[发明专利]仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置。

背景技术

食品机械特性与其品质间有着密切的联系，目前，评价食品机械特性的主要方法是仪器评定法，通过质构仪模拟人口腔的咀嚼动作，对食物进行两次咀嚼压缩，质构仪虽然能够用于评价食品的机械特性，但在运动形式上，与人类咀嚼运动存在很大的差别，人类咀嚼动作是通过下颌向下及向左右两个方向运动共同完成的，而质构仪在试验过程中仅对物料施加垂直方向的作用力，鉴于质构仪并不能准确的反映食品的机械特性，本发明专利提出了一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置。

发明内容

本发明的目的是基于人类咀嚼动作，提供一种仿人类咀嚼颌运循环动作实现食品机械特性检测的仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置，包括支架、仿生下颌、仿生牙齿、仿生上颌、固定顶杆、转轴、套筒、步进电机和转体，所述步进电机安装在支架的顶部，所述步进电机的输出轴的运动传递到转轴上，由转轴带动仿生上颌转动，所述套筒固定在支架上，所述仿生下颌固定连接在套筒上，所述转轴穿过仿生下颌与仿生上颌连接，所述仿生牙齿安装在仿生上颌上，所述固定顶杆固定在仿生下颌上，所述转体与转轴固定连接，所述转体上端与固定顶杆下端接触。

所述转体的下端连接有仿咀嚼肌弹簧。

所述仿生牙齿上连接有传感器。

所述支架底部安装有橡胶垫片。

本发明一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置，结构巧妙简单，成本低，测量准确性高，符合食品机械的要求，能够用于测量食品的机械特性。

附图说明

图1是本发明一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置的结构示意图。

图2是本发明一种仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置的局部结构示意图。

图中：1、橡胶垫片；2、支架；3、仿生下颌；4、仿生牙齿；5、仿生上颌；6、固定顶杆；7、转轴；8、套筒；9、步进电机；10、转体；11、仿咀嚼肌弹簧；12、轴承。

具体实施方式

如图1和图2所示，仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置，包括支架2、仿生下颌3、仿生牙齿4、仿生上颌5、固定顶杆6、转轴7、套筒8、步进电机9和转体10，步进电机9安装在支架2的顶部，步进电机9的输出轴的运动传递到转轴7上，由转轴7带动仿生上颌5转动，套筒8固定在支架2上，仿生下颌3固定连接在套筒8上，转轴7穿过仿生下颌3与仿生上颌5连接，仿生牙齿4安装在仿生上颌5上，固定顶杆6固定在仿生下颌3上，转体10与转轴7固定连接，转体10上端与固定顶杆6下端接触，转体10的下端连接有仿咀嚼肌弹簧11，套8上安装有轴承12，在支架2底部安装弹性好的橡胶垫片1，削减装置的振动，仿生上颌回转运动是在步进电机、转轴、套筒、防转垫共同作用下完成的，通过键连接的方式，步进电机带动固定在转轴上端的仿生上颌转动，对物料施加水平方向的磨削力。

仿人齿颌运循环食品机械特性检测装置，支架对整个检测装置起固定与支撑作用，由步进电机通过转轴带动仿生上颌做回转运动，模拟人咀嚼过程颌运循环动作中分解出的牙齿磨细食物的动作，仿咀嚼肌弹簧，使得仿生上颌回转运动同时实现垂直方向的运动，模拟人咀嚼过程中牙齿压碎食物的动作，利用逆向重构和3D打印技术构建高仿形度的仿生牙齿，保证装置的检测更接近人类咀嚼，选用质量轻、稳定性好的工业铝型材做为支架材料，通过直角连接座连成图1中所示支架，同时考虑到装置在运行过程中会有轻微振动，在支架底部安装弹性好的橡胶垫片1，削减装置的振动，在支架顶部，固定电机支撑板，并用内六角螺栓将电机安装在支撑板上，通过键连接的方式，将步进电机输出轴的运动传递到转轴上，由转轴带动仿生上颌转动，通过控制电机转速，使仿生上颌回转运动速度与人咀嚼的速度相似，将套筒固定在电机支撑板上，仿生下颌通过螺栓连接固定在套同上，其在咀嚼过程中是不运动的，相当于人的上颌骨，转体通过焊接的方法固定在转轴上，固定顶杆通过螺栓连接的方法固定在仿生下颌上，为了保证转动过程中转体与固定顶杆之间能够紧密接触，在转体下端增加最大负载为20kg的弹簧，相当于人咀嚼过程中的咀嚼肌，牵动仿生上颌上下运动，为使机构能用于测量多种食品的机械特性，将固定顶杆至仿生下颌底端的距离设计为可调节的，通过改变仿生上下颌之间的距离，调节仿咀嚼肌弹簧的压缩量，从而使装置满足柔性化的特点，仿生牙齿构用逆向重构方法构建，根据健康牙齿的形态数据利用逆向工程软件构建牙齿的三维模型，对得到的模型利用有限元分析的方法进行优化，避免咬合过程中的应力集中，对优化得到的牙齿模型通过3D打印输出，加工制成的仿生牙齿与传感器用双头螺栓连接，传感器用内六角螺栓固定在仿生上颌，为了保证测量的准确性，每颗仿生牙齿均有一个传感器与其连接，并且各个传感器之间相互独立，保证能够准确的测量出咀嚼过程中每颗牙齿的咬合力，该发明结构巧妙简单，成本低，测量准确性高，符合食品机械的要求，能够用于测量食品的机械特性。