联多分量双板力台，其特征在于：所述的串联多分量双板力台工作原理为：将主台(1)、副台(2)进行拼接，并使用通信线缆(10)进行连接，然后将主台(1)通过网线与电脑连接，当主台(1)、副台(2)受力时，六维力传感器(13)分别接收到激励信号后，输出响应信号经过信号调节进入高精度数据采集卡(6)，在数据采集之前，程序将对数据采集卡(6)初始化，板卡上和内存中的缓冲是数据采集存储的中间环节，pc内存中的缓冲用来临时存放数据，从六维力传感器(13)得到的信号要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理包括放大、隔离、滤波、激励、线性化；经过信号调理后的数据被输入到数据采集卡(6)中，数据采集卡(6)主要任务是采集信号调理后的数据，并将采集的数据输出；由于数据采集卡(6)输出的数据为原码，所以需要通过一系列运算转化成六维力传感器(13)的输出电压值；得到信号的原始数据后，软件端会对信号数据进行分析和处理，转化为原始力值；其中所述的算法及原理：单个六维力传感器(13直接获得x/y/z三个力值计算平板的力值输出：
平板输出算法：共计4个六维力传感器(13)，每个六维力传感器(13)均有xyz三个力值结果；平板fx＝x1+x2+x3+x4平板fy＝y1+y2+y3+y4平板fz＝z1+z2+z3+z4平板mx＝(z1+z4-z3-z2)*dy平板my＝(z4+z3-z2-z1)*dx平板mz＝(x1+x4-x2-x3)*dy+(y3+y4-y1-y2)*dx测量过程中，通过采集四个传感器的电压信号，乘上传感器校准后的得到的系数，即能输出六分量测力平台受力物体受到的力与力矩的大小，从而完成一系列工作。

技术总结

本发明公开了一种便携与固定两用串联多分量双板力台，包括水平放置的主台和副台，所述主台和副台的壳体均包括底板和顶板，且所述底板的上方螺栓固定安装有顶板；还包括：控制板，通过螺栓固定安装于底板的下表面，所述控制板内部安装有数据采集卡和充电电池，且所述控制板的侧壁固定安装有电源接口、网关；安装孔，开设于底板的四角处，所述安装孔的内侧贯穿有六维力传感器，且所述六维力传感器的下端螺钉安装有底座。该便携与固定两用串联多分量双板力台可以进行便捷的安装和调节，进而可以使用不同的使用安装环境，同时采用双板式的测力方式，可以在人体运动研究过程汇总获取双侧腿的合力，实用性强。实用性强。实用性强。