[0034] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0036] 本发明涉及了力和位移精密测试平台包括底座1和立座2，立座2位于底座1的后方，立座2上设有直线导向组件3，直线导向组件3前方设有力传感器支架4，直线导向组件3的左方设有线性编码器支架5，底座1的前方设工具基座6。
[0037] 需要说明的是，力传感器支架4能够在直线导向组件3上往复运动。其中，由于力传感器的设计，需要着重考虑安装尺寸和位置，要确保能够具有最大的系统行程，另外还应保证连接到力传感器带电端的安装部件的重量尽可能的小，如果力传感器带电端的重量太大，则会严重降低传感器在相反载荷方向上的测量精度。
[0038] 鉴于这些限制，力传感器支架4包括安装板7，安装板7被设计成与直线导向组件的接口，使用安装板7上的定位销来移除所有的自由度并确保安装板7可重复拆卸使用。安装板7上连接有竖直板8，竖直板8能够确保载荷施加器15处于系统行程中的适当位置，以与测量工件具有最佳的接触位置，竖直板8也准确的定位有定位销，以能够使竖直板8可以在相同的位置重新组装。竖直板8上连接有水平块9，水平块9的底部具有中空槽，定位块10通过螺栓11连接在水平块9的中空槽中，由于力传感器安装有带电端，因此需要一个90°的过渡件，水平块9起到了这个作用，定位块10使用了精确的配合，能够确保整个系统始终精确定位。定位块10接合有引导套筒12，引导套筒12的上表面平齐于水平块9下表面，引导套筒10内自上而下依次连接有力传感器13、施加器载座14、载荷施加器15，其中，力传感器13连接在定位块10上，载荷施加器15的头端穿出引导套筒12，引导套筒12的存在可以将传感器组件限制在可接受的范围之内。
[0039] 对于线性编码器支架而言，可以提供两种选择来安装线性编码器的磁读头，一种是将磁道粘贴到适当的直板上，另一种是导轨的方式。对于本申请而言，优先使用导轨的技术方案。
[0040] 线性编码器支架5包括连接在直线导向组件3框架上的竖长板16，竖长板16的中部自上而下贯穿设有长条槽，长条槽的槽面具有45°的倒角，这样非常便于磁轨的插入，长条槽内设有磁轨17，磁轨17包括基板，磁条设置于基板上，基板与长条槽平齐，基板材质为6061-Al，因此基板对磁条没有磁效应，线性编码器支架5还包括连接转板18，连接转板18连接在直线导向组件3上，连接转板18上连接有线性编码器19，线性编码器19的磁读头与磁轨
17配合并且线性编码器19能够沿磁轨17上下往复运动，连接转板18材质也为6061-Al，也是确保对磁条没有磁效应。
[0041] 在将力传感器和线性编码器精确的安装到系统之后，下一步关键的设计是能够快速准确的对准要进行测试的工件，因此不可避免的要进行对齐处理。
[0042] 工具基座6包括工作台20，工作台20的中部设有中心对准孔，中心对准孔与施加器载座15在同一竖直轴线上，中心对准孔内自下而上设有定位柱21和连接凸台22，平顶板20通过连接凸台22和连接销24连接在工作台20上，工作台20的侧部还插设有约束螺钉21，在定位柱21、连接凸台22、约束螺钉21，工具基座6的所有自由度均可以完全约束。工具基座6由4140钢材制成，并经过硬化处理以防止表面损坏。
[0043] 本发明还设有一个平顶板20，当然也可以设置为夹具的形式，也可以根据需要设计其他固定装置。平顶板20也由4140钢材制成，并经过硬化处理以防止表面损坏。平顶板20有非常精密的定位孔，用于通过连接凸台22和连接销24连接在工作台20上，防止旋转。
[0044] 工具基座6的一个重要考虑因素是中心对准孔与施加器载座15在同一竖直轴线上。为此，选择了定位柱21作为工作台20和施加器载座15对齐的对齐工具，通过操作力传感器支架向下移动，使得载荷施加器的头部伸入到中心对准孔内，通过与定位柱21的接触保证同轴度要求，然后将力传感器支架向上移动，再通过连接凸台和连接销将平顶板连接在工作台上。
[0045] 直线导向组件3包括上盖板26、下盖板27、左护板28、右护板29，上盖板26、下盖板27、左护板28、右护板29共同围成矩形框架，左护板28的中部开设有通槽，上盖板26和下盖板27之间连接有若干个滑柱30，滑柱30上连接有滑块31，滑块31的前端具有凸出部，凸出部穿出左护板28和右护板29之间的间隙而与安装板7连接，连接转板18穿过左护板28的通槽与滑块31的左侧面连接。
[0046] 引导套筒12的上方侧壁具有U形槽，引导套筒12的顶部还设有连接板32，方便装配和操作。
[0047] 为了驱动的需要，右护板29上穿设有驱动组件（图中未示出），驱动组件用于驱动滑块31，驱动组件包括传动齿轮和驱动手柄。
[0048] 还包括电气组件，这一点也是必须的，电气组件包括放大器，放大器用于力传感器产生的电压，力传感器为应变式力传感器，其应变仪通过使用惠斯通电桥操作；线性编码器使用两个单端计数器信号来测量行进位移，磁轨17的磁铁间距决定了线性编码器的每个脉冲的行进距离；电气组件还包括电源、接线端子、电源开关和负载限制警告灯，其中力传感器的放大器所需的为24伏电源，线性编码器所需的为5伏电源，至于电气组件是如何布局组装的，对所属领域技术人员而言属于公知范畴，这里不再赘述。
[0049] 该力和位移精密测试平台的使用步骤如下：
[0050] A、装配直线导向组件，先将滑柱连接滑块，然后滑柱的两端分别连接上盖板、下盖板，再将左护板、右护板分别与上盖板和下盖板连接，然后在右护板上穿设安装驱动组件，将组装好的部件连接于立座上；
[0051] B、装配力传感器支架，首先将力传感器、施加器载座、载荷施加器按顺序组装在引导套筒内，然后将引导套筒与定位块接合，然后将定位块通过螺栓连接在水平块的中空槽中，再将水平块连接在竖直板上，然后将竖直板连接在安装板上，然后再将安装板连接在滑块前端的凸出部上；
[0052] C、装配线性编码器支架，先将磁轨安装在竖长板的长条槽内，再将竖长板连接在上盖板和下盖板之间，然后将连接转板连接在滑块的侧部，再将线性编码器连接在连接转板上，保证线性编码器的磁读头与磁轨上的磁条按要求配合；
[0053] D、装配工具基座，将工作台置放到底座上，操作力传感器支架向下移动，调节工作台的位置，使得载荷施加器的头部伸入到中心对准孔内，保证同轴度要求，然后将力传感器支架向上移动，通过连接凸台和连接销将平顶板连接在工作台上；
[0054] E、组装电气组件，按照要求将电气组件进行组装；
[0055] F、对力传感器进行校准，施加4.5kg 25kg之间的五个重量，测量所得电压，并由力~传感器提供结果，获得力-电压关系的校准曲线；
[0056] H、对线性编码器进行校准，确保磁读头与磁轨的磁道正确对齐，在平顶板分别置放五组不同厚度的钢块，其中接触载荷施加器的头端依次接触每组钢块的顶面，在移除钢块后将载荷施加器的头端移动到平顶板，每组钢块完成三次采集，确保线性编码器所采集的位移距离一致；
[0057] I、完成上述步骤后，对工件进行正式测试。
[0058] 本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0059] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
