CN107024357A - 一种便携式制动性能测试仪校准装置及其校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式制动性能测试仪校准装置及其校准方法，包括采样机构、中央处理机构和校准执行机构，采样机构的信号输出端连接中央处理机构的信号输入端，中央处理机构的控制端连接校准执行机构；校准执行机构包括基架、交流伺服控制机构和翻转执行机构，采样机构包括角度传感器，角度传感器固定在翻转平台的下端面上，角度传感器的采集信号输出端通过传输线连接中央处理机构的采集信号接收端口；所述的中央处理机构包括操作箱和设于操作箱内的中央处理单元；能够精确实现倾角的控制，带动翻转平台连续转动即可实现对便携式制动性能测试仪的校准，且该校准方法数据溯源到重力加速度，因此，可以保证数据的可靠性与量值的准确传递。
Description
技术领域
本发明涉及便携式制动性能测试仪校准技术领域，尤其涉及一种便携式制动性能测试仪校准装置及其校准方法。
背景技术
随着我国汽车工业的发展和人们日常生活中车辆的普及,汽车的各项性能也越来越受到大众的关注。因此,汽车性能检测引起了生产商和使用者的普遍重视。它可以在车辆设计的正确性、结构的合理性、部件的可靠性和性能的优越性等方面为生产商提供依据。同时随着我国汽车使用量不断的增加,交通事故也时常发生，且每年都呈上升趋势。据调查,在机动车发生的交通事故中由于制动不良占有很大的比重。可见机动车制动性能是行车安全一个很重要的因素，在众多车辆安全检测方面，机动车制动性能检测是车辆安全检测的重要内容之一，是车辆行驶安全的可靠保障。
针对这一现状,国内的一些仪器生产厂家，生产出多种便携形式的制动性能测试仪。便携式制动性能测试仪是记录机动车辆在制动过程中的制动时间、制动减速度来计算出机动车速度和制动距离后，可得到被测机动车充分发出的平均减速度(MFDD)和制动协调时间的设备，其主要用来检验机动车的制动性能。作为机动车安全技术检验设备，便携式制动性能测试仪已经在国内广泛应用于汽车检测部门,其本身的量值准确可靠性直接影响到产品质量的好坏，关系到被检测机动车制动性能的测试结果的准确度。因此，对便携式制动性能测试仪进行校准必不可少，以确保其本身的测量量值的准确可靠。
作为检测车辆制动性能重要设备的便携式制动性能测试仪,按照JJF1168-2007《便携式制动性能测试仪校准规范》的要求,目前我国计量检测部门对其进行的校准主要还是静态校准,校准装置多为自主设计或研发简易装置，不易操作,其工作效率低,难以保证便携式制动性能测试仪校准结果的准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式制动性能测试仪校准装置及其校准方法，能够精确实现倾角的控制，带动翻转平台连续转动即可实现对便携式制动性能测试仪的校准，且该校准方法数据溯源到重力加速度，因此，可以保证数据的可靠性与量值的准确传递。
本发明采用的技术方案为：
一种便携式制动性能测试仪校准装置，包括采样机构、中央处理机构和校准执行机构，采样机构的信号输出端连接中央处理机构的信号输入端，中央处理机构的控制端连接校准执行机构；
所述的校准执行机构包括基架、交流伺服控制机构和翻转执行机构，所述的基架包括水平基台和设于水平基台上的基座；
交流伺服控制机构包括检测交流伺服电机转子位置的编码器、检测交流伺服电机转子转速的速度传感器、检测交流伺服电机定子电枢电流的电流传感器、控制器、交流伺服电机和减速机，控制器的采样端口通过引线分别连接编码器、速度传感器和电流传感器的采集信号输出端，控制器的驱动端口通过驱动线连接交流伺服电机的受控端，交流伺服电机的输出轴连接减速机的输入端，减速机固定在基座上，且减速机的输出轴水平布置；
翻转执行机构包括翻转平台和支撑杆，翻转平台的横向中线上设有轴套，轴套与减速机的输出轴匹配固定，支撑杆的顶端与翻转平台铰接，且铰接点位于所述的中线上；
所述的采样机构包括角度传感器，角度传感器固定在翻转平台的下端面上，且角度传感器与翻转平台无角度差，角度传感器的采集信号输出端通过传输线连接中央处理机构的采集信号接收端口；
所述的中央处理机构包括操作箱和设于操作箱内的中央处理单元，中央处理单元采用单片机，操作箱的正面设有按键和显示屏，按键和显示屏均连接中央处理单元，操作箱内还设有控制器，操作箱的背面设有电源线插口、手动总开关、采集信号接收端口、采样端口和驱动端口。
所述的水平基台上设有多个高低微调脚。
所述的翻转平台上设有便携式制动性能测试仪固定孔，固定孔内设有滑块，滑块上设有绑带栓。
所述的操作箱上设有手提部。
所述的操作箱上设有急停按钮，急停按钮串联在中央处理机构的供电电路中。
所述的交流伺服电机和减速机的减速比为1:10。
一种基于便携式制动性能测试仪校准装置的校准方法，包括以下步骤：
A：装置供电后，中央处理单元首先进行初始化配置，包括屏幕初始化，中央处理单元管脚配置初始化，串口中断初始化，中央处理单元配置所需要的定时器，以及采集信号接收端口、交流伺服电机供电端口和信号输送端口的初始化；
B：设定翻转平台处于水平状态时为绝对0°状态，翻转平台顺时针转动的角度为正向角度，翻转平台逆时针转动的角度为负向角度；设定步骤A中所述的定时器，设定为20毫秒，利用定时器定时查询中央处理单元连接按键的管脚电平状态；
C：将待校准的便携式制动性能测试仪通过绑带固定在翻转平台上，中央处理单元通过采集信号接收端口连接角度传感器，查询角度传感器的初始位置信息，得出初始位置信息与绝对0°的角度差值，再进行角度数据转换，即将输入的角度数据信息按照交流伺服电机的控制器的通信协议封装成帧发送给控制器，控制交流伺服电机及减速机运转，减速机带动翻转平台向绝对0°进行转动，直到翻转平台处于绝对0°时，交流伺服控制机构停止运转，准备工作完毕；
D：根据JJF1168-2007《便携式制动性能测试仪校准规范》要求，需要对待校准便携式制动性能测试仪进行12°、24°、37°、53°和90°五个测量点的减速度值校准，得出不同测量点的示值误差，若每个测量点均满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为符合要求，若其中一个测量点不满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为不符合要求；
E：首先，进行正向12°测量点的减速度值校准
操作人员手动通过按键输入12°，按键管脚电平发生变化，中央处理单元判定键盘处于被操作状态，记录按下的键盘待转动角度数据并储存；
之后，操作人员按下确认键，中央处理单元捕捉、查询到确认键管脚电平变化后，判定为确认键被按下，之后，把输入的待转动角度12°进行数据转换，即将输入的待转动角度数据信息按照控制器的通信协议封装成帧发送给控制器；
F：控制器接收到步骤E发送的帧后，控制交流伺服电机按照输入的相应角度数据帧，进行运转，同时带动减速机进行转动，利用减速机的输出轴带动翻转平台及便携式制动性能测试仪进行翻转，同时，显示屏上显示翻转平台当前的角度状态信息；
G：当翻转平台转动到接近指定位置静止后，角度传感器采集当前角度值，进行角度校准，得出当前角度值与待转动角度值的角度差值，并将角度差值信息进行数据转换，将输入的角度信息按照控制器的通信协议封装成帧发送给控制器，再次进行翻转；
H：若完成步骤G中的翻转静止后，角度传感器再次采集当前角度值，进行角度校准，重复步骤G，即进行角度值的自动循环校准，直到翻转平台转动到待转动角度位置为止；
I：完成步骤H后，翻转平台静止于正向12°，利用重力场中加速度值与倾角的关系，如公式(1)所示：
a＝g×sinθ (1)
式中，g——重力加速度值，通常取9.81m/s2；
θ——校准装置中翻转平台的翻转角度；
a——在θ角度下的加速度值，单位m/s2；
计算正向12°测量点的减速度值，并显示在显示屏上；
J：查看被校准便携式制动性能测试仪显示的减速度值，并对被校准便携式制动性能测试仪进行三次测量，记录并计算得出三次测量的减速度值的平均值当测得的减速度值为0～4.90m/s2时，则允许示值误差为：±0.10m/s2，按公式(2)计算如下，
式中，Δi——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪示值误差，m/s2；
——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪3次测量结果的平均值，m/s2；
Ai——在第i点测量时，标准减速度值，即权利要求1中所述的便携式制动性能测试仪校准装置显示的减速度值，m/s2；
当测得的减速度值为0～4.90m/s2以外其他值时，则允许示值误差为：±2.0％，按公式(3)计算如下，
式中各个参数的含义与式子(1)相同；
按公式(2)或者公式(3)计算得出正向12°测量点的示值误差Δi，将示值误差Δi与允许示值误差做比较，如果示值误差Δi在允许示值误差范围内，则判定为符合要求，如果示值误差Δi不在允许示值误差范围内，则判定为不符合要求；
K：根据步骤E、F、G、H、I、J依次进行24°、37°、53°和90°四个测量点的减速度值校准，再根据步骤D判定该台便携式制动性能测试仪是否符合要求。
本发明采用利用基架作为整个装置的支撑和定位平台，尽量使得装置处在一个水平面上，通过设置在水平基台上的多个高低微调脚，进行平整性的调整。在水平基台上设有基座，减速机放置在基座上，减速机的输出轴通过轴套固定翻转平台的右侧，且轴套设在翻转平台的横向中线上，同时，再利用支撑杆的顶端与翻转平台铰接，且铰接点位于所述的中线上；支撑杆的顶端与翻转平台铰接，使得翻转平台围绕着翻转平台的中线进行顺时针或者逆时针的转动，满足翻转平台可以进行180°的翻转；之后通过设于翻转平台背面的角度传感器采集翻转平台的转动角度，再发送给中央处理单元，再根据设定的翻转角度，中央处理单元将待翻转角度信息发送给交流伺服电机的控制器，继而控制交流伺服电机和减速机转动，使得待校准的便携式制动性能测试仪随着翻转平台转动到设定角度，查看显示屏的减速度值与便携式制动性能测试仪显示的减速度值，进行比较，看是否满足示值误差，从而判定被校准的便携式制动性能测试仪是否符合要求。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的操作箱的后视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括采样机构、中央处理机构和校准执行机构，采样机构的信号输出端连接中央处理机构的信号输入端，中央处理机构的控制端连接校准执行机构。
所述的校准执行机构包括基架、交流伺服控制机构和翻转执行机构，所述的基架包括水平基台1和设于水平基台1上的基座2，所述的水平基台1上设有多个高低微调脚3。
交流伺服控制机构包括检测交流伺服电机5转子位置的编码器4、检测交流伺服电机5转子转速的速度传感器(图中未标出)、检测交流伺服电机5定子电枢电流的电流传感器(图中未标出)、控制器8、交流伺服电机5和减速机6，控制器8的采样端口22通过引线7分别连接编码器4、速度传感器和电流传感器的采集信号输出端，控制器8的驱动端口23通过驱动线9连接交流伺服电机5的受控端，交流伺服电机5的输出轴连接减速机6的输入端，减速机6固定在基座2上，且减速机6的输出轴水平布置；所述的交流伺服电机5和减速机6的减速比为1:10。
翻转执行机构包括翻转平台10和支撑杆11，翻转平台10的横向中线上设有轴套12，轴套12与减速机6的输出轴匹配固定，支撑杆11的顶端与翻转平台10铰接，且铰接点位于所述的中线上；所述的翻转平台10上设有便携式制动性能测试仪固定孔13，固定孔13内设有滑块14，滑块14上设有绑带栓。
所述的采样机构包括角度传感器15，角度传感器15固定在翻转平台10的下端面上，且角度传感器15与翻转平台10无角度差，角度传感器15的采集信号输出端通过传输线连接中央处理机构的采集信号接收端口21。
如图1和图3所示，所述的中央处理机构包括操作箱16和设于操作箱16内的中央处理单元，中央处理单元采用单片机，操作箱16的正面设有按键17和显示屏18，按键17和显示屏18均连接中央处理单元，操作箱16内还设有控制器8，操作箱16的背面设有电源线插口19、手动总开关20、采集信号接收端口21、采样端口22和驱动端口23；操作箱16上设有手提部24，便于携带。操作箱上设有急停按钮25，急停按钮25串联在中央处理机构的供电电路中。
一种基于便携式制动性能测试仪校准装置的校准方法，包括以下步骤：
A：装置供电后，中央处理单元先进行初始化配置，包括屏幕初始化，中央处理单元管脚配置初始化，串口中断初始化，中央处理单元配置所需要的定时器，以及采集信号接收端口21、交流伺服电机5供电端口和信号输送端口的初始化；
B：设定翻转平台10处于水平状态时为绝对0°状态，翻转平台10顺时针转动的角度为正向角度，翻转平台10逆时针转动的角度为负向角度；设定步骤A中所述的定时器，设定为20毫秒，利用定时器定时查询中央处理单元连接按键17的管脚电平状态；
C：将待校准的便携式制动性能测试仪传感器通过绑带固定在翻转平台10上，中央处理单元通过采集信号接收端口21连接角度传感器15，查询角度传感器15的初始位置信息，得出初始位置信息与绝对0°的角度差值，再进行角度数据转换，即将输入的角度数据信息按照交流伺服电机5的控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8，控制交流伺服电机5及减速机6运转，减速机6带动翻转平台10向绝对0°进行转动，直到翻转平台10处于绝对0°时，交流伺服控制机构停止运转，准备工作完毕；
D：根据JJF1168-2007《便携式制动性能测试仪校准规范》要求，需要对待校准便携式制动性能测试仪进行12°、24°、37°、53°和90°五个测量点的减速度值校准，得出不同测量点的示值误差，若每个测量点均满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为符合要求，若其中一个测量点不满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为不符合要求；
E：首先，进行正向12°测量点的减速度值校准
操作人员手动通过按键17输入12°，按键17管脚电平发生变化，中央处理单元判定键盘处于被操作状态，记录按下的键盘待转动角度数据并储存；
之后，操作人员按下确认键，中央处理单元捕捉、查询到确认键管脚电平变化后，判定为确认键被按下，之后，把输入的待转动角度12°进行数据转换，即将输入的待转动角度数据信息按照控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8；
F：控制器8接收到步骤E发送的帧后，控制交流伺服电机5按照输入的相应角度数据帧，进行运转，同时带动减速机6进行转动，利用减速机6的输出轴带动翻转平台10及便携式制动性能测试仪进行翻转，同时，显示屏18上显示翻转平台10当前的角度状态信息；
G：当翻转平台10转动到接近指定位置静止后，角度传感器15采集当前角度值，进行角度校准，得出当前角度值与待转动角度值的角度差值，并将角度差值信息进行数据转换，将输入的角度信息按照控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8，再次进行翻转；
H：若完成步骤G中的翻转静止后，角度传感器15再次采集当前角度值，进行角度校准，重复步骤G，即进行角度值的自动循环校准，直到翻转平台10转动到待转动角度位置为止；
I：完成步骤H后，翻转平台10静止于正向12°，利用重力场中加速度值与倾角的关系，如公式(1)所示：
a＝g×sinθ (1)
式中，g——重力加速度值，通常取9.81m/s2；
θ——校准装置中翻转平台10的翻转角度；
a——在θ角度下的加速度值，单位m/s2；
计算正向12°测量点的减速度值，并显示在显示屏18上；
J：查看被校准便携式制动性能测试仪显示的减速度值，当测得的减速度值为0～4.90m/s2时，则允许示值误差为：±0.10m/s2，按公式(2)计算如下，
式中，Δi——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪示值误差，m/s2；
——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪3次测量结果的平均值，m/s2；
Ai——在第i点测量时，标准减速度值，即权利要求1中所述的便携式制动性能测试仪校准装置显示的减速度值，m/s2；
当测得的减速度值为0～4.90m/s2以外其他值时，则允许示值误差为：±2.0％，按公式(3)计算如下，
式中各个参数的含义与式子(1)相同；
按公式(2)或者公式(3)计算得出正向12°测量点的示值误差Δi，将示值误差Δi与允许示值误差做比较，如果示值误差Δi在允许示值误差范围内，则判定为符合要求，如果示值误差Δi不在允许示值误差范围内，则判定为不符合要求；
K：根据步骤E、F、G、H、I、J依次进行24°、37°、53°和90°四个测量点的减速度值校准，再根据步骤D判定该台便携式制动性能测试仪是否符合要求。
实施例：
本装置利用基架作为整个装置的支撑和定位平台，尽量使得装置处在一个水平面上，通过设置在水平基台1上的多个高低微调脚3，本装置在水平基台1的四个角处分别设置一个高低微调脚3，进行平整性的调整。在水平基台1上设有基座2，基座2的左侧设有定位固定板，定位固定板上设有左右通透的定位孔，减速机6放置在基座2上，且减速机6的输出轴由右向左穿过定位孔伸向定位固定板的左侧，定位固定板主要用于支撑和紧固减速机6的输出轴，使得减速机6在工作时，稳固的工作，防止颤抖，保证转动的精度。减速机6的输出轴通过轴套12固定翻转平台10的右侧，且轴套12设在翻转平台10的横向中线上，同时，再利用支撑杆11的顶端与翻转平台10铰接，且铰接点位于所述的中线上；使得翻转平台10围绕着翻转平台10的中线进行顺时针或者逆时针的转动，满足翻转平台10可以进行180°的翻转。支撑杆11的顶端与翻转平台10铰接，支撑杆11的顶部设有一个左右通透的安装孔，安装轴套12设在支撑杆11的下端面的中线上，再利用螺钉依次穿过安装轴套12的轴孔和安装孔，将支撑杆11与轴套12进行转动连接，使得支撑杆11与翻转平台10之间铰接。
在翻转平台10的背面设有角度传感器15，为了获得翻转平台10不同时刻的角度值，我们采用精密角度传感器15监测其角度。角度传感器15安装在翻转平台10正下方，且角度传感器15与翻转平台10无角度差，即角度传感器15与翻转平台10的翻转角度保持同步，达到完全的一致性，保证测量精度，并通过PIC接收角度传感器15的脉冲信号对数据进行处理，然后通过串口输送到前端显示屏18上显示不同时刻的角度信息。
翻转平台10采用一个质量连续、均匀分布且厚度一定的正方形铁板，翻转平台10尺寸为350mm×350mm，厚度采用12mm，并涂有黑色防锈材料。要实现交流伺服电机5带动翻转平台10翻转，交流伺服电机5的力矩和转动惯量必须满足相应的要求。
已知翻转平台10大小为350mm×350mm，重量为11kg，根据力矩公式(4)可以算出使整个翻转平台10翻转的最小力矩：
M＝F×L (4)
式中，M——物体的转动力矩，单位N·m；
F——加在物体上使物体转动的力，单位N；
L——加在物体上的力到转轴的距离，单位m。
使翻转平台10左半部分转动的力的最小值为翻转平台10左半部分的质量，且翻转平台10薄厚均匀，则使整个翻转平台10翻转的力矩最小为：
式中，m——校准装置翻转平台10的质量，单位kg；
a——校准装置翻转平台10的边长，单位m。
将校准装置翻转平台10的质量m和边长a代入式子(5)，可得校准装置翻转平台10转动所需的最小力矩为M＝0.9625kg·m＝0.9625×9.8N·m＝9.4N·m。
转动惯量是指物体绕轴转动时的惯性量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置，而同物体绕轴的转动状态无关。对于质量均匀的物体而言，转动惯量的计算公式有：
式中，I——物体的转动惯量，单位kg·m2；
mi——物体某个质元的质量，单位kg；
ri——物体某个质元到转轴的垂直距离，单位m。
若假设翻转平台10的线密度为ρ，则翻转平台10上某个质元的质量dm＝ρdr，r为该质元到转轴的垂直距离，则要使该校准装置的翻转平台10转动所需的转动惯量为：
将校准装置翻转平台10的质量m和边长a代入式子(7)，可得校准装置翻转平台10转动所需的转动惯量为：
I＝0.11229Kg·m2＝1122.9Kg·cm2。
计算出，翻转平台10转动所需的力矩和转动惯量后，即可据此来选择交流伺服电机5的类型。
交流伺服电机5采用的是永磁式交流同步伺服电机，并配套相应的减速比为1:10的L型减速机6，永磁式交流伺服电机5加上1:10的减速机6，使扭矩扩大10倍，转动惯量扩大至100倍，则该交流伺服电机5与减速机6构成的系统，完全能够满足便携式制动性能测试仪静态校准装置中翻转平台10的力矩和转动惯量的理论值。
为了实现对永磁式交流同步伺服电机转子的精确定位，该系统采用位置环、速度环和电流环构成三闭环控制系统，分别实现对永磁式交流同步伺服电机的位置、速度和电流的控制。要实现对永磁式交流同步伺服电机位置的精确控制，首先需要有位置传感器来检测永磁式交流同步伺服电机转子的位置，采用编码器4作为控制系统的位置传感器。位置传感器检测到的位置数据作为位置控制环的负反馈量。其次，采用速度传感器来检测永磁式交流同步伺服电机转子的转速，作为速度控制环的负反馈量。最后，采用电流传感器来检测三相逆变器输出的永磁式交流同步伺服电机的定子电枢电流(常常采用霍尔传感器来充当测量电流的元件)，作为电流环的负反馈量。通过上述的三项位置环、速度环和电流环的负反馈量，能够提高交流伺服电机5控制系统的精度和响应速度。
针对中央处理机构，包括操作箱16和设于操作箱16内的中央处理单元，操作箱16的正面设有按键17和显示屏18。
中央处理单元采用32位单片机。单片机工作电压2.3V～3.6V，最高主频80MHz。液晶显示屏18采用320×240点阵的图形显示模块。该显示屏18不仅可以显示单一的文本、图形，而且可以实现双图层的合成(“或”、“异或”、“同或”、“与”四种逻辑关系)和四阶灰度的显示效果。在文本模式下，该液晶显示屏可完成大小字体的混编，中英文字体自动对齐，行距设定等功能。
便携式制动性能测试仪静态校准定装置需要控制交流伺服电机5带动的翻转平台10翻转不同的角度值，因此需要有输入模块向单片机输入翻转平台10的翻转角度，故而采用的是4×4矩阵键盘。4×4矩阵键盘主要完成向单片机输入翻转平台10角度、确定交流伺服电机5的翻转方向等功能。
下面结合附图说明本发明的校准原理：
步骤1：正常校准时，将待校准的便携式制动性能测试仪传感器通过绑带固定在翻转平台10上，中央处理单元通过采集信号接收端口21连接角度传感器15，查询角度传感器15的初始位置信息，得出初始位置信息与绝对0°的角度差值，再进行角度数据转换，即将输入的角度数据信息按照交流伺服电机5的控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8，控制交流伺服电机5及减速机6运转，减速机6带动翻转平台10向绝对0°进行转动，直到翻转平台10处于绝对0°时，交流伺服控制机构停止运转，准备工作完毕；
步骤2；根据JJF1168-2007《便携式制动性能测试仪校准规范》要求，需要对待校准便携式制动性能测试仪进行12°、24°、37°、53°和90°五个测量点的减速度值校准，得出不同测量点的示值误差，若每个测量点均满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为符合要求，若其中一个测量点不满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为不符合要求；
步骤3：首先，进行正向12°测量点的减速度值校准
操作人员手动通过按键17输入12°，按键17管脚电平发生变化，中央处理单元判定键盘处于被操作状态，记录按下的键盘待转动角度数据并储存；
之后，操作人员按下确认键，中央处理单元捕捉、查询到确认键管脚电平变化后，判定为确认键被按下，之后，把输入的待转动角度12°进行数据转换，即将输入的待转动角度数据信息按照控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8；
步骤4：控制器8接收到上述步骤发送的帧后，控制交流伺服电机5按照输入的相应角度数据帧，进行运转，同时通过减速机6进行精密控制，利用减速机6的输出轴带动翻转平台10及便携式制动性能测试仪进行翻转，同时，显示屏18上显示翻转平台10当前的角度状态信息；
步骤5：当翻转平台10转动到接近指定位置静止后，角度传感器15采集当前角度值，进行角度校准，得出当前角度值与待转动角度值的角度差值，并将角度差值信息进行数据转换，将输入的角度信息按照控制器8的通信协议封装成帧发送给控制器8，再次进行翻转；
步骤6：若完成步骤5翻转静止后，角度传感器15再次采集当前角度值，进行角度校准，重复步骤5，即进行角度值的自动循环校准，直到翻转平台10转动到待转动角度位置为止；
步骤7：待翻转平台10静止于正向12°，利用重力场中加速度值与倾角的关系，如公式(1)所示：
a＝g×sinθ (1)
式中，g——重力加速度值，通常取9.81m/s2；
θ——校准装置中翻转平台10的翻转角度；
a——在θ角度下的加速度值，单位m/s2；
计算正向12°测量点的减速度值，并显示在显示屏18上；
由公式(1)计算：a＝9.81m/s2×sin12，即a＝2.03753456m/s2；
步骤8：查看被校准便携式制动性能测试仪显示的减速度值，且对被校准便携式制动性能测试仪进行三次测量，记录并算出三次测量的平均值为例如，便携式制动性能测试仪三次测量的平均值为为2.11753456m/s2，则测得的减速度值处于0～4.90m/s2范围内，允许示值误差为：±0.10m/s2，按公式(2)计算如下，
式中，Δi——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪示值误差，m/s2；
——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪3次测量结果的平均值，m/s2；
Ai——在第i点测量时，标准减速度值，即权利要求1中所述的便携式制动性能测试仪校准装置显示的减速度值，m/s2；
当测得的减速度值为0～4.90m/s2以外其他值时，则允许示值误差为：±2.0％，按公式(3)计算如下，
式中各个参数的含义与式子(2)相同；
按公式(2)或者公式(3)计算得出正向12°测量点的示值误差Δi，将示值误差Δi与允许示值误差做比较，如果示值误差Δi在允许示值误差范围内，则判定为符合要求，如果示值误差Δi不在允许示值误差范围内，则判定为不符合要求；
按照公式(2)计算得Δi＝+0.08，满足允许示值误差，判定为符合要求；
步骤9：根据上述正向12°的校准方式，依次进行24°、37°、53°和90°四个测量点的减速度值校准，再根据步骤2判定该台便携式制动性能测试仪是否符合要求。
本便携式制动性能测试仪静态校准装置，能够实现以下功能：
1)接收外部角度输入信号并进行处理，发送输入的角度信息到伺服控制器8控制电机和减速机6的转速、转动位置；
2)以设定时间的刷新周期实时查询角度传感器15，并得到当前翻转平台10的角度信息，并把这些信息显示到前端显示屏18上；
3)根据角度传感器15测出的角度信息，根据交流伺服电机5转动的修正算法(即进行角度值的自动循环校准)，确保交流伺服电机5能够正确到达指定的位置；
4)能够实现自动完成12°、24°、37°、53°、90°等五个测量点的校准和数据处理。
Claims (7)
1.一种便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：包括采样机构、中央处理机构和校准执行机构，采样机构的信号输出端连接中央处理机构的信号输入端，中央处理机构的控制端连接校准执行机构；
所述的校准执行机构包括基架、交流伺服控制机构和翻转执行机构，所述的基架包括水平基台和设于水平基台上的基座；
交流伺服控制机构包括检测交流伺服电机转子位置的编码器、检测交流伺服电机转子转速的速度传感器、检测交流伺服电机定子电枢电流的电流传感器、控制器、交流伺服电机和减速机，控制器的采样端口通过引线分别连接编码器、速度传感器和电流传感器的采集信号输出端，控制器的驱动端口通过驱动线连接交流伺服电机的受控端，交流伺服电机的输出轴连接减速机的输入端，减速机固定在基座上，且减速机的输出轴水平布置；
翻转执行机构包括翻转平台和支撑杆，翻转平台的横向中线上设有轴套，轴套与减速机的输出轴匹配固定，支撑杆的顶端与翻转平台铰接，且铰接点位于所述的中线上；
所述的采样机构包括角度传感器，角度传感器固定在翻转平台的下端面上，且角度传感器与翻转平台无角度差，角度传感器的采集信号输出端通过传输线连接中央处理机构的采集信号接收端口；
所述的中央处理机构包括操作箱和设于操作箱内的中央处理单元，中央处理单元采用单片机，操作箱的正面设有按键和显示屏，按键和显示屏均连接中央处理单元，操作箱内还设有控制器，操作箱的背面设有电源线插口、手动总开关、采集信号接收端口、采样端口和驱动端口。
2.根据权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：所述的水平基台上设有多个高低微调脚。
3.根据权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：所述的翻转平台上设有便携式制动性能测试仪固定孔，固定孔内设有滑块，滑块上设有绑带栓。
4.根据权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：所述的操作箱上设有手提部。
5.根据权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：所述的操作箱上设有急停按钮，急停按钮串联在中央处理机构的供电电路中。
6.根据权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置，其特征在于：所述的交流伺服电机和减速机的减速比为1:10。
7.一种基于权利要求1所述的便携式制动性能测试仪校准装置的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
A：装置供电后，中央处理单元首先进行初始化配置，包括屏幕初始化，中央处理单元管脚配置初始化，串口中断初始化，中央处理单元配置所需要的定时器，以及采集信号接收端口、交流伺服电机供电端口和信号输送端口的初始化；
B：设定翻转平台处于水平状态时为绝对0°状态，翻转平台顺时针转动的角度为正向角度，翻转平台逆时针转动的角度为负向角度；设定步骤A中所述的定时器，设定为20毫秒，利用定时器定时查询中央处理单元连接按键的管脚电平状态；
C：将待校准的便携式制动性能测试仪通过绑带固定在翻转平台上，中央处理单元通过采集信号接收端口连接角度传感器，查询角度传感器的初始位置信息，得出初始位置信息与绝对0°的角度差值，再进行角度数据转换，即将输入的角度数据信息按照交流伺服电机的控制器的通信协议封装成帧发送给控制器，控制交流伺服电机及减速机运转，减速机带动翻转平台向绝对0°进行转动，直到翻转平台处于绝对0°时，交流伺服控制机构停止运转，准备工作完毕；
D：根据JJF1168-2007《便携式制动性能测试仪校准规范》要求，需要对待校准便携式制动性能测试仪进行12°、24°、37°、53°和90°五个测量点的减速度值校准，得出不同测量点的示值误差，若每个测量点均满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为符合要求，若其中一个测量点不满足示值误差要求，则判定便携式制动性能测试仪为不符合要求；
E：首先，进行正向12°测量点的减速度值校准
操作人员手动通过按键输入12°，按键管脚电平发生变化，中央处理单元判定键盘处于被操作状态，记录按下的键盘待转动角度数据并储存；
之后，操作人员按下确认键，中央处理单元捕捉、查询到确认键管脚电平变化后，判定为确认键被按下，之后，把输入的待转动角度12°进行数据转换，即将输入的待转动角度数据信息按照控制器的通信协议封装成帧发送给控制器；
F：控制器接收到步骤E发送的帧后，控制交流伺服电机按照输入的相应角度数据帧，进行运转，同时带动减速机进行转动，利用减速机的输出轴带动翻转平台及便携式制动性能测试仪进行翻转，同时，显示屏上显示翻转平台当前的角度状态信息；
G：当翻转平台转动到接近指定位置静止后，角度传感器采集当前角度值，进行角度校准，得出当前角度值与待转动角度值的角度差值，并将角度差值信息进行数据转换，将输入的角度信息按照控制器的通信协议封装成帧发送给控制器，再次进行翻转；
H：若完成步骤G中的翻转静止后，角度传感器再次采集当前角度值，进行角度校准，重复步骤G，即进行角度值的自动循环校准，直到翻转平台转动到待转动角度位置为止；
I：完成步骤H后，翻转平台静止于正向12°，利用重力场中加速度值与倾角的关系，如公式(1)所示：
a＝g×sinθ (1)
式中，g——重力加速度值，通常取9.81m/s2；
θ——校准装置中翻转平台的翻转角度；
a——在θ角度下的加速度值，单位m/s2；
计算正向12°测量点的减速度值，并显示在显示屏上；
J：查看被校准便携式制动性能测试仪显示的减速度值，并对被校准便携式制动性能测试仪进行三次测量，记录并计算得出三次测量的减速度值的平均值当测得的减速度值为0～4.90m/s2时，则允许示值误差为：±0.10m/s2，按公式(2)计算如下，
式中，Δi——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪示值误差，m/s2；
——在第i点测量时，被校准的便携式制动性能测试仪3次测量结果的平均值，m/s2；
Ai——在第i点测量时，标准减速度值，即权利要求1中所述的便携式制动性能测试仪校准装置显示的减速度值，m/s2；
当测得的减速度值为0～4.90m/s2以外其他值时，则允许示值误差为：±2.0％，按公式(3)计算如下，
式中各个参数的含义与式子(1)相同；
按公式(2)或者公式(3)计算得出正向12°测量点的示值误差Δi，将示值误差Δi与允许示值误差做比较，如果示值误差Δi在允许示值误差范围内，则判定为符合要求，如果示值误差Δi不在允许示值误差范围内，则判定为不符合要求；
K：根据步骤E、F、G、H、I、J依次进行24°、37°、53°和90°四个测量点的减速度值校准，再根据步骤D判定该台便携式制动性能测试仪是否符合要求。
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