[发明专利]接触力测量装置和接触力测量方法

权利要求书

1.一种接触力测量装置，其特征在于，包括：

摄像装置，所述摄像装置通过部分地指定摄像区域来拍摄受电弓的弹簧的图像，以提高时间分辨率；

图像处理装置，所述图像处理装置通过图像处理来探测所述图像中的所述弹簧；

弹簧反作用力计算装置，所述弹簧反作用力计算装置基于由所述图像处理装置探测到的所述弹簧的上部部分和下部部分的位置来计算相对位移，通过得到所述相对位移的时间变化量来计算所述弹簧的伸缩量，及此后将所述弹簧的伸缩量乘以弹簧常数，以由此得到所述弹簧的弹簧反作用力；

惯性力计算装置，所述惯性力计算装置通过对由所述图像处理装置探测到的所述弹簧的上部部分的位移求二阶微分来计算加速度，并且此后将加速度乘以所述受电弓的等效质量，以由此得到惯性力；及

接触力计算装置，所述接触力计算装置将所述弹簧反作用力添加到所述惯性力上，以得到接触力。

2.一种接触力测量装置，其特征在于，包括：

多个摄像装置，所述多个摄像装置拍摄受电弓的弹簧的图像；

排序装置，所述排序装置在时间轴上顺序地排列由多个所述摄像装置使快门定时彼此偏移而拍摄的图像；

图像处理装置，所述图像处理装置通过图像处理来探测所述图像中的所述弹簧；

弹簧反作用力计算装置，所述弹簧反作用力计算装置基于由所述图像处理装置探测到的所述弹簧的上部部分和下部部分的位置来计算相对位移，通过得到所述相对位移的时间变化量来计算所述弹簧的伸缩量，及此后将所述弹簧的伸缩量乘以弹簧常数，以由此得到所述弹簧的弹簧反作用力；

惯性力计算装置，所述惯性力计算装置通过对由所述图像处理装置探测到的所述弹簧的上部部分的位移求二阶微分来计算加速度，并且此后将加速度乘以所述受电弓的等效质量，以由此得到惯性力；及

接触力计算装置，所述接触力计算装置将所述弹簧反作用力添加到所述惯性力上，以得到接触力。

3.根据权利要求1或2所述的接触力测量装置，其特征在于，还包括样条内插装置，所述样条内插装置将由所述图像处理装置得到的所述弹簧的上部部分和下部部分的位置设置为位置数据，并且对所得到的所述弹簧的位置数据进行样条内插。

4.根据权利要求1或2所述的接触力测量装置，其特征在于，还包括超分辨率处理装置，所述超分辨率处理装置通过使用多个低分辨率图像进行超分辨率处理来产生单个高分辨率图像。

5.一种接触力测量方法，其特征在于，包括：

摄像步骤，通过部分地指定摄像区域来拍摄受电弓的弹簧的图像，以提高时间分辨率；

图像处理步骤，通过图像处理来探测所述图像中的所述弹簧；

弹簧反作用力计算步骤，基于由所述图像处理步骤探测到的所述弹簧的上部部分和下部部分的位置来计算相对位移，通过得到相对位移的时间变化量来计算所述弹簧的伸缩量，及此后将所述弹簧的伸缩量乘以弹簧常数，以由此得到所述弹簧的弹簧反作用力；

惯性力计算步骤，通过对由所述图像处理步骤探测到的所述弹簧的上部部分的位移求二阶微分来计算加速度，并且此后将加速度乘以所述受电弓的等效质量，以由此得到惯性力；及

接触力计算步骤，将所述弹簧反作用力添加到所述惯性力上，以得到接触力。

6.一种接触力测量方法，其特征在于，包括：

多个摄像步骤，拍摄受电弓的弹簧的图像；

排序步骤，在时间轴上顺序地排列由所述多个摄像步骤使快门定时彼此偏移而拍摄的图像；

图像处理步骤，通过图像处理来探测所述图像中的所述弹簧；

弹簧反作用力计算步骤，基于由所述图像处理步骤探测到的所述弹簧的上部部分和下部部分的位置来计算相对位移，通过得到相对位移的时间变化量来计算所述弹簧的伸缩量，及此后将所述弹簧的伸缩量乘以弹簧常数，以由此得到所述弹簧的弹簧反作用力；

惯性力计算步骤，通过对由所述图像处理步骤探测到的所述弹簧的上部部分的位移求二阶微分来计算加速度，并且此后将加速度乘以所述受电弓的等效质量，以由此得到惯性力；及

接触力计算步骤，将所述弹簧反作用力添加到所述惯性力上，以得到接触力。