CN103868703B - 一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置。该装置包括工装台、高速摄像单元、控制和数据处理单元、拉力角度调整单元、高精度拉力测试单元和机身。它采用了高速摄像、力传感器及计算机检测技术，可进行分离脱落电连接器在机械分离和电磁分离方式下的分离速度、姿态、拉力角度及机械分离力等相关参数的测试。本发明可实现对分离脱落电连接器的分离特性的定量化测试，从而科学地评估分离脱落电连接器产品的分离质量，以保证电连接器产品的可靠性。

Description

一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置

技术领域

本发明涉及测量和测试领域，特别涉及一种分离脱落电连接器的分离特性测试。

背景技术

分离脱落电连接器可用于各种电子、电气设备等系统中的电气线路连接，在大型装备尤其是军工、航天航空弹射装备中得到了广泛的应用。

在许多大型弹射工程中常常包含成百上千的分离脱落电连接器，分离脱落电连接器的失效将会使设备出现故障甚至引发灾祸。因此，对分离脱落电连接器的性能测试，确保其可靠的质量就显得非常重要。分离脱落电连接器在分离过程中，分离端的脱落速度、轨迹或姿态，以及机械脱落方式下的拉力角度和临界拉力值等特性参数，都是评判分离脱落电连接器的质量与可靠性的重要指标。但目前对于这方面特性测试研究尚处于起步阶段，市场上还没有相应的测试设备。本发明就是基于这样的一个研究现状，提出了一种基于高速摄像系统的分离脱落电连接器的分离特性测试装置，以填补其技术空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置，能对分离脱落电连接器进行机械分离和电磁分离，拍摄分离过程图像、测量分离过程的拉力变化和计算分离特性参数。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括：

工装台：立柱安装在工作台上，分离脱落电连接器安装在开有U型槽的立柱上，弹性挡罩安装在立柱前端，弹性挡罩中部有线槽，弹性挡罩内侧面安装内壁扣环。

高速摄像单元：包括环形光源、光圈、粗调托板、Z方向微调手轮、高速摄像机、摄像系统副机架、微调托板调节螺母、微调托板、定位螺母、摄像系统主机架，其中，摄像系统主机架的左右竖直梁上安装有定位螺母，粗调托板安装在左右两侧竖直梁的定位螺母上方，粗调托板前端安装光圈，光圈正下方安装环形光源，光圈平台上安装摄像系统副机架，摄像系统副机架上安装微调托板，微调托板的中部横梁上安装高速摄像机，微调托板的左右侧面安装微调托板调节螺母，Z方向微调手轮通过螺杆与光圈平台相连。顺时针旋转左右两侧定位螺母下移粗调托板，逆时针旋转左右两侧定位螺母上移粗调托板。顺时针转动Z方向微调手轮，螺杆前进并带动光圈平台向外移动，逆时针转动Z方向微调手轮，螺杆回缩并带动光圈平台向内移动。逆时针旋转微调托板调节螺母，微调托板调节螺母向外移动，上下调整微调托板，顺时针旋转微调托板调节螺母，微调托板调节螺母向内移动锁紧微调托板。

控制和数据处理单元：包括图像采集卡、可编程逻辑控制器、PC机，可编程逻辑控制器根据PC机的程序指令选择分离模式、调整拉力角度和复位、进行机械分离力测试和复位、捕捉分离过程的图像；图像采集卡将高速摄像系统拍摄的图像传递给PC机，PC机对采集到的图像信号进行处理、计算分离速度和实时显示计算结果。

拉力角度调整单元：包括丝杠滑块、立式丝杠、接近开关、联轴器、步进电机，机身的左端安装立式丝杠，立式丝杠上安装丝杠滑块，立式丝杠侧面安装接近开关，接近开关与拉环在同一水平线上，步进电机安装在机身左端的开槽中，步进电机通过联轴器与立式丝杠相连。

高精度拉力测试单元：包括定滑轮a、定滑轮b、定滑轮座、高精度力传感器、力传感器滑块、接近开关、伺服电机、伺服电机滑块、旋转轴套，定滑轮a安装在丝杠滑块上，定滑轮b安装在定滑轮座上，定滑轮座安装在机身上，高精度力传感器安装在力传感器滑块上，力传感器滑块安装在定滑轮座右端的机身导轨a上，机身导轨a的侧面安装接近开关，旋转轴套安装在伺服电机的电机轴上，伺服电机安装在伺服电机滑块上，伺服电机滑块安装在机身导轨b上。

进行机械分离时将分离脱落电连接器分离端的拉环与挂钩相连，挂钩上的刚性绳通过定滑轮a、定滑轮b与高精度力传感器左侧相连，高精度力传感器右侧的刚性绳安装在旋转轴套上。可编程逻辑控制器根据PC机的程序指令和拉力角度要求控制步进电机启停，步进电机启动时通过联轴器和立式丝杠带动丝杠滑块移动，定滑轮a随丝杠滑块一起运动。可编程逻辑控制器根据PC机的程序指令启动伺服电机，伺服电机带动旋转轴套旋转，旋转轴套收紧高精度力传感器右侧的刚性绳，刚性绳带动高精度力传感器向右侧移动，高精度力传感器带动左侧刚性绳向右侧移动，左侧刚性绳上的挂钩牵引拉环实现机械分离。进行电磁分离时将分离脱落电连接器的电分离接口与可编程逻辑控制器的电源相连，通过对分离脱落电连接器上电实现电磁分离。

本发明具有的有益效果是：

本发明提供了一种分离脱落电连接器分离性能测试装置，能对分离脱落电连接器进行机械分离和电磁分离，拍摄分离过程图像、测量分离过程的拉力变化和计算分离特性参数。通过对定量化评估的方式对出厂前的产品进行检验，提前爆料产品缺陷，保证产品的可靠性。

附图说明

图1是本系统的外形与总成主视图。

图2是本系统的高速摄像单元主视图和左视图。

图3是本系统的本系统的工作流程图。

图中：

1.工装台：1.1、工作台；1.2、立柱；1.3、分离脱离电连接器；1.4、拉环；1.5、弹性挡罩；1.6、线槽；1.7、内壁扣环；1.8、挂钩；

2.高速摄像单元：2.1、环形光源；2.2、光圈；2.3、粗调托板；2.4、Z方向微调手轮；2.5、高速摄像机；2.6、摄像系统副机架；2.7、微调托板调节螺母；2.8、微调托板；2.9、定位螺母；2.10、摄像系统主机架；2.11、光圈平台；

3.控制和数据处理单元：3.1、图像采集卡；3.2、可编程逻辑控制器；3.3、PC机；

4.拉力角度调整单元：4.1、丝杠滑块；4.2、立式丝杠；4.3接近开关；4.4、联轴器；4.5、步进电机；

5.高精度拉力测试单元：5.1、定滑轮a；5.2、定滑轮b；5.3、定滑轮座；5.4、高精度力传感器；5.5、力传感器滑块；5.6、接近开关；5.7、伺服电机；5.8、伺服电机滑块；5.9、旋转轴套；

6.机身：6.1、机身导轨a；6.2、机身导轨b；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明中设计的测试系统包含工装台、高速摄像单元、控制和数据处理单元、拉力角度调整单元、高精度拉力测试单元和机身。

工装台1：立柱1.2安装在工作台1.1上，分离脱落电连接器1.3安装在开有U型槽的立柱1.2上，弹性挡罩1.5安装在立柱1.2前端，弹性挡罩1.5中部有线槽1.6，弹性挡罩1.5内侧面安装内壁扣环1.7。

控制和数据处理单元3：包括图像采集卡3.1、可编程逻辑控制器3.2、PC机3.3，可编程逻辑控制器3.2根据PC机3.3的程序指令选择分离模式、调整拉力角度和复位、进行机械分离力测试和复位、捕捉分离过程的图像；图像采集卡3.1将高速摄像系统2拍摄的图像传递给PC机3.3，PC机3.3对采集到的图像信号进行处理、计算分离速度和实时显示计算结果。

拉力角度调整单元4：包括丝杠滑块4.1、立式丝杠4.2、接近开关4.3、联轴器4.4、步进电机4.5，机身6的左端安装立式丝杠4.2，立式丝杠4.2上安装丝杠滑块4.1，立式丝杠4.2侧面安装接近开关4.3，接近开关4.3与拉环1.4在同一水平线上，步进电机4.5安装在机身6左端的开槽中，步进电机4.5通过联轴器4.4与立式丝杠4.2相连。

高精度拉力测试单元5：包括定滑轮a5.1、定滑轮b5.2、定滑轮座5.3、高精度力传感器5.4、力传感器滑块5.5、接近开关5.6、伺服电机5.7、伺服电机滑块5.8、旋转轴套5.9，定滑轮a5.1安装在丝杠滑块4.1上，定滑轮b5.2安装在定滑轮座5.3上，定滑轮座5.3安装在机身6上，高精度力传感器5.4安装在力传感器滑块5.5上，力传感器滑块5.5安装在定滑轮座5.3右端的机身导轨a6.1上，机身导轨a6.1的侧面安装接近开关5.6，旋转轴套5.9安装在伺服电机5.7的电机轴上，伺服电机5.7安装在伺服电机滑块5.8上，伺服电机滑块5.8安装在机身导轨b6.2上。

如图2所示，所述的高速摄像单元2包括环形光源2.1、光圈2.2、粗调托板2.3、Z方向微调手轮2.4、高速摄像机2.5、摄像系统副机架2.6、微调托板调节螺母2.7、微调托板2.8、定位螺母2.9、摄像系统主机架2.10、光圈平台2.11，其中，摄像系统主机架2.10的左右竖直梁上安装有定位螺母2.9，粗调托板2.3安装在左右两侧竖直梁的定位螺母2.9上方，粗调托板2.3前端安装光圈2.2，光圈2.2正下方安装环形光源2.1，光圈平台2.11上安装摄像系统副机架2.6，摄像系统副机架2.7上安装微调托板2.3，微调托板2.3的中部横梁上安装高速摄像机2.5，微调托板2.3的左右侧面安装微调托板调节螺母2.7，Z方向微调手轮2.4通过螺杆与光圈平台2.11相连。顺时针旋转左右两侧定位螺母2.9下移粗调托板2.3，逆时针旋转左右两侧定位螺母2.9上移粗调托板2.3。顺时针转动Z方向微调手轮2.4，螺杆前进并带动光圈平台2.11向外移动，逆时针转动Z方向微调手轮2.4，螺杆回缩并带动光圈平台2.11向内移动。逆时针旋转微调托板调节螺母2.7，微调托板调节螺母2.7向外移动，上下调整微调托板2.8，顺时针旋转微调托板调节螺母2.7，微调托板调节螺母2.7向内移动锁紧微调托板2.8。

如图3所示，本发明工作流程如下：

1.初始化：在测量开始前对分离脱落电连接器的分离特性测试系统程序初始化，对可编程逻辑控制器3.2上的数据进行清零；

2.装夹和光学成像系统调整：对程序初始化以后，在立柱上安装分离脱落电连接器1.3，通过调节Z方向调整手轮2.4使高速摄像单元2对准分离脱落电连接器1.3的结合面中心，通过调节定位螺母2.9来调整光圈2.2和环形光源2.1在Y方向的位置，通过调节微调托板调节螺母2.7调整高速摄像机2.5在Y方向的位置，使得最后的调整结果能满足最佳的拍摄效果；

3.开始分离：在装夹和高速成像系统调整完毕之后，在PC机3.2上启动主程序准备分离；

3.1选择分离模式：根据用户需求选择进行机械分离或者电磁分离；如果进行机械分离模式则顺序执行3.2-3.4步骤，如果进行电磁分离则顺序执行3.5步骤；

3.2连接拉力测试装置：取下固定在弹性挡罩1.5内壁扣环1.7上的挂钩1.8，将挂钩1.8与分离脱落电连接器1.3的拉环1.4相连；

3.3拉力角度调整：在PC机3.2上输入所需调整的角度数值，运行角度一步距换算程序，启动步进电机4.5，步进电机4.5根据换算结果带动丝杠滑块4.1和固定在其上的定滑轮a5.1运动到指定位置，移动伺服电机滑块5.8来调整伺服电机5.7在X向的位置使得整个拉力装置成准绷紧状态，拉力角度调整完毕；

3.4拉力测试：在完成拉力角度的调整之后开始进行分离并测量拉力大小，高速摄像机2.5启动并开始捕捉分离过程的图像，伺服电机5.7启动带动旋转轴套5.9旋转使得其上的绳子沿X向运动从而使高精度力传感器5.4受力，刚性绳子对分离脱落电连接器1.3上的拉环1.4的牵引力逐渐增大并最终达到使其分离端脱落的阈值，在此过程中，高精度力传感器5.4将测得的拉力值变送给PLC3.2，PLC3.2将变送后的信号传输给PC机3.3并实时显示记录；

3.5电磁分离：将分离脱落电连接器1.3的电磁分离接口与可编程逻辑控制器3.2电源相连，启动高速摄像机2.5并开始捕捉分离过程的图像，对分离脱落电连接器1.3上电使分离脱落电连接器脱落；

4.图像处理和计算：分离过程开始后，高速摄像机2.5将拍摄的图像信号传输给图像采集卡3.1，图像采集卡3.1将采集的数据传送到PC机3.3上。PC机3.3对传输过来的图像信号进行处理并实时显示图像信息，对处理后的图像进行特征提取，描绘位移一时间的曲线和计算分离时的速度；

5.分离动作中止：采用机械分离时，可编程逻辑控制器3.2接收到来自机身导轨a6.1侧面安装的接近开关5.6的信号控制各执行机构停止动作；采用电磁分离时，在接通电源后可编程逻辑控制器3.2延时控制各执行机构停止工作；可编程逻辑控制器3.2将各机构停止的信号反馈给PC机3.3，PC机3.3根据该停止信号将最终的计算结果显示出来；

6.复位：根据采用的分离方式(机械或者电磁)判断是否启动复位程序，如果采用的是机械分离方式则启动复位程序：可编程逻辑控制器3.2根据PC机3.3的复位指令控制步进电机4.5启动，步进电机4.5带动丝杠滑块4.1朝分离开始前的位置运动，当丝杠滑块4.1运动到初始位置时安装在立式丝杠4.2侧面的接近开关4.3接收到信号并反馈给可编程逻辑控制器3.2使得步进电机4.5停止，此时复位完毕。

Claims (3)

1.一种分离脱落电连接器的分离特性测试装置，其特征在于包括：

工装台(1)：立柱(1.2)安装在工作台(1.1)上，分离脱落电连接器(1.3)安装在开有U型槽的立柱(1.2)上，弹性挡罩(1.5)安装在立柱(1.2)前端，弹性挡罩(1.5)中部有线槽(1.6)，弹性挡罩(1.5)内侧面安装内壁扣环(1.7)；

高速摄像单元(2)：包括环形光源(2.1)、光圈(2.2)、粗调托板(2.3)、Z方向微调手轮(2.4)、高速摄像机(2.5)、摄像系统副机架(2.6)、微调托板调节螺母(2.7)、微调托板(2.8)、定位螺母(2.9)、摄像系统主机架(2.10)，其中，摄像系统主机架(2.10)的左右竖直梁上安装有定位螺母(2.9)，粗调托板(2.3)安装在左右两侧竖直梁的定位螺母(2.9)上方，粗调托板(2.3)前端安装光圈(2.2)，光圈(2.2)正下方安装环形光源(2.1)，光圈平台(2.11)上安装摄像系统副机架(2.6)，摄像系统副机架(2.6)上安装微调托板(2.8)，微调托板(2.8)的中部横梁上安装高速摄像机(2.5)，微调托板(2.3)的左右侧面安装微调托板调节螺母(2.7)，Z方向微调手轮(2.4)通过螺杆与光圈平台(2.11)相连；

控制和数据处理单元(3)：包括图像采集卡(2.1)、可编程逻辑控制器(3.2)、PC机(3.3)，可编程逻辑控制器(3.2)根据PC机(3.3)的程序指令选择分离模式、调整拉力角度和复位、进行机械分离力测试和复位、捕捉分离过程的图像；图像采集卡(3.1)将高速摄像单元(2)拍摄的图像传递给PC机(3.3)，PC机(3.3)对采集到的图像信号进行处理、计算分离速度和实时显示计算结果；

拉力角度调整单元(4)：包括丝杠滑块(4.1)、立式丝杠(4.2)、接近开关(4.3)、联轴器(4.4)、步进电机(4.5)，机身(6)的左端安装立式丝杠(4.2)，立式丝杠(4.2)上安装丝杠滑块(4.1)，立式丝杠(4.2)侧面安装接近开关(4.3)，接近开关(4.3)与拉环(1.4)在同一水平线上，步进电机(4.5)安装在机身(6)左端的开槽中，步进电机(4.5)通过联轴器(4.4)与立式丝杠(4.2)相连；

高精度拉力测试单元(5)：包括定滑轮a(5.1)、定滑轮b(5.2)、定滑轮座(5.3)、高精度力传感器(5.4)、力传感器滑块(5.5)、接近开关(5.6)、伺服电机(5.7)、伺服电机滑块(5.8)、旋转轴套(5.9)，定滑轮a(5.1)安装在丝杠滑块(4.1)上，定滑轮b(5.2)安装在定滑轮座(5.3)上，定滑轮座(5.3)安装在机身(6)上，高精度力传感器(5.4)安装在力传感器滑块(5.5)上，力传感器滑块(5.5)安装在定滑轮座(5.3)右端的机身导轨a(6.1)上，机身导轨a(6.1)的侧面安装接近开关(5.6)，旋转轴套(5.9)安装在伺服电机(5.7)的电机轴上，伺服电机(5.7)安装在伺服电机滑块(5.8)上，伺服电机滑块(5.8)安装在机身导轨b(6.2)上。

2.根据权利要求1所述的分离脱落电连接器的分离特性测试装置，其特征在于：旋转Z方向微调手轮(2.4)使高速摄像单元(2)对准分离脱落电连接器(1.3)结合面的中心，旋转定位螺母(2.9)调节粗调托板(2.3)在X方向的位置、旋转微调托板调节螺母(2.7)调节高速摄像机(2.5)在X方向上到光圈(2.2)、环形光源(2.1)的距离，拍摄时高速摄像机(2.5)以每秒2000帧的拍摄速度记录分离脱落电连接器(1.3)分离端结合面在分离时的影像，PC机(3.3)对采集得到的影像进行图像处理，绘制分离脱落电连接器(1.3)分离端的飞行轨迹，并通过结合面的位移-时间关系计算出分离速度。

3.根据权利要求1所述的分离脱落电连接器的分离特性测试装置，其特征在于：进行机械分离时将分离脱落电连接器(1.2)分离端的拉环(1.3)与挂钩(1.8)相连，挂钩上的刚性绳通过定滑轮a(5.1)、定滑轮b(5.2)与高精度力传感器(5.4)左侧相连，高精度力传感器(5.4)右侧的刚性绳安装在旋转轴套(5.9)上；可编程逻辑控制器(3.2)根据PC机(3.3)的程序指令和拉力角度要求控制步进电机(4.5)启停，步进电机(4.5)启动时通过联轴器(4.4)和立式丝杠(4.2)带动丝杠滑块(4.1)移动，定滑轮a(5.1)随丝杠滑块(4.1)一起运动；可编程逻辑控制器(3.2)根据PC机(3.3)的程序指令启动伺服电机(5.7)，伺服电机(5.7)带动旋转轴套(5.9)旋转，旋转轴套(5.9)收紧高精度力传感器(5.4)右侧的刚性绳，刚性绳带动高精度力传感器(5.4)向右侧移动，高精度力传感器(5.4)带动左侧刚性绳向右侧移动，左侧刚性绳上的挂钩(1.8)牵引拉环(1.4)实现机械分离。