[发明专利]头盔重心和转动惯量测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种头盔重心和转动惯量测试装置及方法，包括定盔盒、V型垫块、测量台架、凸轮机构、底座、第一至第三力传感器、振动频率传感器和上位机；定盔盒用于固定放置待测头盔；V型垫块为具有90度V型槽的垫块；测量台架包括扭摆台架、弯曲支点轴承和蝶形板；弯曲支点轴承安装在扭摆台架的底部，弯曲支点轴承包括动端部和静端部，动端部和静端部之间通过两对十字形分布的弹簧片连接，动端部固接于扭摆台架上，静端部固接于蝶形板上，静端部与扭摆台架之间设置锁定件；凸轮机构设置在蝶形板和底座之间；第一至第三力传感器呈正三角形的布置于底座上，振动频率传感器设置在静端部上，第一至第三力传感器和振动频率传感器均与上位机连接。

技术领域

本发明涉及一种头盔重心和转动惯量测试装置及方法，属于重心和转动惯量测试技术领域。

背景技术

头盔是人体头部重要的防护装备，它在军事、医疗、运动、娱乐等各个行业都有广泛的应用，头盔的重心和转动惯量对使用安全具有很大影响，特别是对于飞行员和航天员这种影响甚至为危及到生命安全。但头盔是一个几何不规则体，其重心、转动惯量的计算有一定的困难，因此需要测量确定。

头盔工效学性能是影响头盔性能的重要因素，但是长期以来并未得到应有的重视，特别是缺乏客观的测试研究手段。在各国开展的军用头盔工效学性能的研究中，以美军所进行的研究最为全面和深入。美国空军作战中心的杰弗里(Jeffrey M.T.)等采用宇宙电子公司生产的KGR30质量分析仪对“头模-飞行头盔”系统的重心进行了测试研究，但该研究并未能直接测量不规则盔体的重心。澳大利亚墨尔本大学的阿斯科(Asko V.)建立了一套SPH-4头盔动力学性能的评价装置，但该装置较为繁杂，且受头盔佩戴者生理因素的影响较大。目前，国内外对头盔形状、头盔舒适性、稳定性的客观评价方法很少，几乎没有对适体性方面的整体定量测试评价。国内对头盔工效学性能的研究也主要集中在航空航天领域，但有关客观评价方法的研究报道仍相当少。航空医学研究所曾作过军用头盔重量、佩带时间与颈肌疲劳关系的实验，采用颈肌体表肌电功率谱判定颈肌是否疲劳，结合主观佩戴感觉评价疲劳程度，获得军盔重量与配戴时间、颈肌疲劳程度之间的关系。我军QGF02头盔的研制过程中，曾组织过头盔工效学性能的实际佩戴实验，采用模糊数学的评判方法进行了头盔佩戴稳定性、调节方便性等因素的评价。

综上所述，国内外对头盔舒适性、稳定性的客观评价方法的研究很少，更无对不规则头盔的惯性参数及佩戴舒适性、稳定性进行测量的专门仪器。因此，研制一套相关的测试设备对头盔的舒适性、稳定性进行定量研究、分析是十分有必要的，精确测量头盔的重心和转对公惯量，对于评价、使用和改进头盔设计更具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有操作简单、安装方便、精确度高等特点的头盔重心与转动惯量测试装置及方法，可适用于各种头盔重心与转动惯量的测试。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种头盔重心和转动惯量测试装置，包括定盔盒、V型垫块、测量台架、凸轮机构、底座、第一至第三力传感器、振动频率传感器和上位机；

所述定盔盒用于固定放置待测头盔；

所述V型垫块为具有90度V型槽的垫块，所述V型垫块用于放置定盔盒或放有待测头盔的定盔盒；

所述测量台架包括扭摆台架、弯曲支点轴承和蝶形板；所述扭摆台架用于测试时固定放置定盔盒，所述扭摆台架的顶面中心形成有垂直相交的第一滑槽和第二滑槽；所述弯曲支点轴承安装在所述扭摆台架的底部，所述弯曲支点轴承包括结构相同的动端部和静端部，所述动端部和静端部之间呈中心对称分布，所述动端部和静端部之间通过两对十字形分布的弹簧片连接，所述动端部相对于所述静端部绕着两对所述十字形分布的弹簧片的交叉点构成的轴线旋转，所述动端部固接于所述扭摆台架的底部，所述静端部固接于蝶形板上，所述静端部与扭摆台架之间设置锁定件，所述锁定件用于将所述扭摆台架随动端部一起锁止于所述静端部上；

所述凸轮机构设置在所述蝶形板和底座之间，所述凸轮机构用于驱动所述测量台架相对于所述底座上下运动；