CN106199292A - 一种便携式精密导电滑环检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式精密导电滑环检测系统及其检测方法，其系统由多环路精密导电滑环、滑环测试机构、集线装置、参数测试设备、电机驱动器、继电器开关控制单元、扭矩传感器控制电箱、上位机以及若干导线组成。多环路精密导电滑环安装在滑环测试机构中，环/刷引线分别与集线装置相连，上位机与参数测试设备、扭矩传感器控制电箱、继电器开关控制单元、电机驱动器通过RS‑232/RS‑485串口线进行连接和通信，同时实现对接触电阻、耐压漏电流、绝缘电阻和转动力矩数据的采集、分析处理、显示与保存，进而实现以上相关参数的检测。本发明具有体积小、重量轻、便携性和适用性强、性价比高、设计开发和后期维护简单等特点，十分适用于中小型企业。

Description

一种便携式精密导电滑环检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及电连接器件参数指标测试技术领域，尤其是涉及一种便携式精密导电滑环检测系统及其检测方法。

背景技术

精密导电滑环是一种用于实现两个相对转动机构间功率、信号传送的电连接器件，其特别适用于无限制的连续旋转，同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或数据的场合。精密导电滑环一直以来被应用于尖端军事领域，是各种精密转台、离心机、惯导设备等的关键器件。随着我国经济的不断发展，民用领域也越来越多的涉足使用此类产品，用于工业自动系统控制中。精密导电滑环在生产、使用过程中主要检测的参数指标有：静态接触电阻、动态接触电阻、绝缘电阻、耐压强度、转动力矩等，其中静态接触电阻、动态接触电阻、绝缘电阻是所有导电滑环的必检项目，耐压强度、转动力矩等也是需要检测的重要指标。

在常温常压下，对精密导电滑环的参数指标检测一般采用手动检测或综合测试仪进行检测，然而在高、低温、热真空等环境下进行检测时，手动检测完全失效，综合测试仪因体积庞大、携带不便等原因不适宜多个地点流动检测，同时其一般无法拆解组合，灵活度不够高。此外，综合测试仪一般为非标定制设备，各厂家生产标准不一，且一般价格昂贵，后期维护成本较高，所以对于中小企业适用性不强。

因此，发明一种便携性和适用性强、性价比高、使用灵活、后期维护简单、适合中小企业的精密导电滑环检测系统及其检测方法具有重要的意义和实际应用价值。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种便携性和适用性强、性价比高、使用灵活、后期维护简单、适合中小企业的便携式精密导电滑环检测系统。

本发明的第二个目的在于提供一种能对精密导电滑环的多个指标参数进行测试的检测方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种便携式精密导电滑环检测系统，特征是：包括多环路精密导电滑环、滑环测试机构、集线装置、参数测试设备、继电器开关控制单元、扭矩传感器控制电箱、电机驱动器、上位机以及若干导线，其中：滑环测试机构由程控力矩电机、扭矩传感器和滑环夹装工装组成，集线装置由多环路接线端子和多路继电器开关组成，参数测试设备由微欧姆计和耐压绝缘测试仪组成，多环路精密导电滑环安装在滑环测试机构中，多环路精密导电滑环的环引线端与多环路接线端子XA的一端对应相连，多环路精密导电滑环的刷引线端与多环路接线端子XB的一端对应相连，多环路接线端子XA的另一端与多路继电器开关KA的一端对应相连，多环路接线端子XB的另一端与多路继电器开关KB的一端对应相连，多路继电器开关KA的另一端全部短接在一起并引出2个接线端子，多路继电器开关KB的另一端也全部短接在一起并引出2个接线端子；上位机与参数测试设备、扭矩传感器控制电箱均通过RS-232串口线进行连接和通信，上位机与继电器开关控制单元、电机驱动器均通过RS-485串口线进行连接和通信，微欧姆计测量得到的导电滑环的接触电阻数据、耐压绝缘测试仪测量得到的导电滑环的耐压漏电流、绝缘电阻数据以及扭矩传感器测量得到的转动力矩数据均通过RS-232串口线传送给上位机，并经过上位机的分析处理后，在显示屏上予以显示，同时上位机通过RS-485串口线分别发出指令给继电器开关控制单元和电机驱动器，进而控制多路继电器开关的开与关以及程控力矩电机的转动模式和转速。

程控力矩电机、扭矩传感器和滑环夹装工装集成为一体，其中程控力矩电机和扭矩传感器放置在滑环测试箱中，并将扭矩传感器的转动法兰引出测试箱外，同时将滑环夹装工装安装在测试箱上形成一体。

多环路接线端子和多路继电器开关集成为一体，放置在集线盒中。

继电器开关控制单元、扭矩传感器控制电箱和电机驱动器集成为一体，放置在控制电箱中，并在控制电箱的面板上将电源接口、继电器开关控制单元和电机驱动器的RS-485通信接口以及扭矩传感器控制电箱的RS-232通信接口均引出并标识。

多环路精密导电滑环的环路数为N（N为自然数），即环引线端N路，标号为A-I（I=1，2…N）；刷引线端N路，标号为B-I（I=1，2…N）；继电器开关个数为2N，即环引线端N路对应继电器开关N个，标号为KA-I（I=1，2…N）；刷引线端N路对应继电器开关N个，标号为KB-I（I=1，2…N）。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种精密导电滑环检测方法，包括以下步骤：

A、将多环路精密导电滑环整体安装在滑环测试机构中的滑环夹装工装上，并将其引出的环引线、刷引线分别与集线装置中的多环路接线端子分别对应连接在一起；

B、将集线装置引出的4个接线端子与参数测试设备的测试线缆进行相连，打开所有电源，使多路继电器开关处于断开状态；

C、在上位机上设置好相关检测参数和程控力矩电机工作模式后打开相关测试端口，并点击“开始检测”按钮即可开始进行检测；

D、上位机控制多路继电器开关按照预设工作模式实现开、关，并读取相关测量数据，主要包括：微欧姆计测量得到的接触电阻数据、耐压绝缘测试仪测量得到的耐压漏电流和绝缘电阻数据、扭矩传感器测量得到的转动力矩数据，上位机对以上数据进行分析处理和EXCEL记录保存，并在显示屏予以显示，最终实现直接打印输出。

本发明可通过对多环路精密导电滑环的各环路一次性加装，即可完成接触电阻、耐压漏电流、绝缘电阻、转动力矩等多项参数的检测，且导电滑环的环路不限。另外，本发明利用现成的微欧姆计、绝缘耐压测试仪、扭矩传感器等仪器组合在一起，通过简单的设计组装即可形成一套检测系统，与手动检测结果完全相同，检测结果一致性强。同时本发明通过集成后主要由5个模块组成，即滑环测试机构、集线装置、参数测试设备、集成控制电箱和上位机（笔记本电脑），各个模块均体积小、重量轻，十分便于携带和流动检测。

本发明的有益效果在于：

1、便携性强，由于其体积小、重量轻、拆解组合十分简单等原因，非常适合用于多地点流动检测；

2、适用性强，在常温、高低温、热真空等多种环境下均可使用；

3、使用灵活，拆解后可用于常规的手动检测，组合起来就自成一套检测系统；

4、后期维护简单且成本低，整个系统由现有生产中使用的测试设备组合而成，一旦出现问题均可快速替换；

5、设计开发简单，性价比高，检测结果一致性强，十分适用于中小型企业。

附图说明

图1为一种便携式精密导电滑环检测系统的构成框图；

图2为本发明中导电滑环、多环路接线端子及多路继电器开关的接线示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种便携式精密导电滑环检测系统，包括多环路精密导电滑环1、集线装置2、参数测试设备3、上位机（笔记本电脑）4、继电器开关控制单元5、电机驱动器6、扭矩传感器控制电箱7、滑环测试机构8以及若干导线，集线装置2由多环路接线端子21和多路继电器开关22组成，参数测试设备3由微欧姆计31和耐压绝缘测试仪32组成，滑环测试机构8由程控力矩电机81、扭矩传感器82和滑环夹装工装83组成，多环路精密导电滑环1安装在滑环测试机构8中的滑环夹装工装83上，上位机4采用笔记本电脑实现。

如图2所示，本发明中多环路精密导电滑环1、多环路接线端子21及多路继电器开关22之间的接线方法，以8环路精密导电滑环为例，即精密导电滑环环引线端8路，标号为A-1到A-8，精密导电滑环刷引线端8路，标号为B-1到B-8，多路继电器开关22个数为16，即精密导电滑环环引线端对应继电器开关22为8个，标号为KA-1到KA-8，精密导电滑环刷引线端对应继电器开关22为8个，标号为KB-1到KB-8，其中多环路精密导电滑环1环引线端A与多环路接线端子21的XA一端对应相连，多环路精密导电滑环1刷引线端B与多环路接线端子21的XB一端对应相连，多环路接线端子21的XA和XB的另一端分别与多路继电器开关22的KA和KB的一端对应相连，多路继电器开关22的KA另一端全部短接在一起并引出2个接线端子SA-1和SA-2，多路继电器开关22的KB另一端也全部短接在一起并引出2个接线端子SB-1和SB-2。

当进行静态接触电阻和动态接触电阻检测时，微欧姆计31的4根测试线分别接接线端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2。当进行耐压漏电流和绝缘电阻检测时，耐压绝缘测试仪32的2根测试线分别接接线端子SA-1和SB-1。上位机4与微欧姆计31、耐压绝缘测试仪32、扭矩传感器控制电箱7均通过RS-232串口线连接和通信，与电机驱动器6和继电器开关控制单元5均通过RS-485串口线连接和通信，实现对多路继电器开关22控制其开与关，对程控力矩电机81控制其转动模式和转速，对微欧姆计31、耐压绝缘测试仪32和扭矩传感器82进行接触电阻、耐压漏电流、绝缘电阻、转动力矩等实时数据采集，同时对采集到数据进行分析处理、显示及EXCEL记录保存，最终实现对多环路精密导电滑环1的相关参数指标的检测。

一种精密导电滑环的检测方法，其主要是将被测多环路精密导电滑环简单夹装后，通过简单的操控上位机即可快速实现对多环路精密导电滑环的接触电阻、耐压漏电流、绝缘电阻、转动力矩参数的快速检测，具体包括以下步骤：

A、将多环路精密导电滑环1整体安装在滑环测试机构8中的滑环夹装工装83上，留出其环引线端A和刷引线端B，如图2所示，并将环引线端A与多环路接线端子XA连接，刷引线端B与多环路接线端子XB连接；

B、将集线装置2引出的4个接线端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2与参数测试设备3测试线缆进行相连，同时打开所有电源，使多路继电器开关22处于断开状态；

（1）当进行多环路精密导电滑环1接触电阻检测时：将微欧姆计31的4根测试线分别接接线端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2。

（2）当进行多环路精密导电滑环1耐压漏电流、绝缘电阻检测时：将耐压绝缘测试仪32的2根测试线分别接接线端子SA-1和SB-1。

、设置好相关检测参数和程控力矩电机81工作模式和转速后，打开相关测试端口，并点击“开始检测”按钮即可开始进行检测；

（1）当进行多环路精密导电滑环1接触电阻检测时：所设参数包括“基础电阻”、“动态变化检测标准”、“环-环检测时间间隔”、“力矩检测标准”等，程控力矩电机81工作模式包括“正反向工作”、“正向工作”、“反向工作”、“禁止工作”等模式可选。此时多路继电器开关22工作模式为：检测第I环路时其对应继电器开关KA-I和KB-I（I=1,2…N，N为环路数）闭合，形成检测回路，其它全部断开。

（2）当进行多环路精密导电滑环1耐压漏电流、绝缘电阻检测时：所设参数包括“绝缘测试电压”、“耐压测试电压”、“检测时间间隔”、“绝缘电阻检测标准”、“耐压漏电流检测标准”等，程控力矩电机81工作模式为“禁止工作”。此时多路继电器开关22工作模式为：检测相邻M/K环路时对应继电器开关KA-M（M=1,2…N，N为环路数且M≠K）和KB-K（K=1,2…N，N为环路数且K≠M）闭合，其它全部断开。

、上位机控制多路继电器开关22开、关，并读取相关测量数据，以及对测量数据进行分析处理、显示和EXCEL记录保存，最终实现直接打印输出。

（1）当进行多环路精密导电滑环1接触电阻检测时：上位机会自动按照预设的“环-环检测时间间隔”逐环进行切换多路继电器开关22，在环-环检测间隔时间内以20个 /s的速度读取微欧姆计31测量得到的电阻数据并将其绘制成一条曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值和最小值，最大值与“基础电阻”之差即为该环路的静态接触电阻，最大值与最小值之差即为该环路的接触电阻动态变化值，并与“动态变化检测标准”进行对比分析，若大于“动态变化检测标准”则表明该环路不合格并报警显示，否则视为合格，以此类推，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存。同理，从开始检测到结束检测时间段内以20个 /s的速度读取扭矩传感器82测量得到的转动力矩数据并将其绘制成一条曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值与“力矩检测标准”进行对比分析，若大于“力矩检测标准”则表明不合格并报警显示，否则视为合格，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存，并实现直接打印输出。

（2）当进行多环路精密导电滑环1耐压漏电流、绝缘电阻检测时：上位机会自动按照预设的“检测时间间隔”逐次切换多路继电器开关22，在检测间隔时间内以20个 /s的速度读取耐压绝缘测试仪32测量得到的耐压漏电流、绝缘电阻数据并将其绘制成曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值并与“耐压漏电流检测标准”、“绝缘电阻检测标准”进行对比分析，若大于“耐压漏电流检测标准”、“绝缘电阻检测标准”则表明此路检测不合格并报警显示，否则视为合格，以此类推，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存，并实现直接打印输出。

Claims (6)

1.一种便携式精密导电滑环检测系统，其特征在于：包括多环路精密导电滑环、滑环测试机构、集线装置、参数测试设备、继电器开关控制单元、扭矩传感器控制电箱、电机驱动器、上位机以及若干导线，其中：滑环测试机构由程控力矩电机、扭矩传感器和滑环夹装工装组成，集线装置由多环路接线端子和多路继电器开关组成，参数测试设备由微欧姆计和耐压绝缘测试仪组成，多环路精密导电滑环安装在滑环测试机构中，多环路精密导电滑环的环引线端与多环路接线端子XA的一端对应相连，多环路精密导电滑环的刷引线端与多环路接线端子XB的一端对应相连，多环路接线端子XA的另一端与多路继电器开关KA的一端对应相连，多环路接线端子XB的另一端与多路继电器开关KB的一端对应相连，多路继电器开关KA的另一端全部短接在一起并引出2个接线端子，多路继电器开关KB的另一端也全部短接在一起并引出2个接线端子；上位机与参数测试设备、扭矩传感器控制电箱均通过RS-232串口线进行连接和通信，上位机与继电器开关控制单元、电机驱动器均通过RS-485串口线进行连接和通信，微欧姆计测量得到的导电滑环的接触电阻数据、耐压绝缘测试仪测量得到的导电滑环的耐压漏电流、绝缘电阻数据以及扭矩传感器测量得到的转动力矩数据均通过RS-232串口线传送给上位机，并经过上位机的分析处理后，在显示屏上予以显示，同时上位机通过RS-485串口线分别发出指令给继电器开关控制单元和电机驱动器，进而控制多路继电器开关的开与关以及程控力矩电机的转动模式和转速。

2.根据权利要求1所述的便携式精密导电滑环检测系统，其特征在于：程控力矩电机、扭矩传感器和滑环夹装工装集成为一体，其中程控力矩电机和扭矩传感器放置在滑环测试箱中，将扭矩传感器的转动法兰引出测试箱外，同时将滑环夹装工装安装在测试箱上形成一体。

3.根据权利要求1所述的便携式精密导电滑环检测系统，其特征在于：多环路接线端子和多路继电器开关集成为一体，放置在集线盒中。

4.根据权利要求1所述的便携式精密导电滑环检测系统，其特征在于：继电器开关控制单元、扭矩传感器控制电箱和电机驱动器集成为一体，放置在控制电箱中，在控制电箱的面板上将电源接口、继电器开关控制单元和电机驱动器的RS-485通信接口以及扭矩传感器控制电箱的RS-232通信接口均引出并标识。

5.根据权利要求1所述的便携式精密导电滑环检测系统，其特征在于：多环路精密导电滑环的环路数为N，N为自然数，即环引线端N路，标号为A-I，I=1，2…N；刷引线端N路，标号为B-I，I=1，2…N，；继电器开关个数为2N，即环引线端N路对应继电器开关N个，标号为KA-I，I=1，2…N；刷引线端N路对应继电器开关N个，标号为KB-I，I=1，2…N。

6.一种精密导电滑环检测方法，其特征在于：步骤如下：

A、将多环路精密导电滑环整体安装在滑环测试机构中的滑环夹装工装83上，留出其环引线端A和刷引线端B，并将环引线端A与多环路接线端子XA连接，刷引线端B与多环路接线端子XB连接；

B、将集线装置引出的4个接线端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2与参数测试设备测试线缆进行相连，同时打开所有电源，使多路继电器开关处于断开状态；

B1、当进行多环路精密导电滑环接触电阻检测时：将微欧姆计的4根测试线分别接接线端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2；

B2、当进行多环路精密导电滑环耐压漏电流、绝缘电阻检测时：将耐压绝缘测试仪的2根测试线分别接接线端子SA-1和SB-1；

C、设置好相关检测参数和程控力矩电机工作模式和转速后，打开相关测试端口，并点击“开始检测”按钮即可开始进行检测；

C1、当进行多环路精密导电滑环接触电阻检测时：所设参数包括“基础电阻”、“动态变化检测标准”、“环-环检测时间间隔”、“力矩检测标准”等，程控力矩电机工作模式包括“正反向工作”、“正向工作”、“反向工作”、“禁止工作”等模式可选；此时多路继电器开关工作模式为：检测第I环路时其对应继电器开关KA-I和KB-I闭合，I=1,2…N，N为环路数，形成检测回路，其它全部断开；

C2、当进行多环路精密导电滑环耐压漏电流、绝缘电阻检测时：所设参数包括“绝缘测试电压”、“耐压测试电压”、“检测时间间隔”、“绝缘电阻检测标准”、“耐压漏电流检测标准”等，程控力矩电机工作模式为“禁止工作”；此时多路继电器开关工作模式为：检测相邻M/K环路时对应继电器开关KA-M和KB-K闭合，其它全部断开，继电器开关KA-M中：M=1,2…N，N为环路数且M≠K；KB-K中：K=1,2…N，N为环路数且K≠M；

D、上位机控制多路继电器开关开与关，并读取相关测量数据，以及对测量数据进行分析处理、显示和EXCEL记录保存，最终实现直接打印输出；

D1、当进行多环路精密导电滑环接触电阻检测时：上位机会自动按照预设的“环-环检测时间间隔”逐环进行切换多路继电器开关，在环-环检测间隔时间内以20个 /s的速度读取微欧姆计测量得到的电阻数据并将其绘制成一条曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值和最小值，最大值与“基础电阻”之差即为该环路的静态接触电阻，最大值与最小值之差即为该环路的接触电阻动态变化值，并与“动态变化检测标准”进行对比分析，若大于“动态变化检测标准”则表明该环路不合格并报警显示，否则视为合格，以此类推，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存；同理，从开始检测到结束检测时间段内以20个 /s的速度读取扭矩传感器测量得到的转动力矩数据并将其绘制成一条曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值与“力矩检测标准”进行对比分析，若大于“力矩检测标准”则表明不合格并报警显示，否则视为合格，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存，并实现直接打印输出；

D2、当进行多环路精密导电滑环耐压漏电流、绝缘电阻检测时：上位机会自动按照预设的“检测时间间隔”逐次切换多路继电器开关，在检测间隔时间内以20个 /s的速度读取耐压绝缘测试仪测量得到的耐压漏电流、绝缘电阻数据并将其绘制成曲线显示，同时从读取的数据中分析找出最大值并与 “耐压漏电流检测标准”、“绝缘电阻检测标准”进行对比分析，若大于“耐压漏电流检测标准”、“绝缘电阻检测标准”则表明此路检测不合格并报警显示，否则视为合格，以此类推，最终对以上数据进行EXCEL表格记录和保存，并实现直接打印输出。