CN102721565B - 制动器制动性能综合测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制动器制动性能综合测试装置及其测试方法，该装置包括嵌入式CPU、激光测距传感器、放大滤波电路、信号分离电路、微分电路、两个A/D转换模块、触发信号电路和CPLD；激光测距传感器通过放大滤波电路连接信号分离电路，嵌入式CPU通过两个A/D转换模块和一个微分电路分别连接信号分离电路的两个位移采集信号输出端，嵌入式CPU分别连接触发信号电路和CPLD，CPLD分别连接两个A/D转换模块。该方法包括：当嵌入式CPU获取制动触发信号，则计时并采集实时制动位移量和实时制动速度，并据此绘制制动性能曲线以便分析判断。该装置具有测试结果准确、性能稳定可靠的优点。该方法简单实用、易于掌握。

Description

制动器制动性能综合测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种制动性能测试装置，具体的说，涉及了一种用于对垂直提升设备上的制动器的制动性能综合测试装置及其测试方法。

背景技术

在制动器制动性能测试中，测试结果的准确性、稳定性及可靠性是测试的关键问题。目前，制动器制动性能测试主要是制动下滑量的测试，通常是采用标准JB/T9008.2-2004的4.1.3.2所规定的方法，这种方法的缺点是功能单一、误差较大等。 

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种设计科学、结构简单、操作方便、测试结果准确性高、工作性能稳定、测试可靠性高、功能实用的制动器制动性能综合测试装置，还提供了一种简单实用、易于掌握的测试方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种制动器制动性能综合测试装置，它包括嵌入式CPU、激光测距传感器、放大滤波电路、信号分离电路、微分电路、两个A/D转换模块、触发信号电路、CPLD、存储模块和触摸屏；

其中，所述激光测距传感器连接所述放大滤波电路以便将所述激光测距传感器采集的位移信号进行放大滤波处理；

所述放大滤波电路连接所述信号分离电路以便通过所述信号分离电路将经过放大滤波处理的位移信号分离为两路相同的位移采集信号；

所述嵌入式CPU通过第一A/D转换模块连接所述信号分离电路的第一位移采集信号输出端以便获取实时制动位移量；

所述嵌入式CPU依次通过第二A/D转换模块、所述微分电路连接所述信号分离电路的第二位移采集信号输出端以便获取实时制动速度；

所述嵌入式CPU连接所述触发信号电路以获取所述触发信号电路采集的制动触发信号；

所述嵌入式CPU连接所述CPLD以便控制所述CPLD的采集参数；

所述CPLD分别连接两个A/D转换模块以便根据采集参数控制两个A/D转换模块的信号输出；

所述嵌入式CPU连接所述存储模块以便存储所述嵌入式CPU获取的实时制动位移量和实时制动速度以及据此由所述嵌入式CPU根据预设程序运算的制动性能综合测试分析数据；

所述嵌入式CPU连接所述触摸屏以便人为设置采集参数和显示实时制动位移量、实时制动速度和制动性能综合测试分析数据。

基于上述，它还包括通讯模块，所述嵌入式CPU连接所述通讯模块以便实现该制动器制动性能综合测试装置与外围设备的通讯。

基于上述，它还包括恒流源模块，所述恒流源模块连接所述激光测距传感器以提供工作电源，所述嵌入式CPU连接所述恒流源模块以便控制所述恒流源模块的工作状态。

基于上述，它还包括传感器接口电路，所述激光测距传感器通过所述传感器接口电路连接所述放大滤波电路，所述恒流源模块通过所述传感器接口电路连接所述激光测距传感器以提供工作电源。

基于上述，所述嵌入式CPU连接所述放大滤波电路的控制端以便于控制位移信号的放大倍数。

基于上述，所述嵌入式CPU采用型号为SC32442B的微处理器，所述CPLD采用型号为EMP7256的数字逻辑芯片，所述A/D转换模块采用型号为AD7865的A/D转换芯片；所述嵌入式CPU的外部时钟端口分别连接两个A/D转换模块的时钟输入端口，所述嵌入式CPU的读写控制端口分别连接两个A/D转换模块的读写控制端口；所述触发信号电路是输入端用于连接触发信号的光电耦合器，所述光电耦合器采用型号为TLP521的光电耦合器。

一种制动器制动性能综合测试装置的测试方法，它包括以下步骤：

步骤1、将激光测距传感器置于被提升物的下方，触发信号电路的输入端连接制动器的制动触发信号；

步骤2、当嵌入式CPU获取到触发信号电路采集的制动触发信号，则嵌入式CPU开始计时，并通过控制所述CPLD的采集参数，继而控制两个A/D转换模块的信号输出，按照采集参数预设的采集速度，获取被提升物的实时制动位移量和实时制动速度；

步骤3、嵌入式CPU通过获取的实时制动位移量、实时制动速度以及计时时间，运算得到制动性能综合测试分析数据并据此绘制制动性能曲线，所述制动性能曲线包括有实时制动位移量-时间曲线、实时制动速度-时间曲线；

步骤4、嵌入式CPU根据前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及预设的制动性能判断条件，判断制动器制动性能并得出制动器制动性能分析结果；嵌入式CPU将前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及制动器制动性能分析结果进行存储，以便于查询、读取，并可根据需要进行显示。

基于上述，在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的实时制动位移量，计算该单位时间内的制动功，并根据多个单位时间内的制动功，绘制制动功-单位时间曲线。

基于上述，在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的起始点实时制动速度、终止点实时制动速度，计算该单位时间内的制动内力，并根据多个单位时间内的制动内力，绘制制动内力-单位时间曲线。

基于上述，在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的被提升物制动内力力臂和制动内力-单位时间曲线，计算每个单位时间内的制动内力力矩，并根据多个单位时间内的制动内力力矩，绘制制动内力力矩-单位时间曲线。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该制动器制动性能综合测试装置有效地弥补了传统制动器制动性能测量方法和实现设备的不足以及误差大、测量参数单一等不足，实现了制动下滑位移和速度的同步采集，并可提供钢丝绳内力和制动力矩等参数，有效提高制动器制动性能测试的全面性、准确性和可靠性，还可实现数据存储、查询、分析，其具有设计科学、结构简单、操作方便、测试结果准确性高、工作性能稳定、测试可靠性高、功能实用的优点。

该测试方法简单实用、易于掌握，与该装置结合，科学的实现了制动器制动性能综合测试功能。

附图说明

图1是所述制动器制动性能综合测试装置的结构框图。

图2是所述嵌入式CPU、所述CPLD和所述A/D转换模块之间的电路连接关系示意图。 

图3是所述微分电路的电路原理图。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种制动器制动性能综合测试装置，它包括激光测距传感器以及由嵌入式CPU、传感器接口电路、放大滤波电路、信号分离电路、微分电路、两个A/D转换模块、触发信号电路、CPLD、恒流源模块、通讯模块、存储模块和触摸屏构成的手持终端，其中，激光测距传感器和手持终端由信号线连接在一起。

具体的说，所述激光测距传感器通过所述传感器接口电路连接所述放大滤波电路以便将所述激光测距传感器采集的位移信号进行放大滤波处理。

所述放大滤波电路连接所述信号分离电路以便通过所述信号分离电路将经过放大滤波处理的位移信号分离为两路相同的位移采集信号。

所述嵌入式CPU通过第一A/D转换模块连接所述信号分离电路的第一位移采集信号输出端以便获取实时制动位移量；所述嵌入式CPU依次通过第二A/D转换模块、所述微分电路连接所述信号分离电路的第二位移采集信号输出端以便获取实时制动速度。两路A/D转换模块对两路信号同步采样并保持，然后逐路进行转换，保证了数据的同时性；所述嵌入式CPU通过两个A/D转换模块和微分电路，可实时的、高速的采集整个制动过程中被提升物的实时制动位移量和实时制动速度。

所述嵌入式CPU连接所述触发信号电路以获取所述触发信号电路采集的制动触发信号。

所述嵌入式CPU连接所述CPLD以便控制所述CPLD的采集参数；所述CPLD分别连接两个A/D转换模块以便根据采集参数控制两个A/D转换模块的信号输出。

所述嵌入式CPU连接所述存储模块以便存储所述嵌入式CPU获取的实时制动位移量和实时制动速度以及据此由所述嵌入式CPU根据预设程序运算的制动性能综合测试分析数据。

所述嵌入式CPU连接所述触摸屏以便人为设置采集参数和显示实时制动位移量、实时制动速度和制动性能综合测试分析数据。

所述嵌入式CPU连接所述通讯模块以便实现该制动器制动性能综合测试装置与外围设备的通讯。

所述恒流源模块通过所述传感器接口电路连接所述激光测距传感器以提供工作电源，所述嵌入式CPU连接所述恒流源模块以便控制所述恒流源模块的工作状态。

所述嵌入式CPU连接所述放大滤波电路的控制端以便于控制位移信号的放大倍数。

如图2所示，在本实施例中，所述嵌入式CPU采用型号为SC32442B的微处理器，装载嵌入式WinCE操作系统，并安装有测试分析软件；该测试分析软件用于嵌入式CPU通讯、采集过程控制、参数输入、采集数据分析、曲线绘制以及数据读取存储控制。

A/D转换模块连接的用于数字逻辑的CPLD，能够实现速度测量时的计数器以及总线扩展等数字逻辑，所述CPLD采用MAX7000系列的、型号为EMP7256的数字逻辑芯片。

两个所述A/D转换模块均采用型号为AD7865的A/D转换芯片，两个模块的位数均为14位。

所述嵌入式CPU的外部时钟端口分别连接两个A/D转换模块的时钟输入端口，所述嵌入式CPU的读写控制端口分别连接两个A/D转换模块的读写控制端口；即，两个A/D转换模块共用一个由嵌入式CPU提供的外部时钟，它们的读写控制线对应连接在一起。

在本实施例中，所述触发信号电路是输入端用于连接制动器制动触发信号的光电耦合器，可用于实时检测制动触发信号；所述光电耦合器采用型号为TLP521的光电耦合器。

所述嵌入式CPU连接的用于存储采集数据的存储模块，采用64MB NAND FLASH存储MicroSD卡，内部128MB SDRAM作为内存。

所述嵌入式CPU连接的用于人机交互的触摸屏，采用四线电阻式触摸屏作为输入设备，用AD7843设计其接口电路，输出采用6.4吋TFT液晶屏，640×480的显示分辨率。

图3是所述微分电路的电路原理图，通过微分电路，所述嵌入式CPU和第二A/D转换模块可以采集整个制动过程中被提升物的实时制动速度，且可保证与采集的实时制动位移量实时同步。

使用时，激光测距传感器置于被提升物的正下方，手持终端高速采集整个制动过程中被提升物的实时制动位移量和实时制动速度；通过测试分析软件和通过触摸屏进行人机界面输入预设参数，可绘制实时制动位移量-时间曲线、实时制动速度-时间曲线、制动功-单位时间曲线、制动内力-单位时间曲线、制动内力力矩-单位时间曲线；通过存储模块和触摸屏，能存储多次测试数据，进行事后查询和分析，并可根据需要进行显示。

一种制动器制动性能综合测试装置的测试方法，它包括以下步骤：

步骤1、将激光测距传感器置于被提升物的下方，触发信号电路的输入端连接制动器的制动触发信号；

步骤2、当嵌入式CPU获取到触发信号电路采集的制动触发信号，则嵌入式CPU开始计时，并通过控制所述CPLD的采集参数，继而控制两个A/D转换模块的信号输出，按照采集参数预设的计时时间和采集速度，获取被提升物的实时制动位移量和实时制动速度；具体地说，当检测到制动触发信号时，装置开始采集并保存X分钟的位移和速度数据；X是根据具体的制动过程持续的时间进行设定，比如制动过程持续为N分钟，则只要满足X≥N即可；装置保存的数据长度为X分钟，可以保证把整个制动过程的数据完整保存；位移、速度和触发信号的采样频率设为1000Hz。

步骤3、嵌入式CPU通过获取的实时制动位移量、实时制动速度以及计时时间，运算得到制动性能综合测试分析数据并据此绘制制动性能曲线；

嵌入式CPU根据实时制动位移量、实时制动速度以及计时时间，分别绘制实时制动位移量-时间曲线、实时制动速度-时间曲线；

嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的实时制动位移量，计算该单位时间内的制动功，并根据多个单位时间内的制动功，绘制制动功-单位时间曲线；

嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的起始点实时制动速度、终止点实时制动速度，计算该单位时间内的制动内力，并根据多个单位时间内的制动内力，绘制制动内力-单位时间曲线；

嵌入式CPU根据预设的被提升物制动内力力臂和制动内力-单位时间曲线，计算每个单位时间内的制动内力力矩，并根据多个单位时间内的制动内力力矩，绘制制动内力力矩-单位时间曲线；

所述制动性能曲线包括有实时制动位移量-时间曲线、实时制动速度-时间曲线、制动功-单位时间曲线、制动内力-单位时间曲线、制动内力力矩-单位时间曲线；

步骤4、嵌入式CPU根据前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及预设的制动性能判断条件，判断制动器制动性能并得出制动器制动性能分析结果；嵌入式CPU将前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及制动器制动性能分析结果进行存储，以便于查询、读取，并可根据需要进行显示。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：它包括嵌入式CPU、激光测距传感器、放大滤波电路、信号分离电路、微分电路、两个A/D转换模块、触发信号电路、CPLD、存储模块和触摸屏；其中，所述激光测距传感器连接所述放大滤波电路以便将所述激光测距传感器采集的位移信号进行放大滤波处理；所述放大滤波电路连接所述信号分离电路以便通过所述信号分离电路将经过放大滤波处理的位移信号分离为两路相同的位移采集信号；所述嵌入式CPU通过第一A/D转换模块连接所述信号分离电路的第一位移采集信号输出端以便获取实时制动位移量；所述嵌入式CPU依次通过第二A/D转换模块、所述微分电路连接所述信号分离电路的第二位移采集信号输出端以便获取实时制动速度；所述嵌入式CPU连接所述触发信号电路以获取所述触发信号电路采集的制动触发信号；所述嵌入式CPU连接所述CPLD以便控制所述CPLD的采集参数；所述CPLD分别连接两个A/D转换模块以便根据采集参数控制两个A/D转换模块的信号输出；所述嵌入式CPU连接所述存储模块以便存储所述嵌入式CPU获取的实时制动位移量和实时制动速度以及据此由所述嵌入式CPU根据预设程序运算的制动性能综合测试分析数据；所述嵌入式CPU连接所述触摸屏以便人为设置采集参数和显示实时制动位移量、实时制动速度和制动性能综合测试分析数据。

2.根据权利要求1所述的制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：它还包括通讯模块，所述嵌入式CPU连接所述通讯模块以便实现该制动器制动性能综合测试装置与外围设备的通讯。

3.根据权利要求1或2所述的制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：它还包括恒流源模块，所述恒流源模块连接所述激光测距传感器以提供工作电源，所述嵌入式CPU连接所述恒流源模块以便控制所述恒流源模块的工作状态。

4.根据权利要求3所述的制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：它还包括传感器接口电路，所述激光测距传感器通过所述传感器接口电路连接所述放大滤波电路，所述恒流源模块通过所述传感器接口电路连接所述激光测距传感器以提供工作电源。

5.根据权利要求1或2所述的制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：所述嵌入式CPU连接所述放大滤波电路的控制端以便于控制位移信号的放大倍数。

6.根据权利要求1或2所述的制动器制动性能综合测试装置，其特征在于：所述嵌入式CPU采用型号为SC32442B的微处理器，所述CPLD采用型号为EMP7256的数字逻辑芯片，所述A/D转换模块采用型号为AD7865的A/D转换芯片；所述嵌入式CPU的外部时钟端口分别连接两个A/D转换模块的时钟输入端口，所述嵌入式CPU的读写控制端口分别连接两个A/D转换模块的读写控制端口；所述触发信号电路是输入端用于连接触发信号的光电耦合器，所述光电耦合器采用型号为TLP521的光电耦合器。

7.一种如权利要求1所述制动器制动性能综合测试装置的测试方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1、将激光测距传感器置于被提升物的下方，触发信号电路的输入端连接制动器的制动触发信号；

步骤2、当嵌入式CPU获取到触发信号电路采集的制动触发信号，则嵌入式CPU开始计时，并通过控制所述CPLD的采集参数，继而控制两个A/D转换模块的信号输出，按照采集参数预设的采集速度，获取被提升物的实时制动位移量和实时制动速度；

步骤3、嵌入式CPU通过获取的实时制动位移量、实时制动速度以及计时时间，运算得到制动性能综合测试分析数据并据此绘制制动性能曲线，所述制动性能曲线包括有实时制动位移量-时间曲线、实时制动速度-时间曲线；

步骤4、嵌入式CPU根据前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及预设的制动性能判断条件，判断制动器制动性能并得出制动器制动性能分析结果；

嵌入式CPU将前述制动性能综合测试分析数据和制动性能曲线以及制动器制动性能分析结果进行存储，以便于查询、读取，并可根据需要进行显示。

8.根据权利要求7所述的制动器制动性能综合测试装置的测试方法，其特征在于：在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的实时制动位移量，计算该单位时间内的制动功，并根据多个单位时间内的制动功，绘制制动功-单位时间曲线。

9.根据权利要求7所述的制动器制动性能综合测试装置的测试方法，其特征在于：在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的单位时间、预设的被提升物质量和该单位时间内的起始点实时制动速度、终止点实时制动速度，计算该单位时间内的制动内力，并根据多个单位时间内的制动内力，绘制制动内力-单位时间曲线。

10.根据权利要求9所述的制动器制动性能综合测试装置的测试方法，其特征在于：在步骤3中，嵌入式CPU根据预设的被提升物制动内力力臂和制动内力-单位时间曲线，计算每个单位时间内的制动内力力矩，并根据多个单位时间内的制动内力力矩，绘制制动内力力矩-单位时间曲线。