测力台用户手册

目录表第一章简介第二章规格测力平台规格测力平台的组成部分量程采样频率第三章六维力测力平台的安装六维力测力平台传感器USB数据采集器测力平台的安装步骤USB采集器的模拟信号线和USB线缆的连接传感器到USB数据采集箱的模拟信号电缆线的连接USB数据采集箱到计算机USB口的数字信号电缆线的连接第四章测力平台数据采集与分析系统软件的安装第五章有关软件的使用说明设置数据采集数据分析第六章力与力矩等参数的计算力与力矩压力中心摩擦力合力与台面的夹角第七章测力台接线表与坐标系定义附录 USB数据采集器驱动程序安装第一章 简 介六维力测力平台主要使用于步态分析、运动分析、撞击过程测试；一、在步态测试中可以测试到：垂直力(Vertical)：Z 轴方向的力Fz ； 横向力(Slidewards)：Ｙ轴方向的力Fy ；前后向力(Forwards/Backwards)：X 轴方向的力Fx ；由于一个完整的步态过程包括以下的过程： ①脚后跟对测力台的冲击力 ②承受重力 ③中间状态④离开（前后向力较大、Z 向力比较小）单只脚的COP 轨迹分布图（可以根据力与力矩的关系计算得到） 则可以使用测力平台测试到的数据、结合高速同步摄像机、肌力仪等设备对这一过程进行生物力学方面的分析；二、在纵跳的过程中：垂直力(Vertical Force) ：F 实际测得（Fz 力） 速度(Velocity) ： dt mF adt V ⎰⎰== 纵跳高度(Height) ： ⎰=Vdt S 功率(Power) ： V F P ⨯=三、其它事项：请仔细阅读本说明书，在本说明书中将详细介绍有关六维力测力平台的硬件安装、软件安装、平台连线的具体操作规程的内容；请勿必按照说明书的指导进行这些工作，以确保您的系统安全、稳定的运行。

第二章规格一、测力平台的规格测力平台尺寸为 : 470mm(宽)×530mm(长)×95mm(高)三维力传感器高度：70mm重量：约50Kg二、测力平台的组成部分㈠传感器传感器的尺寸：380mm×440mm(有效测试范围 )采用分立四只三维力传感器，精度高、频率响应好、量程大、耐冲击力强、Z方向最大量程2000公斤，传感器有效测试区域可达：宽度380mm×长度440mm的台面；㈡传感器上的插座在传感器上留有一个25芯插座，这是用于向传感器桥路提供工作电源、以及传感器输出信号到USB数据采集器模拟信号传输线；㈢USB数据采集器白色小盒，采用16位高精度的AD转换器，保证数据转换的高精度，将信号处理电路安置在传感器的内部，从而提高信号的传输距离以及抗干扰能力，通过USB 接口与计算机进行数据通讯，将下位机采集到的数据传送到计算机；USB线缆：用于连接下位机系统与计算机系统的数据通讯线；内触发：用于测力平台与其它设备联用时从测力平台向其它设备提供同步触发信号（可选）外触发：用于测力平台与其它设备联用时，从其它设备接受同步触发信号；系统外触发测量时接受外触发信号(TTL电平即可) （可选）信号线缆：连接传感器上25芯插座以提供传感器所需的工作电源，以及将传感器输出的桥路变化电压信号传输到USB数据采集器。

传感器电源：外接15~30V 1A直流电源；上位机系统：通过USB接口与上位机进行数据传输，将下位机传输来的数据进行数据解耦，将下位机采集到的信号还原成为六路力值：Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz，并控制下位机进行采集、提供同步信号触发等；坐标系定义：以台面的几何中心为坐标原点，顶视图，向下为Z轴的正方向，向上为X轴的正方向，向右为Y轴的正方向；坐标系的定义符合“右手螺旋定则”（按笛卡尔坐标系定义）。

（见图）三、量程量程：Fz方向-1000~2000KgFx方向-200~200KgFy方向-200~200Kg四、频率㈠传感器的频率响应固有频率：Fx：600HzFy：600HzFz：800Hz㈡USB数据采集器的频率设置采样频率：在软件中设置，主要为以下16种100 Hz；200 Hz；300 Hz；400 Hz；500 Hz；600 Hz；700 Hz；800 Hz；900 Hz；1000 Hz；1100 Hz；1200 Hz；1300 Hz；1400 Hz；1500 Hz；1600Hz；低于100Hz的频率，用户可以自行设置。

第三章六维力测力平台的安装一、测力平台的安装步骤与调试步骤开箱打开测力平台的包装箱，再抬出测力平台，小心轻放在地面上。

注意：因传感器是精密仪器且重量较大，所以需要较多的人来抬出测力平台，以避免摔坏传感器。

六维力测力平台（传感器）安装选择较平整、硬度较高的地面（测力平台能与地面充分接触、无晃动），安放好测力平台，有条件的地方最好能将平台固定在地面上。

USB数据采集器上的有关连线①传感器到数据采集器的模拟信号电缆线的连接：将25芯针一端插到测力平台上25芯插座上，拧紧螺丝即可；②数据采集器到计算机USB接口的数字信号电缆线的连接：按照电缆线的形状，将扁的一头插到计算机上的USB串行总线口，将方的一端插到USB数据采集器上；③上测力平台的电源，在以上连接完成以后，打开计算机的电源开关；第四章测力平台数据采集与分析系统软件的安装打开计算机（上位机）系统，启动操作系统，安装数据采集软件与系统分析软件，插入安装光盘：㈠打开光盘中的SETUP.EXE文件，在Welcome对话框中选择Next按键，进入Soft License Agreement对话框;㈡选择Yes按键，进入User Information对话框，填写用户信息，其中Serial可任意填写，但必须要填写，选择Next按键进入Choose Destination Location选项对话框，按下Browse按键;㈢在弹出的对话框Choose Folder中的path选择安装路径，按下OK 键，回到Choose Destination Location对话框，按下Next按键;㈣进入Setup Type对话框任选一项，然后按下Next按键，进入Select Program Folder对话框，选用系统默认设置，按下Next按键，即可开始安装;㈤在安装结束后弹出Setup Complete对话框，选择Finish按键结束安装即可完成整个系统的安装。

㈥系统安装完成后将生成注册表信息，以便于用户卸载程序使用；卸载时可通过控制面板中的添加或删除程序来完成。

在系统全部安装完毕之后即可开始进行测试。

第五章数据采集与分析系统软件使用说明对于操作系统的要求：WindowsXP、Windows2000、Windows98简体中文版。

对于计算机硬件配置的要求：PⅢ800以上、128M内存、100M硬盘空间、支持真彩（24位）下的800×600显示模式；建议将系统任务栏的属性设置为隐藏；软件功能简介六维力测试平台的软件功能包括：系统设置、数据采集、数据分析三个部分。

1、系统设置㈠采样设置：采样设置对话框主要包括设置采样频率、采样时间、同步触发信号进或出的选项设置等；⑴采样时间：系统数据采集时间由“设置”中的“采样设置”对话框中的“采样时间”来决定，系统采集时必须在达到设置的时间后才自动停止采样；时间的设置范围在10~120秒，最小时间为１０秒；可以选取系统默认的几个时间值，也可以自己设置，系统只去正整数部分；如设置为12.11秒的时候，系统将会默认为12秒；⑵采样频率：系统采集数据的采样频率，范围100~1600赫兹；系统提供16种采样频率(100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600Hz)供选择；其它低于100Hz的采样频率，用户可以自己设置，在设置完成后，可以按“保存设置”键将这一采样频率保存下来，以后在使用的时候系统将自动加载这一采样频率；其中“系统默认”按键是指采样频率为２００Hz,采样时间为60S，提供同步触发出的信号，无Ｚ方向的力阈值的设置；⑶同步触发信号：系统可以提供标准的TTL电平的触发信号，用于和肌电仪、同步摄像机等设备同步；预留了8个Input口，8个Output口；㈡通道监测：提供用于测试的对话框，可以显示X、Y、Z三个方向的力和三个力矩的值、压力中心的坐标、Tz等；2、数据采集㈠系统清零：系统清零是将平台清零时刻的状态作为零状态，以后测试的结果都是相对于零状态的结果，用户在每次进行测试，都应该首先进行系统清零，以使测得结果避免因传感器时飘和温飘等产生的影响。

㈡开始：开始数据采集，系统可以同时显示X、Y、Z三个方向的分力Fx、Fy、Fz和力矩Mx、My、Mz的数值；同时也显示力的变化趋势的曲线，此时“工作线程”负责连续不断地从USB 接口读取数据，“显示线程”负责显示Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz六个数据，并画出力的变化趋势曲线；当显示任务结束的时候，“工作线程”也停止数据读取工作；也可以通过双击鼠标左键来强行停止“显示线程”，此时系统“工作线程”也同时停止读取USB接口上的数据，此时只有在双击鼠标左键之前的数据为有效数据,而双击鼠标之后的数据均为无效数据；㈢清屏：指系统将屏幕恢复到初始化状态下,按此将将擦除屏幕上的曲线与显示的数据;㈣复位：按下此按键，系统将清除所有的测试数据；3、文件㈠加载数据：将原来测试过的文件加载到系统中，进行分析；㈡数据保存：将已经测试到的数据保存到文件，数据存盘的格式如下：Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz、Tz、X、Y；４、数据分析进入数据分析状态，此时系统将不再采集数据；㈠分析状态：主要用上下文浮动浮动菜单来控制在不同区域对不同的曲线进行放大显示、计算冲量、摩擦力等，在测试结束后单击鼠标右键，在弹出的浮动菜单上选取“分析”，即可以进入此状态；㈡FxMx：在进入分析状态后，在画面上的不同的区域，点击鼠标右键，就可以弹出不同的浮动菜单，选择放大这两条曲线，此时系统将单图显示Fx 或Mx 的图形，单击鼠标左键，可以显示在某一时刻的力的值，也可以通过按下鼠标左键并拖放来选择放大局部曲线，并计算这一部分的力对于时间的冲量；当一屏显示不完所有测试数据的时候，可以通过按下PageDown 来看下一屏的数据或按下PageUp 看上一屏的数据；㈢FyMy ：在进入分析状态后，在画面上的不同的区域，点击鼠标右键，就可以弹出不同的浮动菜单，选择放大这两条曲线，此时系统将单图显示Fy 或My 的图形，单击鼠标左键，可以显示在某一时刻的力的值，也可以通过按下鼠标左键的拖放来选择需要放大的局部曲线，并计算这一部分的力对于时间的冲量；当一屏显示不完所有测试数据的时候，可以通过按下PageDown 来看下一屏的数据或按下PageUp 看上一屏的数据；㈣FzMz ：在进入分析状态后，在画面上的不同的区域，点击鼠标右键，就可以弹出不同的浮动菜单，选择放大这两条曲线，此时系统将单图显示Fz 或Mz 的图形，单击鼠标左键，可以显示在某一时刻的力的值，也可以通过按下鼠标左键的拖放来选择需要放大的局部曲线，并计算这一部分的力对于时间的冲量；当一屏显示不完所有测试数据的时候，可以通过按下PageDown 来看下一屏的数据或按下PageUp 看上一屏的数据；㈤COP ：在进入分析状态后，在画面上的不同的区域，点击鼠标右键，就可以弹出不同的浮动菜单，选择显示COP 轨迹，即显示人体的压力中心在测力平台的台面上的投影的轨迹情况； ㈥摩擦力Friction ：显示Fy Fx 、FzFxFy 的曲线与数值；第六章力与力矩等参数的计算1、力与力矩、压力中心轨迹计算公式坐标系的原点定义为台面的中心位置，其中xf1、yf1、zf1为 1#传感器的X轴、Y轴、Z轴方向测得的分力；xf2、yf2、zf2为 2#传感器的X轴、Y轴、Z轴方向测得的分力；xf3、yf3、zf3为 3#传感器的X轴、Y轴、Z轴方向测得的分力；xf4、yf4、zf4为 4#传感器的X轴、Y轴、Z轴方向测得的分力；Fx、Fy、Fz为测力台测得的在X轴、Y轴、Z轴方向的力（见图）；a：传感器与Y轴的距离（结构对称，所有传感器到X轴的距离都相同）；b：传感器与X轴的距离（结构对称，所有传感器到Y轴的距离都相同）；c：测力台的台面到传感器测量点的距离；xfxfxfxfFx4321+++=yfyfyfyfFy4321+++=zfzfzfzfFz4321+++=Fz MycFxX -⨯=Fz MxcFyY +⨯=YFxXFyMzTz⨯+⨯-=()zfzfzfzfbMx3241--+⨯=()zfzfzfzfaMy2143--+⨯=()aFyzfzfzfzfbMx⨯+--+⨯=3241'()aFxzfzfzfzfaMy⨯---+⨯=2143'()()yfyfyfyfaxfxfxfxfbMz43214132--+⨯+--+⨯=2、摩擦力(Friction)计算公式zf z f z f z f xf x f x f x f Fz Fx 43214321++++++=zf z f z f z f yf y f y f y f Fz Fy 43214321++++++=()()zf z f z f z f y f y f y f y f x f x f x f x f FzFxFy43214321432122++++++++++=∑3、∑F 与测力平台台面的夹角计算公式()()()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++++++++++++++++++=2222243214321432143214321arccos z f z f z f z f y f y f y f y f x f x f x f x f y f y f y f y f x f x f x f x f θ第七章测力台接线表与坐标系定义绿。