网球拍拍弦静态刚度测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种用于测量网球拍拍弦静态刚度的装置及方法。
【背景技术】
[0002]网球是一项优美而激烈的运动，具有很强的竞争性和观赏性，深受群众的喜爱，是当今世界上最流行的运动项目之一，被称为世界第二大球类运动。
[0003]在中国，网球已经走向大众化，成为全社会的运动项目，开始被更多的人关注，很多学校都建成了网球场，并作为体育课程的必修课，很多城市也投入资金建立网球中心，将网球列入全民健身项目，这些都极大的激发了我国人民积极投身网球运动的热情，促进了我国网球运动的发展。
[0004]此外，网球运动和其他运动一样都有两面性，它可以保证运动者的身体健康，但运动不当也会产生运动伤害。典型的网球运动伤害有腕关节、肘关节、肩关节、腰关节、膝关节和踝关节的扭伤以及肌肉、韧带拉伤，这些运动伤害主要与肌群所受的超负荷振动冲击力有关，尤其当技术动作不规范或过分发力时更容易发生。
[0005]球拍拍弦的刚度是网球运动中最基本的元素。拍弦刚度的不同将直接影响网球与球拍撞击过程中作用力的大小，进而影响球员击球时的技术动作。不同材料所具有的刚度是不同的，合适的刚度对球员动作的规范性具有重要的作用，合适的刚度既能保证球员击球动作更加合理，又能使球员准确地把握击球时的力度，从而减少运动伤害，提高竞技水平，因此对于球拍拍弦的静态刚度的研究显得尤为重要。
[0006]设计一套测量装置，对网球拍弦静态刚度进行测量与实验研究，揭示网球与球拍撞击过程中力的变化规律，帮助球员选择适合自己的拍弦刚度，使运动动作更合理，避免受到伤害，已成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种网球拍拍弦静态刚度测量装置及方法，能够测量网球拍在指定受力大小时的变形量，从而可以计算出网球拍面的刚度值。
[0008]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的网球拍拍弦静态刚度测量装置，包括安装在机架上的动力部分、夹紧部分和传感器检测部分所述夹紧部分用于装夹被测网球拍，所述动力部分用于向网球拍面施加压力，所述传感器检测部分用于测量网球拍面的变形量，所述动力部分设置在夹紧部分的一侧，所述传感器检测部分设置在夹紧部分的另一侧。
[0009]作为优选，所述动力部分包括依次联接的十字紧固件、压力传感器、升降机和电机，所述十字紧固件用于夹紧网球拍拍弦。从而可以准确的控制施加给网球拍拍弦的压力。步进电机通过PLC控制驱动器驱动后通过联轴器带动升降机输入轴旋转使升降机的输出螺杆垂直上升，升降机的输出螺杆顶端通过一个压力传感器联接件联接压力传感器，压力传感器的敏感部位抵在十字紧固件的下端面，十字紧固件锁在网球拍弦的十字交叉点上，采用这种安装方式可以实时采集升降机给网球拍面的压力。
[0010]作为优选，所述传感器检测部分包括位移机构和激光位移传感器，所述激光位移传感器用于测量十字紧固件上表面的位移量，所述位移机构用于带动激光位移传感器在网球拍面上移动。这样激光位移传感器可以在平面任意移动，激光位移传感器通过打到十字紧固件的上表面反射回去的激光来测网球拍面的变形量。
[0011]作为优选，所述电机是步进电机，所述夹紧部分具有两块用于夹紧网球拍的夹紧板，所述夹紧板上对应网球拍拍弦的位置开设有通孔。
[0012]作为优选，所述位移机构是X-Y直线导轨，包括X轴方向直线导轨、X轴方向滑块、Y轴方向直线导轨和Y轴方向滑块，所述X轴方向直线导轨固定在机架上，所述Y轴方向直线导轨通过导轨连接板联接在所述X轴方向滑块上，所述激光位移传感器与所述Y轴方向滑块联接。采用这种安装方式可以将激光位移传感器移动到任何点去测量网球拍的变形量。
[0013]作为优选，所述机架是铝型材框架。
[0014]作为优选，所述夹紧装置被压杆压装在机架顶部，所述压杆通过紧固件安装在机架上。这样在铝型材压杆松开的时候，网球拍夹紧装置可以在框架顶部任意移动，便于下面的升降机对网球拍拍弦的任意点施加压力。夹紧装置包括两块上下夹紧板，两根垫高铝型材、两根铝型材压杆、四个锁紧螺杆、四个螺纹座，网球拍被夹在两块夹紧板之间，垫高铝型材通过螺纹联接在下夹紧板上，夹紧装置是通过两根铝型材压杆压在垫高铝型材上的方式压紧在铝型材框架上的，铝型材压杆两端打孔，四个锁紧螺杆穿过铝型材压杆两端的孔拧在螺纹座里将铝型材压杆压紧，螺纹座固定在铝型材框架上
本发明同时提出上述网球拍拍弦静态刚度测量装置的测量方法，包括以下步骤:
步骤1，将网球拍装夹在夹紧部分的两块夹紧板之间，再通过压杆将夹紧装置装夹在机架上；
步骤2，在压杆上方安装传感器检测部分；
步骤3，利用动力部分给网球拍面施加压力，采用PLC控制器实时采集压力传感器信号，并对电机进行控制；
步骤4，激光位移传感器测试网球拍拍弦受压处的变形量。
[0015]上述测试可以模拟网球碰撞拍面时导致网球拍变形的过程。
[0016]本发明装置在测量时，步进电机通过PLC控制驱动器驱动后通过联轴器带动升降机输入轴旋转使升降机的输出螺杆垂直上升，升降机的减速比为24:1，可以大大的减缓网球拍面的变形速度，升降机的输出螺杆上升时，其顶部联接的压力传感器顶到十字紧固件下端，使十字紧固件带着网球拍面向上变形，这样压力传感器可以实时的测量网球拍面所受到的压力，此时网球拍框由于受到上下夹紧板的夹紧，且夹紧板被压杆压在铝型材表面，所以网球框不会上下移动，使得升降机提供的压力仅仅导致网球拍面的变形，这个过程是模拟网球碰撞网球拍是给网球拍施加的压力导致网球拍变形的过程。激光位移传感器通过X-Y直线导轨可以移动到网球拍面任意位置，当正好移动到十字紧固件上方，激光位移传感器可以测出网球拍面的变形。
[0017]有益效果:本发明相比现有技术，存在以下显著的进步: 1、结构简单。本发明所涉及到的框架是采用铝型材搭建，简单牢固，装置所涉及到的零件数量少，安装容易；
2、控制简单可靠。本发明的控制部分采用的是PLC控制，可使步进电机在任意压力值时停止，程序自动设置下一个目标压力值，具有控制简单可靠的特点。
[0018]除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的网球拍拍弦静态刚度测量装置及方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中动力部分的结构示意图；
图3是图1中在夹紧装置的结构示意图；
图4是图1中传感器检测部分的结构示意图；
图中:升降机1、联轴器2、步进电机3、步进电机安装架4、螺纹座5、锁紧螺杆6、垫高铝型材7、下夹紧板8、上夹紧板9、X方向直线导轨10、激光位移传感器11、Y方向直线导轨12、铝型材压杆13、十字紧固件14、网