CN105527079B - 一种弹簧动态标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹簧动态标定方法，其具体步骤为：搭建包括：标定仪（1）、电机驱动器A（5）、电机A（7）、电机驱动器B（4）、电机B（6）、曲臂连杆滑块机构（13）、丝杠滑块机构（12）、位移传感器（11）和压力传感器（10）的弹簧动态标定系统；丝杠滑块机构（12）将待标定弹簧预紧到初始位置；曲臂连杆滑块机构（13）设定待标定弹簧的工作行程；运动控制卡（3）设定待标定弹簧的工作频率；压力传感器（10）产生压力数据，位移传感器（11）产生位移数据；标定仪（1）采集压力数据和位移数据；标定仪（1）得到待标定弹簧的性能指标。本发明自动化程度高、标定精度高、应用灵活方便。

Description

一种弹簧动态标定方法
技术领域
本发明涉及一种弹簧标定方法，特别是一种弹簧动态标定方法。
背景技术
目前弹簧标定方法大多采用手工方式进行静态标定，通过工装手工压缩弹簧的方式，读取压力传感器的弹力值和位移值，记录多个点的数据，得到弹力和位移的标定曲线。手工静态标定方法误差大、标定测量点少，无法针对弹簧在不同工作频率下进行动态标定，不能完全反映弹簧在整个量程中和不同工作频率下的工作特性。
发明内容
本发明目的在于提供一种弹簧动态标定方法，解决目前手工静态标定存在的精度低、标定测量点少以及无法完全反映弹簧在整个量程中和不同工作频率下的工作特性的问题。
一种弹簧动态标定方法，其具体步骤为：
第一步搭建弹簧动态标定系统
弹簧动态标定系统，包括：标定仪、电机驱动器A、电机A、多圈光电编码器A、电机驱动器B、电机B、多圈光电编码器B、曲臂连杆滑块机构、丝杠滑块机构、位移传感器和压力传感器；其中，标定仪包括：数据采集卡和运动控制卡。标定仪的输出端分别与电机驱动器A的输入端和电机驱动器B的输入端通过电缆连接；电机驱动器A的输出端与电机A的输入端通过电缆连接，电机A分别与曲臂连杆滑块机构和多圈光电编码器A通过转轴连接，曲臂连杆滑块机构的输出端与位移传感器的输入端通过电缆连接；电机驱动器B的输出端与电机B的输入端通过电缆连接，电机B分别与丝杠滑块机构和多圈光电编码器B通过转轴连接，丝杠滑块机构的输出端与压力传感器的输入端通过电缆连接；多圈光电编码器A的输出端、多圈光电编码器B的输出端、位移传感器的输出端和压力传感器的输出端分别与标定仪的输入端通过电缆连接。待标定弹簧的一端与曲臂连杆滑块机构的滑块通过转轴连接，另一端与丝杠滑块机构的滑块通过转轴连接。
第二步丝杠滑块机构将待标定弹簧预紧到初始位置
标定仪中的运动控制卡将控制信号发送给电机驱动器B，电机驱动器B对控制信号放大后输出给电机B，电机B驱动多圈光电编码器B旋转，多圈光电编码器B输出角度信号，经过标定仪的输入端传送给运动控制卡，作为速度控制的反馈信号。同时电机B驱动丝杠滑块机构做直线运动，丝杠滑块机构将待标定弹簧预紧到初始位置。
第三步曲臂连杆滑块机构设定待标定弹簧的工作行程
在曲臂连杆滑块机构中，通过调整连杆在曲臂中的位置，设定待标定弹簧的工作行程。连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A的转轴近，则弹簧的工作行程短；连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A的转轴远，则弹簧的工作行程远。
第四步运动控制卡设定待标定弹簧的工作频率
运动控制卡将控制信号发送给电机驱动器A，电机驱动器A对控制信号放大后输出给电机A，电机A驱动多圈光电编码器A旋转，多圈光电编码器A输出角度信号，经过标定仪的输入端传送给运动控制卡，作为速度控制的反馈信号；运动控制卡设定待标定弹簧的工作频率，即每秒钟弹簧的压缩次数。
第五步压力传感器产生压力数据，位移传感器产生位移数据
电机A驱动曲臂连杆滑块机构做钟摆运动，曲臂连杆滑块机构按运动控制卡给出的频率带动待标定弹簧做压缩和伸展往复运动，同时带动位移传感器做直线往复运动，位移传感器产生弹簧位移的模拟信号。待标定弹簧做压缩、伸展运动时，带动丝杠滑块机构做直线往复运动，丝杠滑块机构向压力传感器输出弹簧变形量的模拟信号。压力传感器产生弹簧压力的模拟信号。
第六步标定仪采集压力数据和位移数据
压力传感器将模拟信号经过标定仪的输入端实时传送给数据采集卡，数据采集卡将模拟信号转换成压力数据。位移传感器将模拟信号经过标定仪的输入端实时传送给数据采集卡，数据采集卡将模拟信号转换成位移数据。
第七步标定仪得到待标定弹簧的性能指标
标定仪根据获取的位移数据和压力数据得到当前工作频率下的待标定弹簧的性能指标。
至此，完成了弹簧的动态标定。
本方法具有自动化程度高、操作简单、工作行程和标定频率容易调节、标定精度高、标定测量点多，应用灵活方便等优点，可标定的弹簧动态行程为10mm～600mm，压力为100N～1200N，工作频率范围为0.1Hz～20Hz，数据采样频率不低于2KHz。
附图说明
图1一种弹簧动态标定方法所述的弹簧动态标定系统示意图。
1.标定仪 2.数据采集卡 3.运动控制卡 4.电机驱动器B 5.电机驱动器A 6.电机B 7.电机A 8.多圈光电编码器B 9.多圈光电编码器A 10.压力传感器 11.位移传感器 12.丝杠滑块机构 13.曲臂连杆滑块机构
具体实施方式
一种弹簧动态标定方法，其具体步骤为：
第一步搭建弹簧动态标定系统
弹簧动态标定系统，包括：标定仪1、电机驱动器A5、电机A7、多圈光电编码器A9、电机驱动器B4、电机B6、多圈光电编码器B8、曲臂连杆滑块机构13、丝杠滑块机构12、位移传感器11和压力传感器10；其中，标定仪1包括：数据采集卡2和运动控制卡3。标定仪1的输出端分别与电机驱动器A5的输入端和电机驱动器B4的输入端通过电缆连接；电机驱动器A5的输出端与电机A7的输入端通过电缆连接，电机A7分别与曲臂连杆滑块机构13和多圈光电编码器A9通过转轴连接，曲臂连杆滑块机构13的输出端与位移传感器11的输入端通过电缆连接；电机驱动器B4的输出端与电机B6的输入端通过电缆连接，电机B6分别与丝杠滑块机构12和多圈光电编码器B8通过转轴连接，丝杠滑块机构12的输出端与压力传感器10的输入端通过电缆连接；多圈光电编码器A9的输出端、多圈光电编码器B8的输出端、位移传感器11的输出端和压力传感器10的输出端分别与标定仪1的输入端通过电缆连接。待标定弹簧的一端与曲臂连杆滑块机构13的滑块通过转轴连接，另一端与丝杠滑块机构12的滑块通过转轴连接。
第二步丝杠滑块机构12将待标定弹簧预紧到初始位置
标定仪1中的运动控制卡3将控制信号发送给电机驱动器B4，电机驱动器B4对控制信号放大后输出给电机B6，电机B6驱动多圈光电编码器B8旋转，多圈光电编码器B8输出角度信号，经过标定仪1的输入端传送给运动控制卡3，作为速度控制的反馈信号。同时电机B6驱动丝杠滑块机构12做直线运动，丝杠滑块机构12将待标定弹簧预紧到初始位置。
第三步曲臂连杆滑块机构13设定待标定弹簧的工作行程
在曲臂连杆滑块机构13中，通过调整连杆在曲臂中的位置，设定待标定弹簧的工作行程。连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A7的转轴近，则弹簧的工作行程短；连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A7的转轴远，则弹簧的工作行程远。
第四步运动控制卡3设定待标定弹簧的工作频率
运动控制卡3将控制信号发送给电机驱动器A5，电机驱动器A5对控制信号放大后输出给电机A7，电机A7驱动多圈光电编码器A9旋转，多圈光电编码器A9输出角度信号，经过标定仪1的输入端传送给运动控制卡3，作为速度控制的反馈信号；运动控制卡3设定待标定弹簧的工作频率，即每秒钟弹簧的压缩次数。
第五步压力传感器10产生压力数据，位移传感器11产生位移数据
电机A7驱动曲臂连杆滑块机构13做钟摆运动，曲臂连杆滑块机构13按运动控制卡3给出的频率带动待标定弹簧做压缩和伸展往复运动，同时带动位移传感器11做直线往复运动，位移传感器11产生弹簧位移的模拟信号。待标定弹簧做压缩、伸展运动时，带动丝杠滑块机构12做直线往复运动，丝杠滑块机构12向压力传感器10输出弹簧变形量的模拟信号。压力传感器10产生弹簧压力的模拟信号。
第六步标定仪1采集压力数据和位移数据
压力传感器10将模拟信号经过标定仪1的输入端实时传送给数据采集卡2，数据采集卡2将模拟信号转换成压力数据。位移传感器11将模拟信号经过标定仪1的输入端实时传送给数据采集卡2，数据采集卡2将模拟信号转换成位移数据。
第七步标定仪1得到待标定弹簧的性能指标
标定仪1根据获取的位移数据和压力数据得到当前工作频率下的待标定弹簧的性能指标。
至此，完成了弹簧的动态标定。

Claims (1)

1.一种弹簧动态标定方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 搭建弹簧动态标定系统
弹簧动态标定系统，包括：标定仪（1）、电机驱动器A（5）、电机A（7）、多圈光电编码器A（9）、电机驱动器B（4）、电机B（6）、多圈光电编码器B（8）、曲臂连杆滑块机构（13）、丝杠滑块机构（12）、位移传感器（11）和压力传感器（10）；其中，标定仪（1）包括：数据采集卡（2）和运动控制卡（3）；标定仪（1）的输出端分别与电机驱动器A（5）的输入端和电机驱动器B（4）的输入端通过电缆连接；电机驱动器A（5）的输出端与电机A（7）的输入端通过电缆连接，电机A（7）分别与曲臂连杆滑块机构（13）和多圈光电编码器A（9）通过转轴连接，曲臂连杆滑块机构（13）的输出端与位移传感器（11）的输入端通过电缆连接；电机驱动器B（4）的输出端与电机B（6）的输入端通过电缆连接，电机B（6）分别与丝杠滑块机构（12）和多圈光电编码器B（8）通过转轴连接，丝杠滑块机构（12）的输出端与压力传感器（10）的输入端通过电缆连接；多圈光电编码器A（9）的输出端、多圈光电编码器B（8）的输出端、位移传感器（11）的输出端和压力传感器（10）的输出端分别与标定仪（1）的输入端通过电缆连接；待标定弹簧的一端与曲臂连杆滑块机构（13）的滑块通过转轴连接，另一端与丝杠滑块机构（12）的滑块通过转轴连接；
第二步 丝杠滑块机构（12）将待标定弹簧预紧到初始位置
标定仪（1）中的运动控制卡（3）将控制信号发送给电机驱动器B（4），电机驱动器B（4）对控制信号放大后输出给电机B（6），电机B（6）驱动多圈光电编码器B（8）旋转，多圈光电编码器B（8）输出角度信号，经过标定仪（1）的输入端传送给运动控制卡（3），作为速度控制的反馈信号；同时电机B（6）驱动丝杠滑块机构（12）做直线运动，丝杠滑块机构（12）将待标定弹簧预紧到初始位置；
第三步 曲臂连杆滑块机构（13）设定待标定弹簧的工作行程
在曲臂连杆滑块机构（13）中，通过调整连杆在曲臂中的位置，设定待标定弹簧的工作行程；连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A（7）的转轴近，则弹簧的工作行程短；连杆连接曲臂的位置离曲臂连接电机A（7）的转轴远，则弹簧的工作行程远；
第四步 运动控制卡（3）设定待标定弹簧的工作频率
运动控制卡（3）将控制信号发送给电机驱动器A（5），电机驱动器A（5）对控制信号放大后输出给电机A（7），电机A（7）驱动多圈光电编码器A（9）旋转，多圈光电编码器A（9）输出角度信号，经过标定仪（1）的输入端传送给运动控制卡（3），作为速度控制的反馈信号；运动控制卡（3）完成设定待标定弹簧的工作频率，即每秒钟弹簧的压缩次数；
第五步 压力传感器（10）产生压力数据，位移传感器（11）产生位移数据
电机A（7）驱动曲臂连杆滑块机构（13）做钟摆运动，曲臂连杆滑块机构（13）按运动控制卡（3）给出的频率带动待标定弹簧做压缩和伸展往复运动，同时带动位移传感器（11）做直线往复运动，位移传感器（11）产生弹簧位移的模拟信号；待标定弹簧做压缩、伸展运动时，带动丝杠滑块机构（12）做直线往复运动，丝杠滑块机构（12）向压力传感器（10）输出弹簧变形量的模拟信号；压力传感器（10）产生弹簧压力的模拟信号；
第六步 标定仪（1）采集压力数据和位移数据
压力传感器（10）将模拟信号经过标定仪（1）的输入端实时传送给数据采集卡（2），数据采集卡（2）将模拟信号转换成压力数据；位移传感器（11）将模拟信号经过标定仪（1）的输入端实时传送给数据采集卡（2），数据采集卡（2）将模拟信号转换成位移数据；
第七步 标定仪（1）得到待标定弹簧的性能指标
标定仪（1）根据获取的位移数据和压力数据得到当前工作频率下的待标定弹簧的性能指标；
至此，完成了弹簧的动态标定。
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