【技术领域】
本实用新型属于检测领域，具体涉及一种测量皮革收缩温度的装置。
背景技术：
在皮革收缩温度参数检测过程中，要求必须实时的检测处于甘油等加热介质中试样收缩形变(以下简称位移)的信号以便根据国家检测标准的定义确定其收缩温度参数并将其锁定。但是由于加热介质按照检测要求恒速升温，最高达到140℃，无论何种类型的位移传感器在此高温多变的环境中采集位移信号较为困难，如果能够高效率的将此等效导出甘油到更好环境中再采集位移信号是自然的选择。但是由于国家标准规定试样检测过程中应该一直处于3克恒定张力的状态下，而常规位移传感器为了检测位移必然具有的运动方式，无论是转动还是滑动形式，都必然存在着摩擦力，该静摩擦力通常都在1克左右，和3克张力属于同一个数量级无法忽略不计，考虑使用过程中的偶然因素，严重影响检测条件并对检测数据不可避免的产生不良影响。
多年来在探索研究该技术问题的过程中，先后取得了一些进展和比较好的效果。如利用线性霍尔传感器的非接触性和相应的导出机构在加热介质以外场合检测试样位移信号的方法应用于msw-yd4型数字式皮革收缩温度测定仪装置中，该装置中试样处于下端固定上端通过上挂钩与霍尔传感器连接在一起，并通过压力弹簧实现复位功能及试样3克张力的条件，从理论没有问题，但是在实际操作中的试样长度都处于大于或者小于50mm长度的非理想状态，从而根据胡克定律造成施加给试样的张力非3克，即不满足检测条件，而且还由于采集的模拟信号的精度有限和抗干扰能力差，导致自动检测系统无法根据定义直接确定收缩温度参数，随后研制的专门针对这个问题的解决方法--回查法(授权实用新型专利：皮革收缩温度标准检测方法zl20110091496.4)有效的解决。其主要思路是：等到获得准确的位移信号后，再根据定义在数据库中回过头来再查询最接近的那一组数据相对应的温度作为收缩温度进行锁定并显示。
随着科学技术的进步和研究的深入，专利名为：一种立体皮革收缩温度测定仪(zl200510022768)，因视觉技术的发展得以实现，且已经改用试样上端固定，下端作为自由端悬挂自然配重兼标志实现3克恒张力的检测条件，同时输出位移信号的直接采集新方式。专利名为：一种位移引出型皮革收缩温度测定装置(zl201920894579.9)，一种皮革收缩温度测定装置(zl201920894265.9)。此二个专利技术都是采用自然配重兼标志实现3克张力条件的，又都是试样上端固定，从试样下端输出位移信号的，但是根据输出信号是否直接在加热介质中采集或者是通过机构导出到更好的环境中再采集位移信号而被分为导出位移信号型和直接检测型二种，具体各有特点和优势：
1、导出位移信号型通过如图所示的导出机构把试样下端的位移信号有效的传输到加热介质正上方的检测盒中再通过摄像头对其进行位移检测，最大的优势是使用过程中对于用户关于加热介质的选择没有任何要求，水、甘油或其它介质都可以使用而不影响检测结果。不足之处是3克张力检测条件由于导出机构机械运动存在摩擦力而受到影响。虽然由于滑杆与试样形成的力矩在水平方向的分力仍然会与滑孔壁产生摩擦力，结果从理论计算与试验结果证明摩擦力＜0.3克，比3克张力小一个数量级而可忽略不计，但是从理论上说仍然是有影响的。
2、直接检测位移信号型工作原理如图所示，通过下端自由悬挂自然配重兼标志实现3克张力这个检测条件始终处于理想状态，又通过专门制作的漏斗型容器特别是下部的狭缝作为透明窗口，有效解决甘油长期受热后发黑带来的成像困难的工程技术问题，保证了直接在加热介质的恶劣环境中实现位移信号的直接可靠采集。所以优点是3克张力条件始终理想性满足，但是对于加热介质和容器的干净程度有所要求，包括介质均匀不能混有杂质且容器侧壁特别是下部的窗口部位需要定期清洗干净，以免影响摄像头成像而无法正常采集位移信号。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服上述现有位移导出技术中仍然存在摩擦力的缺点，提供一种测量皮革收缩温度的装置，以解决从试样下端输出位移信号存在的水平分力引起导出杆在滑孔壁摩擦力问题。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种测量皮革收缩温度的装置，包括：支撑主体和加热装置，支撑主体的前部分设置有支撑台，加热装置包括加热容器，加热容器在支撑台的下方，所述支撑主体中固定设置若干个三角支架，三角支架上固定设置有一个旋转轴，旋转轴穿过若干个导出杠杆的中心部位，导出杠杆垂直于旋转轴；
每一个导出杠杆的后端设置有一个配重兼标志，配重兼标志正后方设置有摄像头，摄像头固定设置在支撑主体上，配重兼标志的重量为3g；
每一个导出杠杆的前端通过上动挂钩连接皮革试样的上端，皮革试样的下端固定设置在加热容器中，加热容器中设置有温度传感器，温度传感器连接有上位机，摄像头和上位机连接；所述加热容器中装载有加热介质。
本实用新型的进一步改进在于：
优选的，加热容器内设置有下支撑架，下支撑架的上端和支撑台固定连接，皮革试样的下端和下支撑架的底边固定连接。
优选的，下支撑架的底边上固定设置有若干个下静挂钩，一个皮革试样的下端钩在一个下静挂钩上；一个下静挂钩对应一个上动挂钩。
优选的，所述加热容器中设置有加热棒，所述加热板为l型或u型；所述加热棒的竖直部分的上端和支撑台固定连接，加热棒的水平部分设置有电热丝，电热丝浸润在加热容器内的加热介质中。
优选的，所述温度传感器的上端和支撑台固定连接。
优选的，所述导出杠杆本体为钛棒，长度为140mm，重量为2g。
优选的，所述导出杠杆包括两个杠杆本体，两个杠杆本体之间通过一个连接部分连接；连接部分的中心部分开设有孔洞，孔洞穿过旋转轴。
优选的，所述杠杆本体的直径为2mm，孔洞的直径为1.5mm。
优选的，所述旋转轴的直径为1mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型公开了一种测量皮革收缩温度的装置，该装置在支撑主体的下部设置加热装置，本实用新型将皮革试样下端固定在加热装置中，上端输出位移信号的固定试样方式，皮革试样的上端与上动挂钩连接，上动挂钩的另一端与导出杠杆的前端连接，这里设置杠杆的动和阻力臂长度相等的情况下，导出杠杆的后端配置3克的配重兼标志作为张力，配重兼标志通过导出杠杆施加给皮革试样实施检测条件；当导出杠杆围绕旋转轴11旋转很小角度(因为根据国家标准相关定义，皮革收缩温度指的是收缩形变为开始形变)，具体量化为长度变化0.3％，即50*0.3％＝0.15mm所对应的温度为收缩温度ts值。而当设置杠杆为140mm长度时，其围绕旋转轴旋转角度仅为0.12度。因为导出杠杆足够细、轻，则在没有摩擦力的情况下实现了把位移信号导出的目标。日常生活中类似于这种机构的天平精度可以达到毫克数量级，因此其灵敏度极高。理论上因为杠杆围绕刀刃作为轴心旋转时既没有滚动位移，又没有滑动位移，所以也就不存在摩擦力的问题；从理论上来说，当旋转半径接近零时，旋转一定角度时的滑动位移仍然为零，所以不存在摩擦力。因此使用该装置测量，测量精度高，几乎没有摩擦力；当然还需要通过视觉技术实时采集试样位移信号，即与前面所述的原理一样，利用摄像头把处于视野范围的杠杆阻力臂端的标志的位移信号准确稳定的采集试样收缩形变的信号。
进一步的，下支撑架用于固定皮革试样的下端。
进一步的，下支撑架上设置有下静挂钩，方便皮革试样的悬挂与摘取。
进一步的，通过加热棒中水平部分的电热棒对加热装置中的加热介质进行加热，无论是l型还是u型，水平部分上均设置有电加热丝，使得加热均匀性好。
进一步的，将温度传感器通过支撑主体进行固定，保证在测量时不会受到其他装置的影响。
进一步的，杠杆选用钛棒，重量轻，灵敏度高，不生锈。
进一步的，导出杠杆通过中间的连接部分悬挂在旋转轴上，实现基于杠杆原理测试收缩和位移。
进一步的，旋转轴的直径只有1mm，减少其对导出杠杆的摩擦力。
【附图说明】
图1为本实用新型的侧视图；
图2为本实用新型的主视图；
图3为a部分的俯视图；
图4为导出杠杆的结构示意图；
其中，(a)图为侧视图；(b)图为俯视图；
图5为杠杆式位移导出工作原理图；
图6为开始收缩对应旋转角度计算图。
其中：1-摄像头；2-配重兼标志；3-导出杠杆；4-三角支架；5-上动挂钩；6-皮革试样；7-l-u型加热棒；8-加热容器；9-温度传感器；10-下静挂钩；11-旋转轴；12支撑主体；13-加热装置；14-下支撑架；31-杠杆本体；32-连接部分；33-孔洞；121-后侧壁；122-顶部；123-前上侧壁；124-支撑台；125-前下侧壁。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
为了有效解决从试样下端输出位移信号存在的上述问题，经过研究分析，寻找了更好的一种实时采集皮革试样位移信号的好方法，这就是基于杠杆原理的信号输出方法及装置，如图3所示。
参见图1和图2，本实用新型公开了一种测量皮革收缩温度的装置。该装置包括支撑主体12，支撑主体12为支架结构，包括依次连接的后侧壁121、顶部122、前上侧壁123、支撑台124和前下侧壁125，顶部122和支撑台124相互平行，均垂直于后侧壁121；后侧壁121、前上侧壁123和前下侧壁125均为竖直方向；前下侧壁125在前上侧壁123的下方，前下侧壁125和后侧壁121之间的距离小于前上侧壁123和后侧壁121之间的距离。该结构整个支撑主体12的前部的下部相当于被掏空，使得加热装置13在支撑主体12被掏空的部分，实现测量。
加热装置13包括加热容器8，加热容器8的上部无覆盖；加热容器8内设置有下支撑架14，下支撑架14包括两个侧边和一个底边，下支撑架14的底边和两个侧边的底部固定连接，两个侧边的上端固定设置在支撑台124上，使得整个下支撑架14被悬挂在支撑台124的下部，在加热容器8中，下支撑架14的底边上设置有若干个下静挂钩10，下静挂钩10的下端固定设置在下支撑架14上，上端设置有挂钩，用于钩住皮革试样6的下端；加热容器8内设置有加热棒7，加热棒7可以为l型，也可以为u型，如果是l型，则包括相互垂直固定连接的竖直杆和水平杆，电热丝设置在水平杆上；如果是u型，则包括两个竖直杆和一个水平杆，两个竖直杆的下端和水平杆的两端固定连接，水平杆上设置有电热丝。加热棒7的竖直杆的上端固定设置在支撑台124上，使得整个加热棒7能够被悬挂在支撑台124的下部，在加热容器8中。加热容器8中设置有温度传感器9，温度传感器9的上端固定设置在支撑台124上，下端插入在加热容器8中，加热容器8中放置有加热介质。优选的，设置有四个下静挂钩10。
参见图3和图4，后侧壁121上固定有摄像头1，支撑台124上设置有若干个三角支架4，三角支架4的上端固定设置有旋转轴11；导出杠杆3的长度方向垂直于三角支架4的长度方向，导出杠杆3的长度方向为支撑主体12的前后方向，导出杠杆3包括杠杆本体31和连接部分32，两个杠杆本体31为长条状，两个杠杆本体31长度方向通过连接部分32连接，连接部分32的宽度宽于杠杆本体31，连接部分32的厚度小于杠杆本体31，连接部分32的中心部分开设有孔洞33，孔洞33穿过旋转轴11，使得整个导出杠杆3能够悬挂在旋转轴11上，具体的，连接部分32为3*3的扁平矩形，孔洞33的直径为1.5mm；一个杠杆本体31的外端固定设置有配重兼标志2，另一个杠杆本体31的外端固定连接有上动挂钩5的上端，上动挂钩5的下端为钩状，用于悬挂皮革试样6的上端。优选的，设置有4个上动挂钩5，每一个上动挂钩5对应有一个下静挂钩10，一对上动挂钩5和下静挂钩10在同一个平面上。
机构组成原理
参见图5和图6，本实用新型皮革试样6收缩形变信号，首先将皮革试样6下端固定通过下静挂钩10固定、上端输出的固定试样方式，皮革试样6上端与上动挂钩5连接，上动挂钩5的另一端与导出杠杆3的前端连接，导出杠杆3的后端配置3克的配重兼标志2作为张力，配重兼标志2通过导出杠杆3施加给皮革试样6实施检测条件，设置导出杠杆3的阻力臂和动力臂长度相等，这一部分通过调整动力臂和阻力臂的长短比例，使得导出杠杆3和皮革试样6连接端部的位移正常移动的同时，配重兼标志2的上下移动位移增大。其导出结构中主要是利用天平的刀刃结构基础上再通过杠杆的等效传递把另一端端试样收缩时产生的位移信号传递到左边，并通过标志配重兼标志2提供给摄像头1成像，本实用新型中通过旋转轴11当做刀刃，因为旋转轴11非常的细，所以当导出杠杆3围绕旋转轴11旋转很小角度(因为根据国家标准相关定义，皮革收缩温度指的是收缩形变为开始形变(具体量化为长度变化0.3％，即50*0.3％＝0.15mm所对应的温度为收缩温度ts值。而当设置杠杆为140mm长度时，其围绕旋转轴旋转角度仅为0.12度)。因为导出杠杆3足够细轻，则在没有摩擦力的把位移信号导出的目标。
本实用新型的结构通过非常细的旋转轴模仿天平装置，利用天平的杠杆原理，天平精度可以达到毫克数量级，因此其灵敏度极高。理论上因为杠杆围绕刀刃作为轴心旋转时既没有滚动位移，又没有滑动位移，所以也就不存在摩擦力的问题，即能够没有摩擦力的把皮革试样6位移信号导出到更好的环境中便于采集，又避免了对于加热介质的选择性而方便了用户，是针对皮革试样6收缩温度参数检测过程中实时采集位移信号更为实用的检测方法。
设计思路
根据上述理论分析，这种方法应该尽可能制做薄的刀刃并减轻杠杆的重量，但是在实际使用过程中难免需要移动位置以及从厂家到用户的运输过程，杠杆直接放置在刀刃上的结构显然无法保证其处于正常工作状态而不受影响，天平仪器中已经设置了比较复杂的稳定杠杆保护刀刃的结构；但是这种复杂笨重的稳定结构对于同时检测多个(图中为四个)试样来说更显得不太合理。
1、本实用新型应用了旋转轴11作为旋转基准，旋转轴11结构实现对于杠杆三维空间的位置固定；为了减小摩擦力和惯性，还在结构尺寸上做了以下设置:
2、导出杠杆3为直径2mm的钛棒，长度140mm，负载3克的拉力没有变形；利用其比重小(4.5)、强度高、防锈等良好的机械性能，整体仅2克重量来保证转动惯量尽可能小；杠杆后端设置标志配重兼标志，前端与上挂钩以铰链方式连接，保证上挂钩在杠杆旋转一定角度范围内始终保持垂直状态。设置位移25mm，垂直方向角度变化范围20°，按照指教三角形的正弦计算，杠杆长度为140mm。
3、旋转轴为1mm直径的钛棒；
4、配重兼标志2既作为自然配重兼标志，采样矩形6*15*10的不锈钢并且设置为台阶形状，两个台阶二个台面之间距离为7mm，其重量为3(试样规定张力)+0.8克(上挂钩重量+试样重量)＝3.8克；8mm距离的台阶水平面又作为摄像头1既作为标志，又是图像处理系统能够在调试时具有自动整定功能。
测量方法：
1.将皮革试样6的上端与上动挂钩5连接，下端和下静挂钩10连接；
2.将皮革试样6浸润在加热容器8的加热介质中；
3.l-u型加热棒7水平u型部分开始加热介质，随着介质温度的升高，皮革试样6开始收缩，当导出杠杆3右侧向下的拉力大于3个的配重兼标志2对应的重量时，导出杠杆3开始旋转，与此同时，摄像头1通过配重兼标志上的标志进行连续拍摄同时获得位移信号。该过程中，温度传感器9将加热容器8内的温度传递至上位机。
实施及效果
该方法首先将皮革试样下端固定在加热装置中，上端与上动挂钩连接，上动挂钩的另一端与导出杠杆的前端连接，导出杠杆的后端配置3克的配重兼标志作为张力，配重兼标志通过导出杠杆施加给皮革试样实施检测条件当导出杠杆围绕旋转轴旋转很小角度，而当设置杠杆为140mm长度时，其围绕旋转轴旋转角度仅为0.12度。因为导出杠杆足够细轻，理论上因为杠杆围绕旋转轴作为轴心旋转时既没有滚动位移，又没有滑动位移，所以也就不存在摩擦力的问题，即能够没有摩擦力的将皮革试样位移信号导出到更好的环境中便于采集，又避免了对于加热介质的选择而方便了用户，是针对皮革试样收缩温度参数检测过程中实时采集位移信号更为实用的检测方法。
在此种导出位移结构中，使用中，首先把加热容器8降下去，使其数据采集部处于挂样准备状态；把准备好的四个试样按照编号依次下端孔挂在固定下静挂钩10上，上端孔挂在上动挂钩5上，由于杠杆后端自然配重兼标志2通过导向杠杆3等效施加给皮革试样6上3克的张力。满足检测条件。然后与其它几种检测方法相同，故略。
因为根据国家标准相关定义，皮革收缩温度指的是收缩形变为开始形变(具体量化为长度变化0.3％，即50*0.3％＝0.15mm所对应的温度为收缩温度ts值。而当设置杠杆为140mm长度时，其围绕旋转轴11旋转角度仅为0.12度。所以上述方法及相应设置检测收缩温度参数时，通过试验检测其摩擦力小于0.1克(0.04克左右)，比试样3克张力小近二个数量级，完全可以忽略不计。另外比从下部导出位移型的摩擦力也小一个数量级，技术优势明显。因为本实用新型的装置又能够避免对于用户选择加热介质的要求。
另外对于高端实验研究来说，不但需要开始收缩这个重要节点的数据，而且需要整个试验过程的全部数据进行对比分析研究，以寻找内在的规律或相互制约关系。此时该结构仍然能够满足其要求，具体如图5所示。虽然此时由于杠杆围绕旋转轴11做圆周运动，但是在旋转20度的角度范围内即可覆盖整个收缩形变视觉区域，而由此引起的位移误差可以忽略不计的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，包括：支撑主体(12)和加热装置(13)，支撑主体(12)的前部分设置有支撑台(124)，加热装置(13)包括加热容器(8)，加热容器(8)在支撑台(124)的下方，所述支撑主体(12)中固定设置若干个三角支架(4)，三角支架(4)上固定设置有一个旋转轴(11)，旋转轴(11)穿过若干个导出杠杆(3)的中心部位，导出杠杆(3)垂直于旋转轴(11)；
每一个导出杠杆(3)的后端设置有一个配重兼标志(2)，配重兼标志(2)正后方设置有摄像头(1)，摄像头(1)固定设置在支撑主体(12)上，配重兼标志(2)的重量为3g；
每一个导出杠杆(3)的前端通过上动挂钩(5)连接皮革试样(6)的上端，皮革试样(6)的下端固定设置在加热容器(8)中，加热容器(8)中设置有温度传感器(9)，温度传感器(9)连接有上位机，摄像头(1)和上位机连接；所述加热容器(8)中装载有加热介质。
2.根据权利要求1所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，加热容器(8)内设置有下支撑架(14)，下支撑架(14)的上端和支撑台(124)固定连接，皮革试样(6)的下端和下支撑架(14)的底边固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，下支撑架(14)的底边上固定设置有若干个下静挂钩(10)，一个皮革试样(6)的下端钩在一个下静挂钩(10)上；一个下静挂钩(10)对应一个上动挂钩(5)。
4.根据权利要求1所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述加热容器(8)中设置有加热棒(7)，所述加热棒(7)为l型或u型；所述加热棒(7)的竖直部分的上端和支撑台(124)固定连接，加热棒(7)的水平部分设置有电热丝，电热丝浸润在加热容器(8)内的加热介质中。
5.根据权利要求1所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述温度传感器(9)的上端和支撑台(124)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述导出杠杆本体(31)为钛棒，长度为140mm，重量为2g。
7.根据权利要求1所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述导出杠杆(3)包括两个杠杆本体(31)，两个杠杆本体(31)之间通过一个连接部分(32)连接；连接部分(32)的中心部分开设有孔洞(33)，孔洞(33)穿过旋转轴(11)。
8.根据权利要求7所述的一种测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述杠杆本体(31)的直径为2mm，孔洞(33)的直径为1.5mm。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的测量皮革收缩温度的装置，其特征在于，所述旋转轴(11)的直径为1mm。
技术总结