CN109975576A - 一种加速度测试装置及加速度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加速度测试装置。该加速度测试装置包括：测距端，接收端和PC端三部分；所述测距端固定在待测物正前方，用于测出待测物距离正前方距离测量设置点的距离并将距离数据处理后发送给接收端；所述接收端接收所述测距端传来的数据，并将其处理后传输给PC端；所述PC端接收所述接收端传输来的距离数据，并随待测物的启动同时计时，利用两段时间差走过的距离差，计算给到待测物的加速度值。本发明还公开了一种加速度测试方法。本发明具有操作简便的优点。

Description

一种加速度测试装置及加速度测试方法
技术领域
本发明涉及测试装置领域，特别涉及一种加速度测试装置及加速度测试方法。
背景技术
加速度的测试在运动测试领域占有重要地位，是运动性能指标中一个重要的参数。现有的测试方法有：利用CAN分析仪，采集从静止到最大速度时的码盘数据，进而分析得出加速度的值，以及送往专门加速度测试机构进行测试。
在非严格精确测试加速度时，CAN仪操作复杂，后期工作量大，并且在没有CAN分析仪情况下，测试便不能进行，同时送往专门测试机构耗时长，经济支出大，同样很不方便。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种加速度测试装置。所述加速度测试装置包括：测距端，接收端和PC端三部分；所述测距端固定在待测物正前方，用于测出待测物距离正前方距离测量设置点的距离并将距离数据处理后发送给接收端；所述接收端接收所述测距端传来的数据，并将其处理后传输给PC端；所述PC端接收所述接收端传输来的距离数据，并随待测物的启动同时计时，利用两段时间差走过的距离差，计算得到待测物的加速度值。
在一些实施例中，所述测距端包括相互连接的测距模块和信号发射模块。
在一些实施例中，所述接收端接收所述测距端传来的数据，并将其处理后通过串口传输给PC端。
在一些实施例中，所述测距端将距离数据处理后通过无线发送给接收端。
在一些实施例中，所述信号发射模块为无线信号发射模块。
在一些实施例中，所述距离测量设置点为一面挡光板。
在一些实施例中，所述距离测量设置点为一堵墙。
在一些实施例中，所述测距模块为激光传感器测距模块，其用来测距离。
在一些实施例中，所述无线发射模块采用集成了Zigbee模块的CC2530单片机，它既可以接收并处理所述测距模块传来的数据，又可以将数据通过Zigbee无线网络发送给接收端。
本发明还提供了一种加速度测试方法。所述加速度测试方法，包括步骤：S1，测出待测目标运动的最大速度：待测物向正前方运动，利用测距端测量距离，两次距离差便是这段时间的运行距离，待测物启动后，运行足够长的加速距离以确保达到最大速度后，开始计时并接收距离数据，经过合适的时间间隔后停止计时并读出此时的距离数据，利用距离差除以时间间隔得出最大速度；S2，测出运行加速度值：再次启动待测物的同时，PC端开始计时，并读取起点距距离测量设置点的距离，运行一段时间后，停止计时并读出此时待测物距反光板的距离，设以上通过距离差为x，加速度为a，加速时间为t1，匀速运行时间为t2，匀速运行时的最大速度为v，运行总时间为T，可得：
解得加速度值a：
本发明的技术效果：本发明公开的加速度测试装置和加速度测试方法可以在无CAN分析仪及不需送往专门测试机构情况下，仅进行简单操作，便可得出所测机器运动的加速度值，操作方便。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的加速度测试装置的原理框图；
图2为根据本发明一个实施例的加速度测试装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
参考图1至图2所示，是本发明提供的一种加速度测试装置100。所述加速度测试装置100包括：测距端10，接收端20和PC端30三部分；所述测距端10固定在待测物200正前方，用于测出待测物200距离正前方距离测量设置点101的距离并将距离数据处理后发送给接收端20；所述接收端20接收所述测距端10传来的数据，并将其处理后传输给PC端30；所述PC端30接收所述接收端20传输来的距离数据，并随待测物200的启动同时计时，利用两段时间差走过的距离差，计算给到待测物200的加速度值。
在一些实施例中，所述测距端10包括相互连接的测距模块和信号发射模块。
在一些实施例中，所述接收端20接收所述测距端10传来的数据，并将其处理后通过串口传输给PC端30。
在一些实施例中，所述测距端10将距离数据处理后通过无线发送给接收端20。
在一些实施例中，所述信号发射模块为无线信号发射模块。
在一些实施例中，所述距离测量设置点101为一面挡光板。因为激光测距仪模块固定在了待测物200上，是为了实时测出待测物200的运行距离，所以用一个挡光板固定在正前方，激光测距仪模块距离挡光板101的距离便是待测物200距离挡光板的距离，当待测物200移动后，两次距离挡光板的距离差，就是待测物200走了多少距离。可以理解的是，所述距离测量设置点101不一定必须用挡光板，只要是一个有固定位置、不透明的物体都行，比如墙壁、椅子等等。在一些实施例中，所述距离测量设置点101为一堵墙。
在一些实施例中，所述测距模块为激光传感器测距模块，其用来测距离。
在一些实施例中，所述无线发射模块采用集成了Zigbee模块的CC2530单片机，它既可以接收并处理所述测距模块传来的数据，又可以将数据通过Zigbee无线网络发送给接收端20。
本发明提供了一种加速度测试方法。所述加速度测试方法包括步骤：
S1，测出待测目标运动的最大速度：待测物200向正前方运动，利用测距端10测量距离，两次距离差便是这段时间的运行距离，待测物200启动后，运行足够长的加速距离以确保达到最大速度后，开始计时并接收距离数据，经过合适的时间间隔后停止计时并读出此时的距离数据，利用距离差除以时间间隔得出最大速度v；
S2，测出运行加速度值：再次启动待测物200的同时，PC端30开始计时，并读取起点距距离测量设置点101的距离，运行一段时间后，停止计时并读出此时待测物200距反光板的距离，设以上通过距离差为x，加速度为a，加速时间为t1，匀速运行时间为t2，匀速运行时的最大速度为v，运行总时间为T，可得：
其中v，T，x为已知项，故可解得加速度值a：
且PC端30即可直接显示出所测物运行的加速度值。其中，所述匀速运行时最大速度v，就是在步骤S1中计算得到的最大速度v。
在一些实施例中，以上所设的距离和时间可根据机器具体的速度、加速度大小做出改变，目的在于使测得数据更为准确。且可进行多次测试，每次测试所选时间可以自由决定，来验证所测结果的可靠性。
实施例1：
下面将结合附图2进一步详细说明本发明实施例的加速度测试装置100。
所述加速度测试装置100共包含三个部分，测距端10、接收端20、PC端30。测距端10包括一个测距模块和无线发射模块，其中测距模块可采用激光传感器测距模块来测距离，该模块可与单片机连接，将数据实时传送给单片机，所述无线发射模块可采用集成了Zigbee模块的CC2530单片机，它既可以接收并处理传感器传来的数据，又可以将数据通过Zigbee无线网络发送给接收端20。处理过程由软件代码完成，代码为已写好的开源代码，同时因为接收端也可以是是CC2530单片机，所以同样是单片机的CPU来进行处理。
接收端20仍采用CC2530模块，所以同样是单片机的CPU来进行处理。接收测距端10发送来数据并进行处理，处理后经串口发送给所连接的PC机。
PC端30的上位机软件读取串口传来的距离数据，并且随着接收数据能够实时显示接收时间，其中的距离差和时间差便是已知量，将原理中的公式嵌入软件算法中，即可经过两次测试得以显示出所测物的运动加速度值。其中第一次测试物体运行达到最大速度后开始计时并记录距离信息，合适时间后停止计时并记录此时的距离信息，两次距离差就是该物体这段时间走过的总距离，根据v＝s/t能够得出物体运行的最大速度。第二次测试从物体静止开始，启动的同时，开始计时并记录距离，达到最大速度后任意时间停止计时，并记录此时的距离，两次距离差为x，时间差为T，还有第一次测试得出的最大速度v，便根据公式得出运行的加速度值。以上计算过程在软件算法中自动实现，PC界面可以在第一次测试显示出最大速度，第二次测试直接给出加速度值。
本发明实施例的加速度测试装置100由测距端10、接收端20和PC端30三部分组成。其中测距端10由激光测距仪模块和无线信号发射模块组成，固定在待测物200正前方，负责测出待测物200距离正前方挡光板的距离并将距离数据处理后通过无线发送给接收端20。接收端20负责接收测距端传来的数据，并将其处理后通过串口传输给PC端30。PC端30负责接收传来的距离数据，并随待测物200启动同时计时，利用两段时间差走过的距离差，经过计算，便可自动给出待测物200的加速度值。测试过程中，我们认定机器为直线运行，达到最大速度后速度不变，加速度值为定值。
本发明实施例的加速度测试装置100的工作原理如下：
首先测出待测目标运动的最大速度：待测物200向距离测量设置点运动，距离测量设置点可以为一堵墙或者设置一面挡光板供激光测距仪测量距离，两次距离差便是这段时间的运行距离。待测物200启动后，运行足够长的加速距离以确保达到最大速度后，开始计时并接收距离数据，经过合适的时间间隔后停止计时并读出此时的距离数据，利用距离差除以时间间隔得出最大速度v。
然后测出其运行加速度值：再次启动待测物200的同时，PC端30开始计时，并读取起点距挡光板的距离，运行一段时间(确保该段时间包含匀速运行段)后，停止计时并读出此时待测物200距反光板的距离，设以上通过距离差为x，加速度为a，加速时间为t1，匀速运行时间为t2，匀速运行时的最大速度为v，运行总时间为T。
由以上条件和数据，可列方程如下：
其中v，T，x为已知项。
解得：
下面结合具体例子详细说明加速度测试装置100和该装置的测试方法的准确性，待测机器为新松服务机器人通用底盘，因为其最大速度为0.8m/s左右，加速度约为0.4m/s2，故选择测试距离为1m即可。
经过足够的加速距离后，测得其通过5m距离所用时间为6.57s，可得出最大速度约为v＝5m/6.57s＝0.76m/s。
由静止启动，记录通过1m测试距离所用的时间，为2.24s，由以上得出的公式得出：a＝1/2*0.762/(0.76*2.24-1)＝0.41m/s2。
为了说明此方法的准确性和可靠性，再在测试距离为2m、3m下测试其加速度。
最大速度同上，测得由静止通过2m测试距离时间为3.56s，由公式得出：a＝1/2*0.762/(0.76*3.56-2)＝0.4093m/s2。
测得由静止通过3m测试距离时间为4.88s，由公式得出：a＝1/2*0.762/(0.76*4.88-3)＝0.4074m/s2。
本发明公开的加速度测试装置和加速度测试方法可以在无CAN分析仪及不需送往专门测试机构情况下，仅进行简单操作，便可得出所测机器运动的加速度值，操作方便。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种加速度测试装置，用于测试待测物的加速度，其特征在于，包括：测距端，接收端和PC端三部分；
所述测距端固定在待测物正前方，用于测出待测物距离正前方距离测量设置点的距离并将距离数据处理后发送给接收端；
所述接收端接收所述测距端传来的数据，并将其处理后传输给PC端；所述PC端接收所述接收端传输来的距离数据，并随待测物的启动同时计时，利用两段时间差走过的距离差，计算得到待测物的加速度值。
2.根据权利要求1所述的加速度测试装置，其特征在于，所述测距端包括相互连接的测距模块和信号发射模块。
3.根据权利要求1所述的加速度测试装置，其特征在于，所述接收端接收所述测距端传来的数据，并将其处理后通过串口传输给PC端。
4.根据权利要求1所述的加速度测试装置，其特征在于，所述测距端将距离数据处理后通过无线发送给接收端。
5.根据权利要求2所述的加速度测试装置，其特征在于，所述信号发射模块为无线信号发射模块。
6.根据权利要求1所述的加速度测试装置，其特征在于，所述距离测量设置点为一面挡光板。
7.根据权利要求1所述的加速度测试装置，其特征在于，所述距离测量设置点为一堵墙。
8.根据权利要求2所述的加速度测试装置，其特征在于，所述测距模块为激光传感器测距模块，其用来测距离。
9.根据权利要求5所述的加速度测试装置，其特征在于，所述无线发射模块采用集成了Zigbee模块的CC2530单片机，它既可以接收并处理所述测距模块传来的数据，又可以将数据通过Zigbee无线网络发送给接收端。
10.一种加速度测试方法，其特征在于，包括步骤：
S1，测出待测目标运动的最大速度：待测物向正前方运动，利用测距端测量距离，两次距离差便是这段时间的运行距离，待测物启动后，运行足够长的加速距离以确保达到最大速度后，开始计时并接收距离数据，经过合适的时间间隔后停止计时并读出此时的距离数据，利用距离差除以时间间隔得出最大速度v；
S2，测出运行加速度值：再次启动待测物的同时，PC端开始计时，并读取起点距离测量设置点的距离，运行一段时间后，停止计时并读出此时待测物距反光板的距离，设以上通过距离差为x，加速度为a，加速时间为t1，匀速运行时间为t2，匀速运行时的最大速度为v，运行总时间为T，可得：
解得加速度值a：
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