CN109959524A - 外排式吸油烟机全压效率自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸油烟机全压效率自动测试系统。包括吸油烟机风量测量装置，孔板自动切换装置，孔板定位锁定装置，孔板架。孔板自动切换装置包括伺服电机及其伺服电机驱动器、直线滑台模组、定位传感器、孔板取放执行机构、孔板切换系统控制器。孔板定位锁定装置包括锁定/释放控制器、数字舵机、传感器。本系统实现了外排式吸油烟机全压效率测试全自动化，被测吸油烟机固定连接到测试接口后，由计算机完成所有的后续测试工作，包括被测机的电源控制、孔板的切换，测量数据的采集、处理，整个测试流程不需要人工参与，改变了过去由测试人员手动重复更换孔板、人工操作数据采集的模式，避免了人工操作的错误，提高了测试效率。

Description

外排式吸油烟机全压效率自动测试系统

技术领域

本发明涉及吸油烟机能效测试系统，尤其是涉及外排式吸油烟机全压效率自动测试系统。

背景技术

随着国内消费者对生活品质提升的追求，吸油烟机是厨房必备的家电产品之一。吸油烟机按排放方式可分为外排式、循环式和两用式，由于烹饪习惯和厨房环境的差异，我国目前市面上主流大多为外排式吸油烟机，根据吸油烟机性能检测现行标准GB/T 17713-2011，外排式吸油烟机全压效率试验需要人工更换一组内孔直径不同的孔板（10-20块）以获得标准风量下即7m³/min下的全压效率。在更换孔板过程中需要检测人员不断重复劳动，人工更换速度较慢，且系统需要稳定时间，每块孔板的测试时间需要约5分钟，再加上测试准备时间，完成一台吸油烟机的全压效率测试约需要耗时90分钟，同时在人工更换孔板过程中可能会遮挡出风口对试验结果造成影响。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种效率高、使用方便的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：包括

吸油烟机风量测量装置，用于产生负压风量并测量风量大小；

孔板自动切换装置，设置在靠近吸油烟机风量测量装置的一侧，用于自动切换吸油烟机的孔板；

孔板定位锁定装置，安装在吸油烟机风量测量装置上，用于将孔板自动切换装置取来的孔板定位并锁定；

孔板架，吸油烟机的孔板以内孔直径大小依次排列安放在孔板架上，每块孔板位置固定，相互之间间距相等；孔板自动切换装置根据孔板位置确定孔板孔径，按照顺序取出各孔板，完成整个试验。

吸油烟机风量测量装置，固定在地面，它包括依次连接的连接器、整流器、扩散段、减压筒，减压筒上安装孔板定位锁定装置，吸油烟机与连接器相连接。

孔板自动切换装置，包括安装在地面的三轴联动机构，以及安装在三轴联动机构上的孔板取放执行机构，孔板取放执行机构包括孔板抓取装置及定位传感器，孔板切换系统控制器连接孔板抓取装置和定位传感器。

孔板定位锁定装置，包括安装在吸油烟机风量测量装置上并相互连接的锁定/释放控制器、孔板锁定装置、定位传感器。

孔板抓取装置采用电磁吸盘或数字舵机。

孔板锁定装置采用电磁吸盘或数字舵机。

定位传感器采用光电开关传感器或霍尔传感器。

三轴联动机构包括相互连接的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台，各个平台采用同步带或丝杠螺母副作为传动机构，采用伺服电机作为驱动机构。

三轴联动机构采用同步带作为传动机构时，X轴平台设有水平方向的两个平行的X轴导轨，每个X轴导轨上各有一个X轴滑块；X轴驱动电机、齿轮、同步带、X轴滑块依次连接，从而驱动X轴滑块在水平方向前后运动；Y轴平台设有竖直方向的两个平行的Y轴导轨，每个Y轴导轨上各有一个Y轴滑块；Y轴导轨通过三角形支撑架固定在两个X轴滑块上；Y轴驱动电机、齿轮、同步带、Y轴滑块依次连接，从而驱动Y轴滑块在竖直方向运动；Z轴平台设有一个Z轴导轨，Z轴导轨上有一个Z轴滑块；Z轴导轨通过导轨基座与两个Y轴滑块连接，Z轴驱动电机、齿轮、同步带、Z轴滑块依次连接，从而驱动Z轴滑块在水平方向左右运动；由此实现三轴联动；孔板取放执行机构与Z轴滑块固定连接，用于抓取孔板。

孔板切换系统控制器、锁定/释放控制器是采用微控制器（ARM或是单片机）。

本发明的工作过程为，进入系统初始化，检测各项指标正常，按照GB/T 17713-2011的要求将吸油烟机与风量测量装置连接器相连接，吸油烟机调试到最高转速档运转。孔板放置于孔板架上按照内孔直径大小由小到大逐个依次排开。孔板切换系统控制器控制伺服电机、三轴运动平台将孔板取放执行机构移动至孔板架，抓取孔板，然后控制三轴运动平台将孔板取放执行机构移动至减压筒出风口处，通过定位传感器定位，放置孔板，锁定/释放控制器控制数字舵机或电磁吸盘将孔板固定在减压筒出风口处，三轴运动平台移动到不遮挡风量测试处，系统进行风量测量采集数据。测量完毕后，锁定/释放控制器控制解锁孔板，孔板取放执行机构取下孔板，再次抓取下一块孔板。循环执行动作序列以完成整个试验测量。

本发明的有益效果是，本装置采用三维机械定位自动切换孔板系统代替人工更换过程，并通过软件实现采控联动，以实现吸油烟机全压效率测试全自动化，全压效率测试周期不超过30分钟，效率提高60%以上。本系统实现了外排式吸油烟机全压效率测试全自动化，被测吸油烟机固定连接到测试接口后，由计算机完成所有的后续测试工作，包括被测机的电源控制、孔板的切换（选取、定位、锁定、测试后归位），测量数据的采集、处理，以及报告的生成等工作。整个测试流程不需要人工参与，改变了过去由测试人员手动重复更换孔板、人工操作数据采集的模式，避免了人工操作的错误，提高了测试效率。本发明所述装置使多人人工长时间操作的试验变为单人监控机器操作，大大节约了人力资源和时间成本。

附图说明

附图1为本发明的结构侧视示意图。

附图2为本发明的结构正视示意图。

附图3为本发明的系统框图。

附图4为本发明孔板切换装置原理框图。

附图5为本发明孔板切换系统控制器工作流程图。

附图6为本发明的计算机采集控制端功能图。

图中，1连接器，2十字整流器，3扩散段，4减压筒，5实验支撑架，6Z轴导轨， 7Y轴导轨，8X轴导轨，9孔板取放执行机构， 10Z轴滑块，11数字舵机，12孔板架，13X轴驱动电机，14Y轴驱动电机， 15Z轴驱动电机，16定位传感器，17孔板定位锁定装置固定板。

具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。

本发明的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，包括

吸油烟机风量测量装置，用于产生负压风量并测量风量大小；

孔板自动切换装置，设置在靠近吸油烟机风量测量装置的一侧，用于自动切换吸油烟机的孔板；

孔板定位锁定装置，安装在吸油烟机风量测量装置上，用于将孔板自动切换装置取来的孔板定位并锁定；

孔板架12，吸油烟机的孔板以内孔直径大小依次排列安放在孔板架上，每块孔板位置固定，相互之间间距相等；孔板自动切换装置根据孔板位置确定孔板孔径，按照顺序取出各孔板，完成整个试验。

吸油烟机风量测量装置，固定在地面，它包括依次连接的连接器1、十字整流器2、扩散段3、减压筒4，减压筒上安装孔板定位锁定装置，吸油烟机与连接器相连接。

孔板自动切换装置，包括安装在地面的三轴联动机构，以及安装在三轴联动机构上的孔板取放执行机构9，孔板取放执行机构包括孔板抓取装置及定位传感器，孔板切换系统控制器连接孔板抓取装置和定位传感器。

孔板定位锁定装置，包括安装在吸油烟机风量测量装置上并相互连接的锁定/释放控制器、孔板锁定装置、定位传感器16。

孔板抓取装置采用电磁吸盘或数字舵机。

孔板锁定装置采用电磁吸盘或数字舵机。

定位传感器采用光电开关传感器或霍尔传感器。

三轴联动机构包括相互连接的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台，各个平台采用同步带或丝杠螺母副作为传动机构，采用伺服电机作为驱动机构。

三轴联动机构采用同步带作为传动机构时，X轴平台设有水平方向的两个平行的X轴导轨8，每个X轴导轨上各有一个X轴滑块；X轴驱动电机13、齿轮、同步带、X轴滑块依次连接，从而驱动X轴滑块在水平方向前后运动；Y轴平台设有竖直方向的两个平行的Y轴导轨7，每个Y轴导轨上各有一个Y轴滑块；Y轴导轨通过三角形支撑架固定在两个X轴滑块上；Y轴驱动电机14、齿轮、同步带、Y轴滑块依次连接，从而驱动Y轴滑块在竖直方向运动；Z轴平台设有一个Z轴导轨6，Z轴导轨上有一个Z轴滑块10；Z轴导轨通过导轨基座与两个Y轴滑块连接，Z轴驱动电机15、齿轮、同步带、Z轴滑块依次连接，从而驱动Z轴滑块在水平方向左右运动；由此实现三轴联动；孔板取放执行机构9与Z轴滑块10固定连接，用于抓取孔板。

孔板定位锁定装置的锁定/释放控制器、数字舵机、传感器都安装在减压筒4上，该传感器是定位传感器。孔板自动切换装置的孔板切换系统控制器是安装在控制柜里面，控制三轴运动平台。

吸油烟机风量测量装置中，减压筒4和实验支撑架5固定在一起，从而支撑起整个吸油烟机风量测量装置。所述风量测量装置部件相互之间固定连接，风量测量装置满足现行标准GB/T 17713-2011对外排式吸油烟机空气性能实验装置的要求。

孔板自动切换装置包括伺服电机及其伺服电机驱动器、直线导轨、定位传感器、孔板取放执行机构、孔板切换系统控制器。孔板自动切换装置主体为三轴运动平台，三轴运动平台放置于减压筒4前面。三轴运动平台由X轴平台、Y轴平台、Z轴平台组成，以及每个轴上的伺服电机组成。X轴平台有两个平行的X轴导轨8，每个X轴导轨上各有一个X轴滑块。X轴电机13通过传动轴和同步带驱动X轴滑块，两个X轴滑块间通过联轴器和光杆传动。Y轴平台有两个平行的Y轴导轨7，每个导轨上各有一个Y轴滑块。Y轴平台的两个平行的Y轴导轨通过三角形支撑架固定在X轴平台的两个X轴滑块上。Y轴电机14通过传动轴和同步带驱动Y轴滑块。Z轴平台有一个Z轴导轨6，Z轴导轨上有一个Z轴滑块10。Z轴平台的Z轴导轨通过导轨基座与Y轴平台的两个Y轴滑块连接，Z轴电机15通过同步带驱动Z轴滑块。由此实现三轴运动系统。孔板取放执行机构9与Z轴滑块10固定连接用于抓取孔板。孔板取放执行机构通过连接板与Z轴滑块10固定连接，下端为孔板抓取装置及定位传感器。减压筒4末端为更换孔板处，系统抓取孔板，当孔板移动到指定位置利用定位传感器16准确定位。孔板架12上，孔板以内孔直径按从小到大依次排列安放在孔板架上，每块孔板位置固定，相互之间间距相等。孔板自动切换装置根据位置确定孔板孔径，按照计算机采集控制端设定顺序取出各孔板完成整个试验。孔板切换系统控制器采用嵌入式处理器，实现与计算机采集控制端通信、伺服电机控制、孔板定位、故障处理等。

孔板取放执行机构抓取孔板后，孔板切换系统控制器通过伺服电机驱动传动装置，将孔板移动至指定位置。孔板定位锁定装置中，减压筒4边缘处装有定位传感器，当孔板移动到对应位置，定位传感器发出信号，锁定控制器打开，数字舵机11状态由打开变为闭合并锁定装置，固定孔板进行试验。数字舵机11装置在减压筒4末端处，闭合时夹紧固定孔板，但不能超出孔板最大内孔直径范围，以防止阻挡风量测量。

本发明中，三轴运动平台的传动装置还可以采用丝杠螺母副。三轴运动平台由X轴平台、Y轴平台和Z轴平台组成。X轴平台有两个平行导轨8，Y轴平台有两个平行导轨7，Y轴平台的两个平行导轨通过三角形支撑架固定在X轴工作台上。X轴驱动电机13通过丝杆驱动X轴工作台移动（X轴驱动电机连接X轴丝杆，X轴丝杆上装有螺母，螺母与X轴滑块固定，X轴滑块沿X轴导轨滑动）。Z轴平台导轨6横跨在Y轴平台上，Z轴导轨6能过导轨基座与Y轴工作台连接。Y轴驱动电机14通过丝杆驱动Y轴工作台移动（其结构与X轴平台相似）。Z轴驱动电机15通过丝杆驱动Z轴工作台10移动（其结构与X轴平台相似）。以实现三轴运动系统。

本发明中，孔板取放执行机构通过连接板与Z轴滑块10固定连接，其下端为孔板抓取装置及传感器，孔板抓取装置上安装有电磁吸盘（或数字舵机），系统控制三轴运动平台移动到指定位置，向孔板抓取装置发送信号，电磁吸盘打开从而吸取相应孔板进行试验（或者，数字舵机状态由打开变为闭合从而抓取孔板进行试验）。

本发明中，三轴运动系统抓取孔板移动到减压筒4末端处，孔板圆心与减压筒圆心同轴，减压筒末端处装有光电开关传感器（或霍尔传感器），当孔板移动到准确位置，光电开关传感器（或霍尔传感器）向系统发送电信号，开启舵机锁定装置，固定孔板。

计算机采集控制端负责试验数据采集；控制孔板自动切换装置，按照预设流程，将当前需要使用的孔板取出，并放置到测试位置；向孔板锁定装置发出锁定信号；孔板锁定装置完成锁定后，向控制端发出锁定完成信号；开始该次测量，由风量测量装置完成风量测量；控制端采集数据后，当前孔板使用完毕；孔板锁定装置解锁，孔板切换装置将孔板放回原存放位置。重复上述过程，完成所有孔板的风量测量，控制端将所有采集数据根据算法要求计算出该吸油烟机的全压效率、最大风量、最大功率等参数，生成报表后，整个实验结束。

计算机采集控制端包括数据采集功能（采集电压、电流、功率、大气压力、温度、湿度、静压）、数据分析处理功能、指令/状态收发功能（孔板切换指令发送）、报表生成功能、故障报警。计算机采集控制端采集试验过程中各传感器输出信号、采集并记录风量测试参数，并通过数据分析处理计算出全压效率、最大风量、最大功率等试验结果。其中大气压力、温度、湿度都是相应的传感器采集后输送给计算机采集控制端，电参数是由电参数仪表采集输出给计算机采集控制端。孔板测试完毕后向孔板切换系统发送指令，孔板切换系统向伺服电机发送指令控制三维运动平台移动到指定位置，释放孔板锁定装置，切换孔板，以此循环完成整个测试。

控制端启动后，首先与孔板切换系统控制器进行通信测试，并读取孔板切换装置的当前状态；复位孔板切换装置，等待各导轨回到预设零点；导轨归零确认后，控制端进入等待开始测试状态。操作人员完成油烟机安装后，设置测试参数后，点击开始测试按钮，采集控制端向孔板切换装置发出第一块孔板的装载指令，孔板切换系统控制器控制三轴运动平台将孔板取放执行机构定位到所选孔板的位置，并将该孔板抓取、移动至风量测量装置出风口处，由孔板定位锁定装置将该孔板固定，同时，通过孔板切换控制器向计算机采集控制端发出孔板装载完成的状态消息。采集控制端收到该消息后，开始采集试验过程中各参数传感器输出信号，采集完成后将孔板参数和采集参数记录至数据库中，同时向孔板切换装置发送孔板卸载指令，孔板切换系统控制器控制三轴运动平台移动孔板取放执行机构到装载位置，并与孔板固定连接，释放孔板锁定装置。该孔板移动至原存放位置，并发送孔板卸载完成指令，该测试循环完成。采集控制端发送下一块孔板装载指令，以此循环，完成所有预设孔板的测量采集工作。所有孔板测量数据完成后，采集控制端进行数据汇总、计算，获得最终测量结果后，生成报表。

Claims (9)

1.一种外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：包括

吸油烟机风量测量装置，用于产生负压风量并测量风量大小；

孔板自动切换装置，设置在靠近吸油烟机风量测量装置的一侧，用于自动切换吸油烟机的孔板；

孔板定位锁定装置，安装在吸油烟机风量测量装置上，用于将孔板自动切换装置取来的孔板定位并锁定；

孔板架，吸油烟机的孔板以内孔直径大小依次排列安放在孔板架上，每块孔板位置固定，相互之间间距相等；孔板自动切换装置根据孔板位置确定孔板孔径，按照顺序取出各孔板，完成整个试验。

2.根据权利要求1所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：吸油烟机风量测量装置，固定在地面，它包括依次连接的连接器、十字整流器、扩散段、减压筒，减压筒上安装孔板定位锁定装置，吸油烟机与连接器相连接。

3.根据权利要求1所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：孔板自动切换装置，包括安装在地面的三轴联动机构，以及安装在三轴联动机构上的孔板取放执行机构，孔板取放执行机构包括孔板抓取装置及定位传感器，孔板切换系统控制器连接孔板抓取装置和定位传感器。

4.根据权利要求1所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：孔板定位锁定装置，包括安装在吸油烟机风量测量装置上并相互连接的锁定/释放控制器、孔板锁定装置、定位传感器。

5.根据权利要求3所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：孔板抓取装置采用电磁吸盘或数字舵机。

6.根据权利要求4所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：孔板锁定装置采用电磁吸盘或数字舵机。

7.根据权利要求3或4所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：定位传感器采用光电开关传感器或霍尔传感器。

8.根据权利要求4所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：三轴联动机构包括相互连接的X轴平台、Y轴平台和Z轴平台，各个平台采用同步带或丝杠螺母副作为传动机构，采用伺服电机作为驱动机构。

9.根据权利要求8所述的外排式吸油烟机全压效率自动测试系统，其特征在于：三轴联动机构采用同步带作为传动机构时，X轴平台设有水平方向的两个平行的X轴导轨，每个X轴导轨上各有一个X轴滑块；X轴驱动电机、齿轮、同步带、X轴滑块依次连接，从而驱动X轴滑块在水平方向前后运动；Y轴平台设有竖直方向的两个平行的Y轴导轨，每个Y轴导轨上各有一个Y轴滑块；Y轴导轨通过三角形支撑架固定在两个X轴滑块上；Y轴驱动电机、齿轮、同步带、Y轴滑块依次连接，从而驱动Y轴滑块在竖直方向运动；Z轴平台设有一个Z轴导轨，Z轴导轨上有一个Z轴滑块；Z轴导轨通过导轨基座与两个Y轴滑块连接，Z轴驱动电机、齿轮、同步带、Z轴滑块依次连接，从而驱动Z轴滑块在水平方向左右运动；由此实现三轴联动；孔板取放执行机构与Z轴滑块固定连接，用于抓取孔板。