CN103487087A

CN103487087A - 气动执行机构综合性能测试平台

Info

Publication number: CN103487087A
Application number: CN201310413045.7A
Authority: CN
Inventors: 高国华; 张雨佳; 刘俊冬; 韦康成
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: CN103487087B

Abstract

气动执行机构综合性能测试平台，属于智能机器人技术领域。其包括：由正方形角铁架、支撑柱、固定梁等构成的平台架子、光电传感器、压力变送器、应变电桥调理模块、冲击力传感器、电荷变换器、二位五通电磁换向阀、辅助电路、PCI采集卡、24V直流电源、电压转换模块、接线端子排。平台架子主体由铝合金型材拼接而成，架子底部固定了正方形角铁架以增加架子的稳定性。通过控制电磁阀的循环通断以使被测的气动执行机构正常工作，往复运动，同时各个传感器采集气动执行机构的运动速度、气压、冲击力、平台架子应变等数据，并传送到测试程序中。本发明能够良好的测量气动执行机构工作过程中的多项数据，使用方便。

Description

气动执行机构综合性能测试平台

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种针对气动执行机构的综合性能测试平台。

背景技术

在农业机械研制过程中，经常要对农机具进行整机疲劳寿命试验。在国内，武汉研制出高速轴向力驱动机构实验平台，可测在不同磁场下，主、被动转子的转速、扭矩、磁场间隙等动态性能参数，实现了对大气隙向磁力传动的动态性能的研究。南京研制出IPMC型柔顺手抓作动器的性能测试平台，该实验平台通过采用激光位移传感器、数码相机、LabVIEW虚拟实验装置以及精密电子称进行数据采集和测量，并通过分析实验数据，对手爪进行了合理优化。在国外，日本国际检测公司制造了MDP101和MDP102型电机性能综合测试仪，法宇航自1991年研制出新一代自动测试平台——ATEC6和SESAR3000系列。

目前，国内外的许多测试平台都是针对其生产的系列产品所研制的，因此具有较强的针对性，不能应用到气动执行机构中，国内的测试平台研究处于起步阶段，国外的一些通用测试平台由于价格昂贵较难广泛应用。我们解决的主要问题是用较低的成本实现对气动执行机构的测试平台开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题是用较低的制作成本研发出一套可以检测气动执行机构的运行参数的测试平台。该设计能够较理想的监测气动执行机构在正常工作状态下的多项运动参数，结构精简，成本较低，便于安装调试和拆卸维修。

本发明主要采用如下的技术方案来实现：

气动执行机构综合性能测试平台，其特征在于，包括正方形角铁架（1）、长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）、固定梁I（31）、固定梁II（32）、固定梁III（33）、固定梁IV（34）、固定梁V（35）、固定梁VI（36）、气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）、光电传感器安装梁I（51）、光电传感器安装梁II（52）、冲击力传感器安装座（6）、冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、U型导轨I（91）、U型导轨II（92）、U型导轨III（93）、U型导轨IV（94）、二位五通电磁换向阀（10）、辅助电路板（11）、压力变送器（12）、PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18），正方形角铁架（1）位于最下方，起基座作用，长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）分别竖直连接在正方形角铁架（1）的四个角，沿顺时针方向为支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱II（24）、短支撑柱I（23），起支撑立柱作用。固定梁I（31）连接在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间，固定梁II（32）连接在短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）之间；固定梁III（33）、固定梁IV（34）连接在长支撑柱I（22）、短支撑柱I（24）之间，固定梁III（33）平行位于固定梁IV（34）上方；固定梁V（35）、固定梁VI（36）连接在长支撑柱II（21）、短支撑柱II（23）之间，固定梁V（35）平行位于固定梁VI（36）上方，气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）安装在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间，与固定梁I（31）平行，光电传感器安装梁I（51）、光电传感器安装梁II（52）分别安装在固定梁III（33）和固定梁V（35）、固定梁IV（34）和固定梁VI（36）之间；光电传感器I（81）安装在光电传感器安装梁I（51）中间，光电传感器II（82）安装在光电传感器安装梁II（52）中间，冲击力传感器安装座（6）安装在正方形角铁架（1）上，与固定梁I（31）平行，冲击力传感器（7）安装在冲击力传感器安装座（6）的凹槽（61）内，U型导轨I（91）、U型导轨II（92）、U型导轨III（93）、U型导轨IV（94）由上至下平行安装在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间；二位五通电磁换向阀（10）安装在U型导轨I（91）上，辅助电路板（11）、压力变送器（12）安装在U型导轨II（92）上，PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）依次安装在U型导轨III（93）上，电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18）依次安装在U型导轨U型导轨IV（94）上。

冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、二位五通电磁换向阀（10）、辅助电路板（11）、压力变送器（12）、PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18）之间通过导线连接传送电流和信号，其中，24V直流电源（18）连接接线端子排I（151）、接线端子排II（152），接线端子排I（151）、接线端子排II（152）分别经由冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、二位五通电磁换向阀（10）、压力变送器（12）、、应变电桥调理模块（14）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）连接到辅助电路板（11）上，辅助电路板（11）与PCI采集卡（13）连接。

被测气动执行机构安装在气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）上，由气泵作为动力源，二位五通电磁换向阀（10）改变进气方向使气动执行机构能够往复运动，光电传感器I（81）、光电传感器II（82）测量气动执行机构的速度；冲击力传感器（7）测量气动执行机构的冲击力；应变电桥调理模块（14）测量气动执行机构综合性能测试平台的应变；电荷变换器（16）将冲击力传感器（7）产生的电流转换成电压输入PCI采集卡（13），电压转换模块（17）将电路高电压转换成冲击力传感器（7）的工作低电压。

本发明具有如下效果：气动执行机构被固定在平台架子气动执行机构安装梁的上，外接气泵提供其动力，在气动执行机构与气泵之间连接压力变送器（12）测量气压，PCI采集卡（13）循环产生的高低电平连接辅助电路板（11），通过二位五通电磁换向阀（10）控制气流方向实现气动执行机构的往复运动。

本发明包括：平台架子、光电传感器、压力变送器、应变电桥调理模块、冲击力传感器、电荷变换器、二位五通电磁换向阀、辅助电路、PCI采集卡、24V直流电源、电压转换模块、接线端子排。平台架子主体由铝合金型材拼接而成，架子底部固定了正方形角铁架以增加架子的稳定性。通过控制电磁阀的循环通断以使被测的气动执行机构正常工作，往复运动，同时各个传感器采集气动执行机构的运动速度、气压、冲击力、平台架子应变等数据，并传送到测试程序中。本发明能够良好的测量气动执行机构工作过程中的多项数据，使用方便。

被测对象固定在平台架子上以后，测试平台能够控制其循环往复运动，根据需要调节循环时间，以还原其原始工作状态。在启动执行机构往复运动过程中可以利用多个传感器模块采集其运动速度、对底部冲击力的大小、气压大小等数据，同时可以调节气泵输出气压值，以控制机构运动速度、冲击力大小，找到在保证其工作效率的情况下，各项指标较为平衡的一个气压值，实现对被测启动执行机构的优化过程。测试平台整体结构安装较为方便，控制、测试均较为准确。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的后视图；

图中，1-正方形角铁架、6-冲击力传感器安装座、7-冲击力传感器、21-长支撑柱I、22-长支撑柱II、23-短支撑柱I、24-短支撑柱II、31-固定梁I、32-固定梁II、33-固定梁III、34-固定梁IV、35-固定梁V、36-固定梁VI、41-气动执行机构安装梁I、42-气动执行机构安装梁II、51-光电传感器安装梁I、52-光电传感器安装梁II、81-光电传感器I、82-光电传感器II、91-U型导轨I、92-U型导轨II、93-U型导轨III、94-U型导轨IV、151-接线端子排I、152-接线端子排II、16-电荷变换器、17-电压转换模块、18-24V直流电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

气动执行机构综合性能测试平台，包括正方形角铁架1、长支撑柱I21、长支撑柱II22、短支撑柱I23、短支撑柱II24、固定梁I31、固定梁II32、固定梁III33、固定梁IV34、固定梁V35、固定梁VI36、气动执行机构安装梁I41、气动执行机构安装梁II42、光电传感器安装梁I51、光电传感器安装梁II52、冲击力传感器安装座6、冲击力传感器7、光电传感器I81、光电传感器II82、U型导轨I91、U型导轨II92、U型导轨III93、U型导轨IV94、二位五通电磁换向阀10、辅助电路板11、压力变送器12、PCI采集卡13、应变电桥调理模块14、接线端子排I151、接线端子排II152、电荷变换器16、电压转换模块17、24V直流电源18。正方形角铁架1位于最下方，起基座作用，长支撑柱I21、长支撑柱II22、短支撑柱I23、短支撑柱II24分别竖直连接在正方形角铁架1的四个角，起支撑立柱作用。固定梁I31连接在长支撑柱I21、长支撑柱II22之间，固定梁II32连接在短支撑柱I23、短支撑柱II24之间；固定梁III33、固定梁IV34连接在长支撑柱I21、短支撑柱I23之间，固定梁III33平行位于固定梁IV34上方；固定梁V35、固定梁VI36连接在长支撑柱II22、短支撑柱II24之间，固定梁V33平行位于固定梁VI34上方。气动执行机构安装梁I41、气动执行机构安装梁II42安装在长支撑柱I21、长支撑柱II22、之间，与固定梁I31平行。光电传感器安装梁I51、光电传感器安装梁II52分别安装在固定梁III33和固定梁V35、固定梁IV34和固定梁VI36之间；光电传感器I81安装在光电传感器安装梁I51中间，光电传感器II82安装在光电传感器安装梁II52中间。冲击力传感器安装座6安装在正方形角铁架1上，与固定梁I31平行，冲击力传感器7安装在冲击力传感器安装座6的凹槽61内。U型导轨I91、U型导轨II92、U型导轨III93、U型导轨IV94由上至下平行安装在长支撑柱I21、长支撑柱II22之间。二位五通电磁换向阀10安装在U型导轨I91上，辅助电路板11、压力变送器12由左至右安装在U型导轨II92上，PCI采集卡13、应变电桥调理模块14、接线端子排I151、接线端子排II152由左至右安装在U型导轨III93上，电荷变换器16、电压转换模块17、24V直流电源18由左至右安装在U型导轨U型导轨IV94上。

本发明的工作过程如下：

在测试平台工作过程中，打开24V直流电源18开关，各个元件通电并处于待工作状态。打开外接气泵及二位五通电磁换向阀10控制开关，使气动执行机构能够正常往复运动，此时各个元件开始正常工作，并采集数据。被测气动执行机构依次通过放置的2个光电传感器安装梁I51、光电传感器安装梁II52，产生的时间差通过电脑进行记录，并利用预先设定好的2个光电传感器安装梁I51、光电传感器安装梁II52的距离差，计算出机构运动速度并进行显示。被测机构每次向下运动至底部时，冲击力传感器7会测出其运动产生的冲击力，并利用电脑显示。在气动执行机构运动过程中，压力变送器12可以监测气泵产生气体的气压，并利用电脑显示。应变电桥调理模块14可以测量测试平台工作过程中的应变，并传输到电脑中实时显示。关闭二位五通电磁换向阀10控制开关，气动执行机构停止运行。

Claims

1.气动执行机构综合性能测试平台，其特征在于，包括正方形角铁架（1）、长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）、固定梁I（31）、固定梁II（32）、固定梁III（33）、固定梁IV（34）、固定梁V（35）、固定梁VI（36）、气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）、光电传感器安装梁I（51）、光电传感器安装梁II（52）、冲击力传感器安装座（6）、冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、U型导轨I（91）、U型导轨II（92）、U型导轨III（93）、U型导轨IV（94）、二位五通电磁换向阀（10）、辅助电路板（11）、压力变送器（12）、PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18），正方形角铁架（1）位于最下方，起基座作用，长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）分别竖直连接在正方形角铁架（1）的四个角，沿顺时针方向为支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）、短支撑柱II（24）、短支撑柱I（23），起支撑立柱作用。固定梁I（31）连接在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间，固定梁II（32）连接在短支撑柱I（23）、短支撑柱II（24）之间；固定梁III（33）、固定梁IV（34）连接在长支撑柱I（22）、短支撑柱I（24）之间，固定梁III（33）平行位于固定梁IV（34）上方；固定梁V（35）、固定梁VI（36）连接在长支撑柱II（21）、短支撑柱II（23）之间，固定梁V（35）平行位于固定梁VI（36）上方，气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）安装在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间，与固定梁I（31）平行，光电传感器安装梁I（51）、光电传感器安装梁II（52）分别安装在固定梁III（33）和固定梁V（35）、固定梁IV（34）和固定梁VI（36）之间；光电传感器I（81）安装在光电传感器安装梁I（51）中间，光电传感器II（82）安装在光电传感器安装梁II（52）中间，冲击力传感器安装座（6）安装在正方形角铁架（1）上，与固定梁I（31）平行，冲击力传感器（7）安装在冲击力传感器安装座（6）上，U型导轨I（91）、U型导轨II（92）、U型导轨III（93）、U型导轨IV（94）由上至下平行安装在长支撑柱I（21）、长支撑柱II（22）之间；二位五通电磁换向阀（10）安装在U型导轨I（91）上，辅助电路板（11）、压力变送器（12）安装在U型导轨II（92）上，PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）依次安装在U型导轨III（93）上，电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18）依次安装在U型导轨U型导轨IV（94）上。

2.根据权利要求1所述的气动执行机构综合性能测试平台，其特征在于：冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、二位五通电磁换向阀（10）、辅助电路板（11）、压力变送器（12）、PCI采集卡（13）、应变电桥调理模块（14）、接线端子排I（151）、接线端子排II（152）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）、24V直流电源（18）之间通过导线连接传送电流和信号，其中，24V直流电源（18）连接接线端子排I（151）、接线端子排II（152），接线端子排I（151）、接线端子排II（152）分别经由冲击力传感器（7）、光电传感器I（81）、光电传感器II（82）、二位五通电磁换向阀（10）、压力变送器（12）、、应变电桥调理模块（14）、电荷变换器（16）、电压转换模块（17）连接到辅助电路板（11）上，辅助电路板（11）与PCI采集卡（13）连接。

3.根据权利要求1所述的气动执行机构综合性能测试平台，其特征在于：被测气动执行机构安装在气动执行机构安装梁I（41）、气动执行机构安装梁II（42）上，由气泵作为动力源，二位五通电磁换向阀（10）改变进气方向使气动执行机构能够往复运动，光电传感器I（81）、光电传感器II（82）测量气动执行机构的速度；冲击力传感器（7）测量气动执行机构的冲击力；应变电桥调理模块（14）测量气动执行机构综合性能测试平台的应变；电荷变换器（16）将冲击力传感器（7）产生的电流转换成电压输入PCI采集卡（13），电压转换模块（17）将电路高电压转换成冲击力传感器（7）的工作低电压。