CN104748935A - 组合镜碰撞及可靠性综合试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，包括：综合试验台，集成收放机构、操作手柄模拟机构及头部碰撞模拟装置等功能模块，收放机构将组合镜摆动转化为驱动模块的连续转动，能够记录收放次数及力学变化，并且真实模拟驾驶员碰撞过程，记录整个过程的运动学及动力学参数，为下一步可靠性、伤害程度及系统人机工程学研究奠定实验基础；液压系统，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞，驱动加速度及碰撞速度可控可调；测控系统实时控制试验平台，整个试验过程可观可测可控可调，真实模拟驾驶员的相应动作，并采集试验平台的运动学及力学参数，而且实时采集视频信息，实时分析，控制系统具有高度人性化、集成化等诸多优点。

Description

组合镜碰撞及可靠性综合试验平台

技术领域

本发明涉及一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台。

背景技术

目前，组合镜在众多领域内广泛应用，如在汽车中加装组合后视镜，在驾驶车辆行驶，特别是在进行倒车时，驾驶员只需调整好组合后视镜的姿态，无需转身，便可清楚的掌握车后边的信息，这不仅提高驾驶员操作的舒适性，减小疲劳，而且增加安全性。在民航等领域，现在普遍加装平显组合镜，如果没有平显，飞机的姿态控制只能通过观察仪表数据进行控制，大大地增加了驾驶员的工作负荷，极容易使得驾驶员疲劳，例如飞机在降落过程中，驾驶员需要不断的观察视线下方的仪表及正前方的跑道，不断的转移视线，并且舱内外的光线强度等光学特性有较大差异，因此眼睛需要不断的调整，这不仅需要时间，而且会造成视觉中断，或者说，驾驶员不能得到对于仪表或场景的连续观察，这恰恰是诸多民机事故发生的原因。民机平显能把仪表信息直接迭加在场景上，并把这些信息成象于无穷远处，平显还有字符信息亮度调控能力,能使字符信息与场景保持合适对比。驾驶员无需花费时间用于视线转移、远近调焦和亮暗适进行交替观察,即能同时看清信息和场景。也就是说,民机平显解决了驾驶员视觉中断或者对于信息和场景不能连续观察的问题，因此平显的使用,大幅减少了民航飞机的事故。但是组合镜在使用的过程中需要调整它的角度，因此其旋转锁紧力必须符合人机工程学，即驾驶员在转动组合镜时，既不能太费劲，又不能在进行机动时，组合镜自行托锁而造成危险。不仅如此，倘若一旦突然减速驾驶员身体前倾，额头与组合镜发生碰撞，由于锁紧力较大组合镜无法脱锁自转从而对人体头部造成伤害。因此锁紧力的设置成为组合镜应用的关键，目前有些研究单位提出一些锁紧力的测试方式，但是过于繁琐，而且难以保证一致性，并且组合镜转轴的使用寿命没有明确给出，或者是仅仅是一个参考区间，倘若在此参考区间之间便发生疲劳问题，极有可能造成重大事故，倘若参考值给出的过小，那么会增加检修及更换的频率，造成不必要的浪费。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其即能够完成组合镜锁紧力的测量，又可以真实模拟头部碰撞组合镜的过程，在有限的空间中实现快速加速，头部模型碰撞速度达12m/s，而且能够真实模拟组合镜的收放过程，并实时检测组合镜收放过程中的力学参数的变化，在不破拆组合镜的情况下，安装定位十分方便，为组合镜的在实际应用过程中锁紧力的设置及收放过程的设置奠定理论基础。

本发明提供一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，包括：综合试验台，集成组合镜收放机构、操作手柄模拟机构及头部碰撞模拟装置等功能模块，所述收放机构将组合镜摆动转化为驱动模块的连续转动，能够记录收放次数及收放过程的力学变化，并且真实模拟驾驶员碰撞过程，记录整个过程的运动学及动力学参数，为下一步可靠性、伤害程度及系统人机工程学研究奠定实验基础；液压系统，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞，驱动加速度及末端碰撞速度可控可调；测控系统实时控制试验平台，整个试验过程可观可测可控可调，真实模拟驾驶员的相应动作，并采集试验平台的运动学及力学参数，而且实时采集视频信息，实时分析，控制系统具有高度人性化、集成化等诸多优点。

所述综合试验台，包括：试验台底座，提供安装及支撑平台，并具有减振功能；组合镜收放模拟机构，安装在试验平台的侧壁上，收放机构与组合镜的镜的相对空间位置可调，真实模拟被测组合镜的收放过程，并记录收放次数及收放过程的力学变化；操作手柄模拟机构，真实模拟手指的操作过程，实时检测并记录手指力的变化过程；头部模型，根据真人头部结构、形状及质量采用用复合材料制作而成，符合标准人体模型的标准，头部模型质心处安装三轴加速度传感器，额头处设计有三轴力传感器，实时检测并记录整个运动过程及碰撞过程的运动学及动力学参数，并合算出锁紧力大小及对飞行员的伤害程度；移动机构，实现头部模型的高度及前后左右的移动，真实模拟飞行员与组合镜的相对位置；假人推动机构，与液压系统相连接，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞；缓冲机构，吸收碰撞后假人的残余能量，减小对整个平台的冲击。

试验台底座由光学隔振平台、安装平台及隔振垫等组成，用于承载相应装置的自重及试验过程中的各类试验载荷，光学隔振平台底部设计有隔振垫并通过地脚螺栓固定在实验室地基上，地基四周设置隔振沟，最大限度地降低振动对试验结果的干扰以及试验过程产生振动对周围试验设备的影响；优选地，在光学隔振平台上部设计有安装平台，安装平台上开有T型槽，以便于模拟机构的安装、位置调试、固定。

收放模拟机构，包括：被试组合镜、收放机构、支撑机构、位置调整机构及驱动单元，所述支撑机构包括侧壁支撑架及安装平台，为组合镜提供支撑及安装接口，优选地，支撑架底部设计有止口，方便与侧壁安装定位；所述侧壁是组合镜收放模拟机构与试验台底座间的过渡件，用于安装和承载相关部件，优选地，试验台侧壁设计有腰形孔，方便位置调整及安装固定。

作为优选，被测组合镜通过固定支架固定在安装平台上，组合镜与固定支架设计有腰形孔，组合镜相对于安装平台可前后移动，方便收放试验结束后组合镜移出至安全位置或者移至其它试验位置；固定支架设计有定位销，保证收放臂旋轴与组合镜回转轴的同轴度；通过组合镜上的摇臂机构实现收放臂与支座间相对摆动，来真实模拟飞行员手指拨动组合镜的收放过程。

作为优选，收放机构为一曲柄摇杆机构，将组合镜定角度的往复摆动转换为曲柄的连续旋转运动，即曲柄旋转一个周期，组合镜完成一个摆动周期；连杆与曲柄、连杆与摇臂间均通过铰销连接，连杆两端铰销轴孔内设计有自润滑轴承。

所述摇臂驱动组合镜摆动，优选地摇臂是由摇臂本体、摇臂手指等组成的一个组件，摇臂手指上装有微型力传感器，可实时检测收放臂收放过程中的操纵力，手指位置可通过安装在摇臂本体上的定位螺钉微调，以保证摇臂轴线与组合镜轴线重合及力传感器可靠接触；所述力传感器与组合镜之间设计有过渡件，通过过渡件上的滚轮来消除侧向力；所述电机驱动单元，电机轴与曲柄相连接，为曲柄摇杆机构的连续转动提供动力，并且电机转速可控可调。

头部模型及移动机构，包括：头部模型、假人躯干、假人位置调整机构等；作为优选，头部模型根据真人头部结构、形状及质量用复合材料制作而成，皮肤的材质、柔软度、厚度、形状都和真人很相近，在碰撞试验中能够真实模拟飞行员头部撞击效果；头部模型质心处安装三轴加速度传感器，额头处设计有三轴力传感器，实时检测并记录整个运动过程及碰撞过程的运动学及动力学参数，并合算出锁紧力大小及对飞行员的伤害程度。

作为优选，假人躯干及颈部等根据标准人体模型的标准配种得到，颈部采用符合材料制成，真实模拟人体颈部的刚度强度；假人躯干转轴处设计有编码器，实时记录躯干旋转角度。

作为优选，收放机构安装平台上部设计有丝杠，调整丝杠，改变组合镜与头部模型的相对高度；优选地，丝杠采用具有自锁功能的TM33螺纹，方便组合镜高度的调整并使其在调定高度可靠锁定；安装接口设计有腰形孔，实现组合镜的前后移动；所述假人模拟装置安装在安装轨道上，安装轨道设计有T型槽，并通过T形螺栓固定，松开T形螺栓，移动假人装置远离或接近组合镜，确定试验位置后固定。

假人驱动机构，包括：驱动杆、摆杆、滚轮、耳座等，液压缸与驱动杆相连接，通过驱动机构驱动躯干转动；所述驱动机构所有杆长均经过优化得到，最大限度地延长对假人躯干的作用时间，从而增加液压缸通过驱动机构对假人躯干的加速时间及加速行程，并且随着驱动机构的转动，驱动杆每增加相同的速度，躯干相应的速度增加不断增大，即当头部模型速度达到12m/s时，与液压缸直接驱动躯干转动相比，采用驱动机构的系统对液压缸的速度及加速度的性能要求大大降低，使得加速过程更为平缓，从而避免了冲击现象的发生；优选地，驱动杆前端设计有滚轮，所述滚轮采用聚四氟乙烯材料，避免了驱动杆与躯干直接接触的滑动摩擦力，并起到一定的缓冲作用。

缓冲机构，包括缓冲气垫、缓冲海绵等，优化缓冲气垫大小及气垫内气体质量，使得碰撞发生之后，躯干便与气垫接触，进行缓慢减速，直至整个头部模型与气垫完全接触，防止碰撞之后头部模型直接撞击在气垫上产生巨大反作用力，对皮肤、躯干及头部模型内的传感器造成损害；缓冲海绵采用较大刚度海绵垫与较小刚度海绵垫上下层交替配置的方式，优化两种海绵的层数，使得缓冲海绵整体具备合适的刚度特性，既能够吸收碰撞后假人的残余能量，又能够使得整个过程平缓进行，而且防止缓冲机构推动假人反弹对整个系统造成危害。

所述液压系统采取了小排量油泵和大容量蓄能器的设计方案，即降低成本、减小液压站工作噪音，又保证试验时瞬间释放出的大流量液压油满足试验的速度要求；作为优选，液压系统采用组合蓄能器的方式，瞬间大流量液压油主要由大蓄能器提供，小蓄能器一方面减小大蓄能器瞬间释放流量的冲击，另一方面，当大蓄能器压力流量降低时，对其进行补充，保证系统工作压力恒定；系统的工作压力通过比例调压阀来设定，系统设计有压力传感器，实时检测系统压力。

该试验平台还包括测控计算机，其通过D/A接口电路实时采集试验过程中的运动学参数及力学参数，并实时记录实时分析；通过A/D接口电路实时控制电机及液压驱动系统，电机转速及液压系统的工作压力，设定从而实现对加压系统的实时控制；控制系统设计有声光报警及故障提示窗口，界面设计符合人机工程学的要求；测控系统通过采集卡实时采集图像信息，并对数据进行分析、监控、管理、显示，为下一步的理论分析奠定实验基础。

本发明即能够完成组合镜锁紧力的测量，又可以真实模拟头部碰撞组合镜的过程，在有限的空间中实现快速加速，头部模型碰撞速度达12m/s，而且能够真实模拟组合镜的收放过程，并实时检测、记录相关试验过程中的力学参数及运动学参数。

整套机械系统结构巧妙、高度集成化，可完成组合镜收放、锁紧力测试、飞行员头部碰撞等模拟试验，在不破拆组合镜的情况下，安装定位十分方便，具有开放性、柔性设计、精度高等诸多优点。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台系统结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台主视图；

图3是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台左视图；

图4是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台后视图；

图5是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台俯视图；

图6是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台轴测图1；

图7是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台轴测图2。

图8是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台收放机构主视图；

图9是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台收放机构右视图；

图10是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台收放机构后视图；

图11是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台收放机构轴测图1；

图12是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台收放机构轴测图2；

图13是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台曲柄连杆机构轴测图；

图14是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台曲柄连杆机构主视图。

图15是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台手指力机构轴测图1；

图16是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台手指力机构轴测图2；

图17是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台手指力机构剖视图；

图18是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台手指力机构内部结构图；

图19是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台头部模型结构示意图；

图20是根据本发明的一个实施方式的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台液压原理图；

图中：1、控制器；2、高速摄像头；3、普通摄像头；4、摄像头支架；5、综合试验台；6、液压管路；7、液压系统；8、隔振垫；9、缓冲海绵；10、光学隔振平台；11、安装平台；12、颈部；13、头部模型；14、组合镜固定支架；15、护罩；16、侧壁；17、收放机构安装平台；18、侧壁支撑架；19、躯干；20、驱动杆；21、摆杆；22、活塞杆过渡头；23、转轴；24、液压缸；25、液压缸支撑架；26、丝杠；27、电机；28、组合镜；29、滚轮；30、定位螺栓；31、摆杆座；32、躯干座；33、编码器；34、气垫；35、安装轨道；36、加强筋；37、连杆；38、固体润滑轴承；39、曲柄；40、传感器护罩；41、电缆槽；42、摇臂；43、滚动轮；44、手柄力测试机构；45、接近开关；46、过渡安装板；47、丝杠；48、壳体；49、导轨；50、微型力传感器；51、手动轮；52、后壳皮肤；53、后壳；54、安装板；55、三轴力传感器；56、皮肤；57、外壳；58、配重；59、过渡板；60、三轴加速度传感器；61、手指模拟器；62、直线轴承；63、过渡件；64、手指力传感器；65、调整螺钉；66、电液换向阀；67、液压缸；68、电磁换向阀；69、二通方向阀；70、二通压力阀2；71、比例溢流阀；72、二通压力阀1；73、球阀；74、单向阀；75、压力传感器；76、压力表；77、蓄能器1；78、压力传感器2；79、压力表2；80、蓄能器2；81、油箱；82、泵；83、吸油虑；84、比例调压阀；85、三位四通阀。

具体实施方式

下面结合附图详细说明根据本发明的实施方式。

如附图所示，一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，包括：综合试验台5，集成组合镜收放机构、操作手柄模拟机构及头部碰撞模拟装置等功能模块，所述收放机构将组合镜摆动转化为驱动模块的连续转动，能够记录收放次数及收放过程的力学变化，并且真实模拟驾驶员碰撞过程，记录整个过程的运动学及动力学参数，为下一步可靠性、伤害程度及系统人机工程学研究奠定实验基础；液压系统7，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞，驱动加速度及末端碰撞速度可控可调；测控系统1实时实时控制试验平台，整个试验过程可观可测可控可调，真实模拟驾驶员的相应动作，并采集试验平台的运动学及力学参数，而且实时采集视频信息，实时分析，控制系统具有高度人性化、集成化等诸多优点。

所述综合试验台5，包括：试验台底座，提供安装及支撑平台，并具有减振功能；组合镜收放模拟机构，安装在试验平台的侧壁16上，收放机构与组合镜28的相对空间位置可调，真实模拟被测组合镜28的收放过程，并记录收放次数及收放过程的力学变化；操作手柄模拟机构44，真实模拟手指的操作过程，实时检测并记录手指力的变化过程；头部模型，根据真人头部结构、形状及质量采用用复合材料制作而成，符合标准人体模型的标准，头部模型质心处安装三轴加速度传感器60，额头处设计有三轴力传感器55，实时检测并记录整个运动过程及碰撞过程的运动学及动力学参数，并合算出锁紧力大小及对飞行员的伤害程度；移动机构，实现头部模型的高度及前后左右的移动，真实模拟飞行员与组合镜的相对位置；假人推动机构，与液压系统相连接，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞；缓冲机构，吸收碰撞后假人的残余能量，减小对整个平台的冲击。

试验台底座由光学隔振平台10、安装平台11及隔振垫8等组成，用于承载相应装置的自重及试验过程中的各类试验载荷，光学隔振平台10底部设计有隔振垫8并通过地脚螺栓固定在实验室地基上，地基四周设置隔振沟，最大限度地降低振动对试验结果的干扰以及试验过程产生振动对周围试验设备的影响；优选地，在光学隔振平台10上部设计有安装平台11，安装平台11上开有T型槽，以便于模拟机构的安装、位置调试、固定。

收放模拟机构，包括：被试组合镜28、收放机构、支撑机构18、位置调整机构及驱动单元，所述支撑机构包括侧壁支撑架18及安装平台17，为组合镜28提供支撑及安装接口，优选地，侧壁支撑架18底部设计有止口，方便与侧壁16安装定位；所述侧壁16是组合镜收放模拟机构与试验台底座间的过渡件，用于安装和承载相关部件，优选地，试验台侧壁16设计有腰形孔，方便位置调整及安装固定。

作为优选，被测组合镜28通过固定支架14固定在安装平台17上，组合镜28与固定支架14设计有腰形孔，组合镜28相对于安装平台17可前后移动，方便收放试验结束后组合镜移出至安全位置或者移至其它试验位置；固定支架14设计有定位销，保证收放臂旋轴与组合镜回转轴的同轴度；通过组合镜28上的摇臂机构实现收放臂与支座间相对摆动，来真实模拟飞行员手指拨动组合镜的收放过程。

作为优选，收放机构为一曲柄摇杆机构，将组合镜28定角度的往复摆动转换为曲柄39的连续旋转运动，即曲柄39旋转一个周期，组合镜完成一个摆动周期；连杆37与曲柄39、连杆37与摇臂42间均通过铰销连接，连杆37两端铰销轴孔内设计有自润滑轴承38。

所述摇臂驱动组合镜摆动，优选地摇臂是由摇臂本体、摇臂手指等组成的一个组件，摇臂手指上装有力传感器50，可实时检测收放臂收放过程中的操纵力，手指位置可通过安装在摇臂本体上的定位螺钉65微调，以保证摇臂42轴线与组合镜28轴线重合及力传感器可靠接触；所述力传感器50与组合镜28之间设计有过渡件63，通过过渡件63上的滚轮43来消除侧向力；所述电机驱动单元，电机轴28与曲柄39相连接，为曲柄摇杆机构的连续转动提供动力，并且电机28转速可控可调。

头部模型及移动机构，包括：头部模型(52、53、56、57)、假人躯干19、假人位置调整机构等；作为优选，头部模型(52、53、56、57)根据真人头部结构、形状及质量用复合材料制作而成，皮肤56的材质、柔软度、厚度、形状都和真人很相近，在碰撞试验中能够真实模拟飞行员头部撞击效果；头部模型质心处安装三轴加速度传感器60，额头处设计有三轴力传感器55，实时检测并记录整个运动过程及碰撞过程的运动学及动力学参数，并合算出锁紧力大小及对飞行员的伤害程度。

作为优选，假人躯干19及颈部12等根据标准人体模型的标准配种得到，颈部采用符合材料制成，真实模拟人体颈部的刚度强度；假人躯干19转轴处设计有编码器33，实时记录躯干19旋转角度。

作为优选，收放机构安装平台上部设计有丝杠26，调整丝杠26，改变组合镜28与头部模型57的相对高度；优选地，丝杠26采用具有自锁功能的TM33螺纹，方便组合镜28高度的调整并使其在调定高度可靠锁定；安装接口设计有腰形孔，实现组合镜28的前后移动；所述假人模拟装置安装在安装轨道35上，安装轨道35设计有T型槽，并通过T形螺栓固定，松开T形螺栓，移动假人装置远离或接近组合镜28，确定试验位置后固定。

假人驱动机构，包括：驱动杆20、摆杆21、滚轮29、耳座等，液压缸24通过活塞杆过渡头22与驱动杆20相连接，通过驱动机构驱动躯干19转动；所述驱动机构所有杆长均经过优化得到，最大限度地延长对假人躯干19的作用时间，从而增加液压缸24通过驱动机构对假人躯干19的加速时间及加速行程，并且随着驱动机构的转动，驱动杆每增加相同的速度，躯干相应的速度增加不断增大，即当头部模型速度达到12m/s时，与液压缸直接驱动躯干转动相比，采用驱动机构的系统对液压缸的速度及加速度的性能要求大大降低，使得加速过程更为平缓，从而避免了冲击现象的发生；优选地，驱动杆20前端设计有滚轮29，所述滚轮29采用聚四氟乙烯材料，避免了驱动杆20与躯干19直接接触的滑动摩擦力，并起到一定的缓冲作用。

缓冲机构，包括缓冲气垫34、缓冲海绵9等，优化缓冲气垫34大小及气垫34内气体质量，使得碰撞发生之后，躯干19便与气垫34接触，进行缓慢减速，直至整个头部模型57与气垫34完全接触，防止碰撞之后头部模型直接撞击在气垫上产生巨大反作用力，对皮肤、躯干及头部模型内的传感器造成损害；缓冲海绵9采用较大刚度海绵垫与较小刚度海绵垫上下层交替配置的方式，优化两种海绵的层数，使得缓冲海绵9整体具备合适的刚度特性，既能够吸收碰撞后假人的残余能量，又能够使得整个过程平缓进行，而且防止缓冲机构推动假人反弹对整个系统造成危害。

所述液压系统采取了小排量油泵82和大容量蓄能器77的设计方案，即降低成本、减小液压站工作噪音，又保证试验时瞬间释放出的大流量液压油满足试验的速度要求；作为优选，液压系统采用组合蓄能器的方式，瞬间大流量液压油主要由大蓄能器77提供，小蓄能器80一方面减小大蓄能器瞬间释放流量的冲击，另一方面，当大蓄能器77压力流量降低时，对其进行补充，保证系统工作压力恒定；系统的工作压力通过比例调压阀71来设定，系统设计有压力传感器75，实时检测系统压力。

该试验平台还包括测控计算机，其通过D/A接口电路实时采集试验过程中的运动学参数及力学参数，并实时记录实时分析；通过A/D接口电路实时控制电机及液压驱动系统，电机转速及液压系统的工作压力，设定从而实现对加压系统的实时控制；控制系统设计有声光报警及故障提示窗口，界面设计符合人机工程学的要求；测控系统通过采集卡实时采集图像信息，并对数据进行分析、监控、管理、显示，为下一步的理论分析奠定实验基础。

组合镜碰撞及可靠性综合试验平台的一个示例性实施方式的工作方式如下，也可以其它方式工作。

如附图所示，在进行组合镜收放可靠性实验时，首先将组合镜28移至靠近摇臂42处(远离假人的位置)，给组合镜28收放让开足够空间；调整丝杠26，使得组合镜28在竖直方向移动，使组合镜28与曲柄39处在最佳相对位置，从而使摇臂42摆角满足试验要求；调整摇臂42手指力传感器处的调整螺钉65，使得两侧手指力传感器50通过过渡件63与摇臂42接触良好，并且通过两侧的调整，使得组合镜28轴线与摇臂42轴线重合；检查实验装置各固定螺钉、螺栓紧固可靠，各运动件无卡阻；接通电机驱动单元电源、启动试验装置；通过接近开关45记录组合镜的摆动次数；通过力传感器记录组合镜收放摆动过程中的操作力。系统自动统计组合镜收放臂转轴失效时组合镜的摆动次数，根据力传感器检测数据，拟合出组合镜操作力与其摆角间关系曲线，操作人员根据实验结果评判收放臂的可靠性及研究组合镜操作力的变化规律。

在进行操作手柄试验时，转动丝杠47，推动手指模拟器61向下运动，并按下手指操作手柄，丝杠47与手指模拟器61之间设计有力传感器64，实时检测运动过程中的力学参数，系统实时采集并显示力学参数，调整组合镜28内操作手柄的弹簧力的大小，反复进行试验，得到满足使用要求的最示意飞行员操作的操作手柄力。手指模拟器64设计有直线轴承导轨62，避免各部件之间出现相对倾斜而出现卡件的现象，并且有效地能减少与导轨之间的摩擦。丝杠47具有自锁功能，防止在试验过程中的某个位置一旦不再操作丝杠47，手指模拟器受到力的作用自行上升，不仅干扰实验进程，甚至会造成危险；试验结束后，反向转动丝杠47，恢复到初始状态。

在模拟碰撞试验时，首先将组合镜28收放臂锁定，松开组合镜安装接口上螺栓，调整组合镜28的相对位置，使得组合镜28位于头部模型57的正前方，并将其固定；通过调整侧壁安装平台上的丝杠26，使头部模型质心与组合镜28质心位置平齐；调整假人的相对于组合镜的前后相对位置，使得假人的初始位置能够真实的模拟驾驶员的初始位置，并用T型螺栓将其固定，检查实验装置各固定螺钉、螺栓紧固可靠，并检查各运动件无卡阻。启动液压系统，通过一个小排量泵82连续为蓄能器77供油，并使蓄能器77液压油充满，通过控制器1设定假人推力并启动试验台，蓄能器77瞬间释放出的大流量液压油使假人加速，液压缸24通过驱动机构推动躯干19转动，并带动头部模型快速加速，与组合镜28发生碰撞后，躯干19与驱动机构脱离，并与缓冲气垫34开始接触，并使躯干19转速逐渐降低，当头部模型57完全与气垫34接触后，缓冲海绵9发生变形，并吸收假人的剩余能量，使得头部模型平缓地停在缓冲气垫上。

通过安装在头部模型内的三轴力传感器55、三轴加速度60传感器记录假人与组合镜碰撞过程中碰撞力与冲击加速度，并合算出碰撞过程对人体头部的伤害程度；通过摇臂上的力传感器44，记录碰撞过程中碰撞力引起的组合镜的反力，测控系统分析高速摄像设备2传输来的信息，获得组合镜的运动学参数，并合算出组合镜旋转锁紧力的大小；实验结束后，调整组合镜旋转锁紧力的大小，扶起试验假人，是试验假人、驱动机构及液压缸恢复到初始状态，重复以上步骤，进行新一轮碰撞试验，最周确定组合镜最佳旋转锁紧力。

本发明即能够完成组合镜锁紧力的测量，又可以真实模拟头部碰撞组合镜的过程，在有限的空间中实现快速加速，头部模型碰撞速度达12m/s，而且能够真实模拟组合镜的收放过程，并实时检测组合镜收放过程中的力学参数的变化，在不破拆组合镜的情况下，安装定位十分方便，为组合镜的在实际应用过程中锁紧力的设置及收放过程的设置奠定理论基础。

整套机械系统结构巧妙、高度集成化，可完成组合镜收放、锁紧力测试、飞行员头部碰撞等模拟试验，在不破拆组合镜的情况下，安装定位十分方便，具有开放性、柔性设计、精度高等诸多优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，包括：综合试验台，集成组合镜收放机构、操作手柄模拟机构及头部碰撞模拟装置，所述收放机构将组合镜摆动转化为驱动模块的连续转动，能够记录收放次数及收放过程的力学变化，并且真实模拟驾驶员碰撞过程，记录整个过程的运动学及动力学参数，为下一步可靠性、伤害程度及系统人机工程学研究奠定实验基础；

液压系统，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞，驱动加速度及末端碰撞速度可控可调；

测控系统实时控制试验平台，整个试验过程可观可测可控可调，真实模拟驾驶员的相应动作，并采集试验平台的运动学及力学参数，而且实时采集视频信息，实时分析，控制系统具有高度人性化、集成化等诸多优点。

2.根据权利要求1所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，综合试验台，包括：试验台底座，提供安装及支撑平台，并具有减振功能；组合镜收放模拟机构，真实模拟被测组合镜的收放过程，并记录收放次数及收放过程的力学变化；操作手柄模拟机构，真实模拟手指的操作过程，实时检测并记录手指力的变化过程；头部模型，符合标准人体模型的标准，头部模型质心处安装三轴加速度传感器，额头处设计有三轴力传感器，实时检测并记录整个运动过程及碰撞过程的运动学及动力学参数，并合算出锁紧力大小及对飞行员的伤害程度；移动机构，实现头部模型的空间位置的移动，真实模拟飞行员与组合镜的相对位置；假人推动机构，与液压系统相连接，驱动头部模型以一定的速度及加速度与组合镜发生碰撞；缓冲机构，吸收碰撞后假人的残余能量，减小对整个平台的冲击。

3.根据权利要求1、2所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，收放模拟机构，包括：被试组合镜、收放机构、支撑机构、位置调整机构及驱动单元，侧壁支撑架底部设计有止口，方便与侧壁安装定位；被测组合镜通过固定支架固定在安装平台上，组合镜与固定支架设计有腰形孔，组合镜相对于安装平台可前后移动，方便收放试验结束后组合镜移出至安全位置或者移至其它试验位置。

4.根据权利要求1、2所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，收放机构安装平台上部设计有丝杠，调整丝杠，改变组合镜与头部模型的相对高度；丝杠具有自锁功能，方便组合镜高度的调整并使其在调定高度可靠锁定；安装接口设计有腰形孔，实现组合镜的前后移动；所述假人模拟装置安装在安装轨道上，安装轨道设计有T型槽，并通过T形螺栓固定，松开T形螺栓，移动假人装置远离或接近组合镜，确定试验位置后固定。

5.根据权利要求1、2所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，假人驱动机构，包括：驱动杆、摆杆、滚轮、耳座等，液压缸通过驱动机构驱动躯干转动；所述驱动机构所有杆长均经过优化得到，最大限度地延长对假人躯干的作用时间，从而增加液压缸通过驱动机构对假人躯干的加速时间及加速行程，使得加速过程更为平缓，从而避免了冲击现象的发生；优选地，驱动杆前端设计有滚轮，所述滚轮采用聚四氟乙烯材料，避免了驱动杆与躯干直接接触的滑动摩擦力，并起到一定的缓冲作用。

6.根据权利要求1、2所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，缓冲机构，包括缓冲气垫、缓冲海绵等，优化缓冲气垫大小及气垫内气体质量，使得碰撞发生之后，躯干便与气垫接触，进行缓慢减速，直至整个头部模型与气垫完全接触，防止碰撞之后头部模型直接撞击在气垫上产生巨大反作用力，对皮肤、躯干及头部模型内的传感器造成损害；缓冲海绵采用较大刚度海绵垫与较小刚度海绵垫上下层交替配置的方式，优化两种海绵的层数，使得缓冲海绵整体具备合适的刚度特性，既能够吸收碰撞后假人的残余能量，又能够使得整个过程平缓进行，而且防止缓冲机构推动假人反弹对整个系统造成危害。

7.根据权利要求1所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，所述液压系统采用组合蓄能器的方式，瞬间大流量液压油主要由大蓄能器提供，小蓄能器一方面减小大蓄能器瞬间释放流量的冲击，另一方面，当大蓄能器压力流量降低时，对其进行补充，保证系统工作压力恒定；系统的工作压力通过比例调压阀来设定，系统设计有压力传感器，实时检测系统压力。

8.根据权利要求1所述的组合镜碰撞及可靠性综合试验平台，其特征在于，该试验平台还包括测控计算机，其通过D/A接口电路实时采集试验过程中的运动学参数及力学参数，并实时记录实时分析；通过A/D接口电路实时控制电机及液压驱动系统，电机转速及液压系统的工作压力，设定从而实现对加压系统的实时控制；控制系统设计有声光报警及故障提示窗口，界面设计符合人机工程学的要求；测控系统通过采集卡实时采集图像信息，并对数据进行分析、监控、管理、显示，为下一步的理论分析奠定实验基础。