CN110095292A - 一种儿童手推车物理性能检测装置及平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种儿童手推车物理性能检测装置，包括：加速度检测模块，用于检测获取儿童手推车上下振动时的加速度数据；位移检测模块，用于检测获取儿童手推车上下振动时的振动幅度数据；应力检测模块，用于检测获取儿童手推车的受力杆的应力数据；主控模块，用于实时接收加速度数据、振动幅度数据和应力数据，并对加速度数据、振动幅度数据和应力数据进行处理得到实时动态结果和最终统计结果，其中，最终统计结果包括最大值、最小值、平均值、振动跳动量数据个数、振动跳动量数据平均值。本发明可用于辅助工厂产品设计开发、用于实验室设备期间核查、也可用于实验室间能力验证项目，具有数据多样化、采集实时化、检测准确的技术特点。

Description

一种儿童手推车物理性能检测装置及平台

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种儿童手推车物理性能检测装置及平台。

背景技术

国内针对儿童推车的安全标准GB 14748-2006《儿童推车安全要求》，其中4.15动态耐久测试项目规定了，在按照5.18条款的测试方法测试后，儿童推车不应有任何影响其安全性的损坏。按照5.18条款的测试方法，儿童推车将在不规则表面测试设备上连续进行36000个周期的疲劳试验，然后对测试样品进行安全性评价。在国际上，欧盟儿童推车产品标准EN 1888-2018《儿童护理产品—儿童轮式运输用具：安全性能和测试方法》，也采用了基本相同的不规则表面试验项目，测试使用的设备和方法基本一致，测试要求更为严苛，需要对样品进行72000个周期的连续测试。据调查，目前国内外该测试项目在不同实验室实施中，尚存在以下问题：

(1)标准中，测试方法仅规定了测试的原则，障碍物的尺寸和布局方式，未对承载障碍物的传送带作具体规定，造成各实验室的测试设备中与测试结果密切相关的传送带材料、传送带支撑方式、传送带每周期长度和测试次数存在明显差异，因此，造成同一产品在不同实验室间测试产生不同结果，并最终影响产品安全性能的评价。

(2)样品装夹固定方式和固定效果的不同，导致不同实验室测试结果的差异。标准中给出了样品把手固定夹具的样式示例，但实际测试中，由于样品把手结构及使用磨损状况各异，各实验室样品固定方法略有差异。在测试时，因样品装夹情况的差异，对产品测试结果造成影响。

(3)作为耐久性的疲劳测试项目，通常测试时间都较长。同一测试设备，在长期使用后，零部件的不断磨损、传送皮带的跑偏松动，对测试结果带来偏差。

因此，为了解决上述样品测试问题，需要通过进行期间核查，以及实验室间的能力比对、能力验证计划的实施等措施，达到实验室间样品测试结果的一致性，但目前国内尚无针对动态耐久测试项目测试设备的期间核查或动态耐久测试项目进行能力验证的定性评价的技术手段。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种儿童手推车物理性能检测装置及平台，具有数据多样化、采集实时化、检测准确的技术特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种儿童手推车物理性能检测装置，包括：

加速度检测模块，用于检测获取所述儿童手推车上下振动时的加速度数据；

位移检测模块，用于检测获取所述儿童手推车上下振动时的振动幅度数据；

应力检测模块，用于检测获取所述儿童手推车的受力杆的应力数据；

主控模块，所述主控模块分别与所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块可通信连接，所述主控模块设有A/D转换单元、处理控制单元、显示单元、存储单元，所述A/D转换单元用于实时采集接收所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据并执行模数转换，所述处理控制单元用于对所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据进行统计处理得到实时动态结果和最终统计结果，所述显示单元用于实时显示反馈所述实时动态结果和最终显示反馈所述最终统计结果，所述存储单元用于缓存所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据；

其中，所述最终统计结果包括最大值、最小值、平均值、振动跳动量数据个数、振动跳动量数据平均值。

根据本发明一实施例，所述处理控制单元还用于剔除所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据中的超差超限的不良离群数据点，得到真实数据组，并对所述真实数据组进行比较计算得到所述最终统计结果。

根据本发明一实施例，所述处理控制单元还用于对所述真实数据组进行筛选，得到不同阶段的所述最终统计结果，所述阶段包括所述儿童推车的撞击障碍物阶段和平稳运行阶段。

根据本发明一实施例，所述处理控制单元还用于设定采样频率，以控制所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块根据所述采样频率进行数据采集。

根据本发明一实施例，还包括校验模块，用于所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块的初始化设置，以实现校准与标定。

根据本发明一实施例，还包括按键模块，用于控制所述校验模块进行所述初始化设置。

根据本发明一实施例，所述处理控制单元还用于查询所述存储模块存储的所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据。

一种儿童手推车物理性能检测平台，包括上述任意一项实施例所述的儿童手推车物理性能检测装置。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明通过加速度、位移、应力三种检测模块进行儿童手推车的动态耐久测试的数据采集，主控模块进行实时接收并得到实时动态结果和最终统计结果，可用于辅助工厂产品设计开发、用于实验室设备期间核查、也可用于实验室间能力验证项目，达到了数据多样化、采集实时化、检测准确的技术效果；

2)本发明通过主控模块对接收的数据进行不良离群数据点剔除，提高了数据采集的真实性，达到了能力检测准确的技术效果；

3)本发明通过主控模块对接收的数据进行筛选，得到动态耐力测试过程中撞击障碍物阶段和平稳运行阶段的最终统计结果，丰富了数据表现形式，以进行综合性评价，达到了数据多样化的技术效果；

4)本发明通过校准模块对加速度、位移、应力三种检测模块进行初始化设定，使得本发明在不同的实验室进行能力验证或实际的儿童手推车物理性能检测时标准化，达到了检测标准、准确的技术效果。

附图说明

图1为本发明的一种儿童手推车物理性能检测装置的电路原理图；

图2为本发明的一种儿童手推车物理性能检测装置的测试示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种儿童手推车物理性能检测装置及平台作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1

参看图1和图2，本实施例提供一种儿童手推车物理性能检测装置，包括：

加速度检测模块，用于检测获取儿童手推车上下振动时的加速度数据；

位移检测模块，用于检测获取儿童手推车上下振动时的振动幅度数据；

应力检测模块，用于检测获取儿童手推车的受力杆的应力数据；

主控模块，主控模块分别与加速度检测模块、位移检测模块、应力检测模块可通信连接，主控模块设有A/D转换单元、处理控制单元、显示单元、存储单元，A/D转换单元用于实时采集接收加速度数据、振动幅度数据和应力数据并执行模数转换，处理控制单元用于对加速度数据、振动幅度数据和应力数据进行统计处理得到实时动态结果和最终统计结果，显示单元用于实时显示反馈实时动态结果和最终显示反馈最终统计结果，存储单元用于缓存加速度数据、振动幅度数据和应力数据；

其中，最终统计结果包括最大值、最小值、平均值、振动跳动量数据个数、振动跳动量数据平均值。

现对本实施例进行详细说明：

具体地，本实施例儿童手推车在动态耐久测试项目中物理性能的检测，物理性能包括加速度、位移、应力，针对不同的最终目的，本实施例可应用在不同的应用环境，具体如下：

1)工厂产品设计辅助

对工厂产品开发阶段的样品进行测试，获得儿童手推车样品的物理学参数；传感器的安装和布置位置可以根据需要固定在认为在实际使用中受力或震动较大的位置；在按照标准要求方法进行一定周期的测试后(如国家标准GB 14748-2006规定的36000个周期)通过对采集数据的分析，从而得出该位置材料的耐受程度，或者该结构的抗疲劳冲击程度；最终对产品的设计、改型、优化等阶段的工作提供必要的数据支持；

2)实验室设备期间核查

在实验室设备检修计划完成后，进行一次不规则表面试验项目的检测，采集获取在设备良好运转状态下的，儿童手推车测试状态的物理性能参数数据；在设备运行一段时间后，再进行一次相应的测试，获取第二次的物理性能参数数据；将其与第一次获取的数据进行比较，经过分析，在排除了因试验方法，样品装夹等问题引起的测试结果的不确定后，如果差异较大，则认为设备状态发生了重大的变化，需要做进一步的维护保养或修理；反之，如果测试数据差异较小，则认为设备状态良好，能够继续使用；

3)实验室间能力验证项目开展

首先，利用儿童手推车标准样品在不同实验室间进行数据采集；采集过程中，应当保证测试方法的准确性，尽可能的按照标准要求的方法测试，尽量排除人为因素的干扰，以及测试方法不规范带来的测量的不确定性；还应当确保应力传感器和位移传感器固定部位保持一致，以实现不同实验室间测试数据的可比性；从而获得在正确操作方法下，使用该实验室设备测试，获取的儿童手推车的固定位置的物理性能参数数据；对获取的不同实验室间的检测数据进行统计分析，分别算出固定部位的应力测试数据和位移测试数据；以此为基础，与实验室进行沟通，研究确定一个大家普遍公认的应力测试数据、加速度测试数据和位移测试数据(可确定测试数据的中位值以及偏差范围等统计数据)；进行试验时间比对或者开展能力验证项目时，即以上述数据为评价准则，进行测试评定；如果测试数据差异较小，在偏差范围内，则认为数据保持一致；反之，则认为数据偏离，测试结果不一致。

具体地，参看图1和图2，本实施例的主控模块采用以STC15W4K61S4为处理控制单元核心的控制电路，运行本实施例中检测功能对应的上位机控制软件，以实现本实施例的数据的采集、接收、统计处理等功能。同样地，还可以采用如STM32、ARM等控制电路作为本实施例的主控模块。

具体地，参看图1，本实施例采用3.3V/5V、12V/24V电源模块为主控电路、数据采集、传感器器件的电源供应。

具体地，参看图1，加速度检测模块：采集样品测试过程中，车体上下振动时的加速度数据。可安装在车体座位下部、下叉杆十字交叉处等位置，以便于能准确的采集车体振动过程的数据。本实施例采用采用MPU9250为核心的九轴加速度计，模块内部集成高精度陀螺仪、加速度计、地磁场传感器，以下为技术指标：

电压：3.3-5V；

电流：＜25Ma；

测量纬度：加速度：3维，角速度：3维，磁场：3维；

量程：加速度：±2/4/8/16g(可选)，角速度：±250/500/1000/2000°/S(可选)，角度：±180°；

稳定性：加速度：0.01g，加速度：0.05°/S；

数据输出频率：0.1HZ-200HZ。

具体地，参看图1，位移检测模块：采集样品测试过程中，车体上下振动时的振动幅度数据。可安装在车体座位下部、下叉杆十字交叉处等位置，以便于能准确的采集车体振动幅度数据。本实施例采用了接触式的线性位移传感器MPS-S-250-R，，以下为技术指标：

量程：250mm；

线性精度：±0.1％；

电阻±10％：5KΩ；

机械行程：行程+3mm；

重复性精度：0.01mm；

最大工作速度：5m/S；

灵敏度：1；

温漂：无限小。

具体地，参看图1，位移检测模块：采集样品测试过程中，车体主要受力杆件应力数据。可安装在车体后支撑杆下部、前支撑杆下部、十字交叉杆与支撑杆连接处等位置，以便于能准确的采集车体杆振动幅度数据。根据技术要求，本实施例的应力检测模块采用全桥式应变片传感器，应变片规格多种多样，根据小车应力方向，首先考虑T型应变片，它带有两个测量栅丝，彼此呈90°排列。此类应变片应用于已知主应力方向的双轴应力测量，以及拉压双向应力测量。同时全桥型应变片的灵敏度远高于半桥式应变片，且全桥式应变片的线性度也更好，按照企业需求，采用全桥式T型应变片，可以满足推车运动过程中的应力检测要求，应变片输出电压为毫伏级电压，需要使用放大模块进行电压放大才能被识别。我们采用了一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片HX711作为A/D转换单元，用于满足采样要求，以下为技术指标：

阻值：350Ω；

阻值误差：±0.5Ω；

工作电压：5-12V；

敏感栅尺寸：2.0×2.6；

基底尺寸：8.6×7.1；

灵敏系数：2.0-2.2；

应变极限：0.02；

疲劳寿命：10^7。

具体地，本实施例的加速度、位移、应力检测模块均可以一个或多个，增加检测模块数量以获取更多的物理性能数据。

具体地，本实施例在应力数据的采集过程中，选取的数据采集关键部位或质量关键点包括在车体后主支撑杆和十字下叉杆。为此我们供安装布置了6个贴片式力学传感器，以获取该位置在测试过程中应力变化的数据。

具体地，本实施例在位移数据和加速度数据采集过程中，将拉线式位移传感器的探测触头以及加速度传感器感应端固定在儿童手推车座位背部。当车辆发生跳动时，拉线式位移传感器的触头就会跟随座位面上下运动，从而能够通过传感器检测到量化的座位面上下振动的数据。

具体地，实时动态结果为加速度、位移、应力随时间的关系曲线，其中，实时动态结果还分不同阶段、不同方向的关系，其中，阶段可分为撞击障碍物阶段和平稳运行阶段。

具体地，最终统计结果包括最大值、最小值、平均值、振动跳动量数据个数、振动跳动量数据平均值，其中，最大值、最小值、平均值为加速度数据、振动幅度数据、应力数据三种数据中各自对应的最大值、最小值、平均值，振动跳动量数据点为儿童手推车样品将经过检测设备上的障碍物时，将会产生较大幅度的冲击，因此加速度、位移、应力等物理性能参数将会产生较大的波动。

较优地，主控模块的处理控制单元还用于剔除加速度数据、振动幅度数据和应力数据中的超差超限的不良离群数据点，得到真实数据组，并对真实数据组进行比较计算得到最终统计结果。

本实施例通过主控模块对接收的数据进行不良离群数据点剔除，提高了数据采集的真实性，达到了能力检测准确的技术效果；

较优地，主控模块的处理控制单元还用于对真实数据组进行筛选，得到不同阶段的最终统计结果，阶段包括儿童推车的撞击障碍物阶段和平稳运行阶段。

本实施例通过主控模块对接收的数据进行筛选，得到动态耐力测试过程中撞击障碍物阶段和平稳运行阶段的最终统计结果，丰富了数据表现形式，以进行综合性评价，达到了数据多样化的技术效果；

具体地，本实施例的主控模块对加速度数据、振动幅度数据和应力数据进行处理得到实时动态结果和最终统计结果，该过程为：

S1:将采集数据按从小到大的顺序排列，并将最小或最大的几个数据中明显离群的数据剔除，该离群数据往往偏差较大，并且数量有限。可以通过数据筛选计算总体数据的平均值，剔除超过平均值±50％的数据；

S2:原始数据组在经过剔除后，可认为新的数据组是对应位置真实应力的物理参数数据，对剔除后的数据进行分析，将新的数据组进行排序，找出最大值；

S3.1:对新的数据组中所有数据进行平均，求出该位置应力值得平均值。该平均值又可以分成两部分：较小振动跳动量数据的平均值及其数据个数；较大振动跳动量数据的平均值及其数据个数；根据儿童手推车的不规则表面测试的特点，在每个测试周期内，车体将两次撞击大的障碍物，两次撞击小的障碍物，其他测试时间儿童手推车在测试设备的支撑面上平稳运行；车体在撞击障碍物时部件的应力值远大于平稳运行时部件的应力；因此，可将两种情况下的测试数据分别筛选出来，进行针对性的分析；

S3.2：对新的数据组进行二次筛选，分别得到：车体撞击障碍物时部件的应力值，求其均值；车体平稳运行时部件的应力值，求其均值；

S4：同理，位移数据和加速度数据按照上述S1-S3.2的步骤进行处理分析。最终，获得三中机械物理性能参数的测试数据。

较优地，主控模块还用于设定采样频率，以控制速度检测模块、位移检测模块、应力检测模块根据采样频率进行数据采集。

较优地，本实施例还包括校验模块，用于加速度检测模块、位移检测模块、应力检测模块的初始化设置，以实现校准与标定。

本实施例通过校准模块对加速度、位移、应力三种检测模块进行初始化设定，使得本发明在不同的实验室进行能力验证或实际的儿童手推车物理性能检测时标准化，达到了检测标准、准确的技术效果。

较优地，本实施例还包括按键模块，用于控制校验模块进行初始化设置。

较优地，本实施例的显示模块用于显示实时动态结果和最终统计结果；存储模块用于存储加速度数据、振动幅度数据和应力数据。

较优地，主控模块的处理控制单元还用于查询存储模块存储的加速度数据、振动幅度数据和应力数据。

本实施例通过加速度、位移、应力三种检测模块进行儿童手推车的动态耐久测试的数据采集，主控模块进行实时接收并得到实时动态结果和最终统计结果，可在工厂产品设计进行辅助、在实验室设备期间进行核查、在实验室间能力验证项目进行验证，达到了数据多样化、采集实时化、检测准确的技术效果。

实施例2

本实施例提供一种基于实施例1的一种儿童手推车物理性能检测平台，该平台采用如实施例1中任意一项要求的一种儿童手推车物理性能检测装置。

本实施例的儿童手推车物理性能检测平台用于通过测试数据评价儿童手推车的动态耐久测试项目，符合国内针对儿童推车的安全标准GB 14748-2006《儿童推车安全要求》。

本实施例中，儿童手推车物理性能检测平台设有用于儿童手推车耐久测试运动的模拟平台，儿童手推车物理性能检测装置用于采集儿童手推车的动态耐久测试过程中物理性能数据，并对该数据进行处理与分析。

本实施例具有以下技术优势：

1)本实施例通过儿童手推车物理性能检测装置的加速度、位移、应力三种检测模块进行儿童手推车的动态耐久测试的数据采集，主控模块进行实时接收并得到实时动态结果和最终统计结果，用于辅助工厂产品设计开发、用于实验室设备期间核查、也可用于实验室间能力验证项目，达到了数据多样化、采集实时化、检测准确的技术效果；

2)本实施例通过儿童手推车物理性能检测装置的主控模块对接收的数据进行不良离群数据点剔除，提高了数据采集的真实性，达到了能力检测准确的技术效果；

3)本实施例通过儿童手推车物理性能检测装置的主控模块对接收的数据进行筛选，得到动态耐力测试过程中撞击障碍物阶段和平稳运行阶段的最终统计结果，丰富了数据表现形式，以进行综合性评价，达到了数据多样化的技术效果；

4)本实施例通过儿童手推车物理性能检测装置的校准模块对加速度、位移、应力三种检测模块进行初始化设定，使得本发明在不同的实验室进行能力验证或实际的儿童手推车物理性能检测时标准化，达到了检测标准、准确的技术效果。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，包括：

加速度检测模块，用于检测获取所述儿童手推车上下振动时的加速度数据；

位移检测模块，用于检测获取所述儿童手推车上下振动时的振动幅度数据；

应力检测模块，用于检测获取所述儿童手推车的受力杆的应力数据；

主控模块，所述主控模块分别与所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块可通信连接，所述主控模块设有A/D转换单元、处理控制单元、显示单元、存储单元，所述A/D转换单元用于实时采集接收所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据并执行模数转换，所述处理控制单元用于对所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据进行统计处理得到实时动态结果和最终统计结果，所述显示单元用于实时显示反馈所述实时动态结果和最终显示反馈所述最终统计结果，所述存储单元用于缓存所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据；

其中，所述最终统计结果包括最大值、最小值、平均值、振动跳动量数据个数、振动跳动量数据平均值。

2.根据权利要求1所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，所述处理控制单元还用于剔除所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据中的超差超限的不良离群数据点，得到真实数据组，并对所述真实数据组进行比较计算得到所述最终统计结果。

3.根据权利要求2所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，所述处理控制单元还用于对所述真实数据组进行筛选，得到不同阶段的所述最终统计结果，所述阶段包括所述儿童推车的撞击障碍物阶段和平稳运行阶段。

4.根据权利要求1所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，所述处理控制单元还用于设定采样频率，以控制所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块根据所述采样频率进行数据采集。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，还包括校验模块，用于所述加速度检测模块、所述位移检测模块、所述应力检测模块的初始化设置，以实现校准与标定。

6.根据权利要求5所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，还包括按键模块，用于控制所述校验模块进行所述初始化设置。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的儿童手推车物理性能检测装置，其特征在于，所述处理控制单元还用于查询所述存储模块存储的所述加速度数据、所述振动幅度数据和所述应力数据。

8.一种儿童手推车物理性能检测平台，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的儿童手推车物理性能检测装置。