CN110907150A - 一种机器人接插件可靠性加速测试方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人接插件可靠性加速测试方法与装置。在不同插拔温度、速度下，插拔次数对于电气接插件的可靠性有很大影响。本发明一种机器人接插件可靠性加速测试方法的步骤如下：一、建立试验参数集。二、进行模型确立试验。三、建立接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度的衍化模型。四、计算特征参数。五、建立被测接插件在各加速条件下的衍化函数。六、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。本发明分别通过温度、插拔力、插拔速度作为加速条件建立衍化模型，并通过模糊决策的方式选取最优的衍化模型，衍化模型充分考虑了接插件组件在数据传输和能量输送中的功能，弥补了现有机器人接插件可靠性测试方法的不足。

Description

一种机器人接插件可靠性加速测试方法与装置

技术领域

本发明属于接插件可靠性加速测试技术领域，具体涉及一种机器人接插件可靠性加速测试方法与装置。

背景技术

电气接插件作为一种基础电器元件，用于实现电信号的传输和控制以及电子与电气设备之间的电连接，在工业制造中，接插件使得复杂庞大的系统结构模块化，并发挥着各种重要作用。由于机器运行以及工作条件的影响，接插件损耗进而失效常对工作中机械产生较大损害。接插件的可靠性以及寿命影响甚至决定着产品的控制系统、通讯系统、数据传输、工作电压的稳定性。因此，通过一定的技术手段对机器人连接器的可靠性和工作寿命进行测定，快速地测验检查其结构、材料等方面的设计缺陷，据此进一步对产品进行升级和完善，对产品质量性能的提升非常关键；同时，作为一种对机器人接插件可靠性以及使用寿命的测试，可以快速清晰地得到产品使用预期，降低产品的危险系数提升其安全宽裕度。

目前已经提出的电器接插件可靠性加速测试实验装置并不多，专利号为201110101719.0的专利提供了一种能同时进行多组测试接插件插拔寿命的装置能够根据测试需要对相关参数自行设定，满足不同连接器的插拔寿命测试需求。然而没有考虑到在加速试验中温度与实际工作中的不同。上述专利在某一方面做出重点研究，但是机器人接插件的工作环境是复杂的，各种因素相互影响，机器人接插件的可靠性以及工作寿命的测试，也需要在尽可能重现工作环境的条件下进行。同时，也有相关文献表明，在不同插拔温度、速度下，插拔次数对于电气接插件的可靠性有很大影响。(如凌三强)在不同插拔速度下进行了电气接插件插拔特性试验，试验结果表明，插拔次数对电气接插件接触电阻的变化趋势有很大的影响，在其进行的五组不同插拔速度试验中，电气接插件的接触电阻分别在插拔760、900、800、750和1300次之前接触电阻处于上升趋势，但随后接触电阻开始出现及其不规律的波动。由此可见，插拔次数对电气接插件可靠性的影响不可忽视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人接插件可靠性加速测试方法与装置。

本发明一种机器人接插件可靠性加速测试方法的具体步骤如下：

步骤一、建立试验速度参数集V＝{v₀,v₁,...,v_n}、试验温度参数集T＝{T₀,T₁,...,T_n}、试验插入力参数集F＝{F₀,F₁,...,F_n}。其中，v₀＜v₁＜...＜v_n，T₀＜T₁＜...＜T_n，F₀＜F₁＜...＜F_n。

步骤二、进行模型确立试验。

2-1.i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3。

2-2.取一组未使用过的被测接插件，并检查其是否完好。

2-3.设定试验温度为T_i，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_1,i、磨痕平均深度d_1,i、接触电阻值R_1,i、信号保真比H_1,i。获取试验温度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

2-4.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_2,i、磨痕平均深度d_2,i、接触电阻值R_2,i、信号保真比H_2,i。分别获取试验插拔力与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

2-5.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v_i，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_3,i、磨痕平均深度d_3,i、接触电阻值R_3,i、信号保真比H_3,i。分别获取试验插拔速度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

步骤三、建立接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度的衍化模型。

3-1.建立n+1条温度加速条件下的接触电阻方程如式(1a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程如式(1b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程如式(1c)所示；

式(1a)、(1b)、(1c)中，i＝0,1,…,n；R₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的接触电阻；

M为接插件的极限插拔次数。k_Ti为第一温度加速变量。k_Fi为第一插拔力加速变量。k_vi为第一插拔速度加速变量。

分别求解n+1条温度加速条件下的接触电阻方程，得到k_T0、k_T1、…、k_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程，k_F0、k_F1、…、k_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程，k_v0、k_v1、…、k_vn。将k_T0、k_T1、…、k_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第一离散点图；将k_F0、k_F1、…、k_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第一离散点图；将k_v0、k_v1、…、k_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第一离散点图；

拟合温度加速下的第一离散点图、插拔力加速下的第一离散点图、插拔速度加速下的第一离散点图，得到温度加速下的第一目标函数

插拔力加速下的第一目标函数

插拔速度加速下的第一目标函数

γ₁、β₁、α₁分别为拟合中确定的第一温度影响因子、第一插拔力影响因子和第一插拔速度影响因子。T_m、F_m、v_m分别为被测接插件的最高使用温度、最高插拔力和最高插拔速度。

3-2.建立n+1条温度加速条件下的信号保真比方程如式(2a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程如式(2b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程如式(2c)所示；

式(2a)、(2b)、(2c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的信号保真比；

g_Ti为第二温度加速变量。g_Fi为第二插拔力加速变量。g_vi为第二插拔速度加速变量。

分别求解n+1条温度加速条件下的信号保真比方程，得到g_T0、g_T1、…、g_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程，得到g_F0、g_F1、…、g_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程，得到g_v0、g_v1、…、g_vn。将g_T0、g_T1、…、g_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第二离散点图；将g_F0、g_F1、…、g_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第二离散点图；将g_v0、g_v1、…、g_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第二离散点图；

分别拟合温度加速下的第二离散点图、插拔力加速下的第二离散点图、插拔速度加速下的第二离散点图，得到温度加速下的第二目标函数

插拔力加速下的第二目标函数

插拔速度加速下的第二目标函数

γ₂、β₂、α₂为拟合中确定的第二温度影响因子、第二插拔力影响因子和第二插拔速度影响因子。

3-3.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3c)所示；

式(3a)、(3b)、(3c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的痕迹的宽度均值；

为第三温度加速变量。

为第三插拔力加速变量。

为第三插拔速度加速变量。

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程，得到

分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度，得到

分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度，得到

将

作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第三离散点图；

拟合温度加速下的第三离散点图、插拔力加速下的第三离散点图、插拔速度加速下的第三离散点图，得到温度加速下的第三目标函数

插拔力加速下的第三目标函数

插拔速度加速下的第三目标函数

γ₃、β₃、α₃为拟合中确定的第三温度影响因子、第三插拔力影响因子和第三插拔速度影响因子。

3-4.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程如式(4a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4c)所示；

式(4a)、(4b)、(4c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件件公端上插针被磨出的痕迹的深度均值；

ω_Ti为第四温度加速变量。ω_Fi为第四插拔力加速变量。ω_vi为第四插拔速度加速变量。

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程，得到ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_v0、ω_v1、…、ω_vn。将ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第四离散点图；将ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第四离散点图；将ω_v0、ω_v1、…、ω_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第四离散点图；

拟合温度加速下的第四离散点图、插拔力加速下的第四离散点图、插拔速度加速下的第四离散点图，得到温度加速下的第四目标函数

插拔力加速下的第四目标函数

插拔速度加速下的第四目标函数

γ₄、β₄、α₄为拟合中确定的第四温度影响因子、第四插拔力影响因子和第四插拔速度影响因子。

步骤四、计算第一温度、插拔力、插拔速度特征参数

第二温度、插拔力、插拔速度特征参数

第三温度、插拔力、插拔速度特征参数

第四温度、插拔力、插拔速度特征参数

步骤五、建立被测接插件在温度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔力加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔速度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

各衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数。

步骤六、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。

6-1.设定因素集U＝{接触电阻，信号保真比，磨痕平均宽度，磨痕平均深度}，评判集V＝{优、良、中、差}。

6-2.根据步骤2-3中获得的试验温度与接触电阻值的关系曲线，建立温度加速条件下的接触电阻(Ω)的隶属度函数如式(5)所示，其服从K分布；

式(5)中，a₁、a′₁、K₁的数值根据试验温度与接触电阻值的关系曲线选定。

将步骤2-3中获得的n个接触电阻分别作为自变量x代入式(5)，获得n个隶属度大小；将该n个隶属度大小根据数值从大到小分为优、良、中、差四组。计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄。

6-3.根据步骤2-3中获得的试验温度与信号保真比的关系曲线，建立温度加速条件下的信号保真比的隶属度函数如式(6)所示，其服从正态分布；

式(6)中，a₂的数值根据试验温度与信号保真比的关系曲线选定。

将步骤2-3中获得的n个信号保真比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄。

6-4.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均宽度的隶属度函数如式(7)所示，其服从K分布；

式(7)中，a₃、a′₃、K₃的数值大小根据试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线选定。

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均宽度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₃₁，r₃₂，r₃₃，r₃₄。

6-5.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均深度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均深度(μm)的隶属度函数如式(8)所示，其服从K分布；

式(8)中，a₄、a′₄、K₄的数值大小根据试验温度与磨痕平均深度的关系曲线选定。

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均深度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₄₁，r₄₂，r₄₃，r₄₄。

6-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)，其值通过人为设定得到；建立温度隶属矩阵

计算温度综合评判矩阵

其中，符号

表示模糊逻辑算子。对温度综合评判矩阵C_温度内的各元素进行归一化处理，得到归一化温度评判矩阵C_温度＝(b”₁,b”₂,b”₃,b”₄)。

6-6.参照步骤6-2至6-5中的方法分别计算归一化插拔力评判矩阵C_插拔力＝(c”₁,c”₂,c”₃,c”₄)、归一化插拔速度评判矩阵C_插拔速度＝(d”₁,d”₂,d”₃,d”₄)。

6-7.根据归一化温度评判矩阵C_温度＝(b”₁,b”₂,b”₃,b”₄)、归一化插拔力评判矩阵C_插拔力＝(c”₁,c”₂,c”₃,c”₄)、归一化插拔速度评判矩阵C_插拔速度＝(d”₁,d”₂,d”₃,d”₄)选取最准确的衍化模型。

作为优选，步骤一中，v₀为标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入速度的平均值。插入速度根据插接行程除以插入时间得到。插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量。

作为优选，步骤一中，T₀在接插件工作环境下的温度，其值根据被测接插件的工作环境确定。

作为优选，步骤一中，F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入力的平均值。插入力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器。压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为插入力。

作为优选，步骤二中所述的插拔试验具体如下：

①.调整环境温度为所需的试验温度。

②.按照试验插拔速度和插拔力，将接插件公端与接插件母端插接在一起。

③.将接插件公端、接插件母端分离。

④.按照试验插拔次数重复执行步骤②和③。之后，进入步骤⑤。

⑤.测量接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度，并求取平均值，得到磨痕平均宽度；测量接插件公端的所有插针上各磨痕的深度，并求取平均值，得到磨痕平均深度。

⑥.按照试验插拔速度和插拔力，将接插件公端与接插件母端插接在一起。并测量被测接插件的接触电阻。向接插件输入一个幅值为A的方波信号；并检测经过接插件后的方波信号的幅值A'。求出信号保真比，其值等于A'/A。

作为优选，步骤6-7中的选取方法如下：

计算温度评判均值

计算插拔力判均值

计算插拔速度评判均值

取

中的最大值对应的那个加速条件作为最优加速条件。取最优加速条件对应的衍化模型作为最准确的衍化模型。

本发明一种机器人接插件可靠性加速测试装置，包括温控箱、插拔模块、电控箱和机架。所述的机架包括试验台框架、试验台底板、电控底板和支座。四个支座的顶端与试验台框架的四个角分别固定。

所述的温控箱包括箱体和温度调节模块。箱体固定在试验台框架的顶部。温度调节模块包括智能温度控制表、热风机、热电偶底座和热电偶。热电偶底座固定在箱体内。热电偶固定在热电偶底座上。热风机安装在箱体内的一侧侧壁上。智能温度控制表安装在试验台框架上。智能温度控制表的温度信号输入接口与热电偶的信号输出接口连接，加热控制接口与热风机的控制输入接口连接。

所述的插拔模块包括滑架、滑块、插拔驱动组件、拉压力传感器、滑移座、固定座和安装座。滑架固定在试验台底板上。滑块与滑架构成滑动副。所述的滑块由插拔驱动组件驱动。滑移座与滑块固定。固定座固定在滑架的一端。两个拉压力传感器的一端均与固定座固定，另一端均与安装座固定。安装座位于滑移座与固定座之间。箱体的底面开设有让位槽。滑移座、固定座和安装座均穿过让位槽，且位于箱体内。

所述的电控装置安装在底板上，包括表面磨损视觉测量装置、电阻测试装置、脉冲响应装置、PLC控制系统、导线管和电机驱动器。电机驱动器的控制输入接口与PLC控制系统的控制输出接口通过导线连接。电阻测试装置的两个信号输入端分别接出第一电阻检测检测线和第二电阻检测线。电阻测试装置的信号输出接口与PLC控制系统的电阻信号输入接口连接。

所述的脉冲响应装置包括脉冲发生器和脉冲测试仪。脉冲发生器的脉冲输出端引出一根脉冲输出线。脉冲测试仪的信号输入端引出一根脉冲接收线。脉冲发生器的控制输入接口与PLC控制系统的脉冲信号输出接口连接。脉冲测试仪的信号输出接口与PLC控制系统的脉冲输入接口连接。表面磨损视觉测量装置采用表面形貌扫描仪。表面形貌扫描仪安装在箱体内，且朝向插拔模块。

作为优选，所述的电控底板固定在试验台框架的底部。试验台底板固定在试验台框架的中部。

作为优选，所述的插拔驱动组件包括电机、同步轮和同步带。两个同步轮分别支承在滑架的两端，并通过同步带连接。电机固定在滑架上，且输出轴与其中一个同步轮固定。滑块与同步带固定。

作为优选，所述的电控装置还包括触摸显示屏。触摸显示屏的通信接口与PLC控制系统的显示信号输出接口通过导线连接。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明分别通过温度、插拔力、插拔速度作为加速条件建立衍化模型，并通过模糊决策的方式选取最优的衍化模型，衍化模型充分考虑了接插件组件在数据传输和能量输送中的功能，弥补了现有机器人接插件可靠性测试方法的不足。

2、本发明简化了接插件可靠性加速测试过程；装置操作简单，方便，适应性面广；

3、本发明通过加速试验提供了被测型号接插件衍化模型，可以为机器人接插件可靠性质量提供专业的技术支持，可以为机器人接插件的可靠性增强技术提供数据支持。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中插拔模块的结构示意图；

图3为本发明中电控箱的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种机器人接插件可靠性加速测试装置，包括温控箱1、插拔模块2、电控箱3和机架。机架包括试验台框架301、试验台底板201、电控底板302和支座303。四个支座303的顶端与试验台框架301的四个角分别固定。电控底板302固定在试验台框架301的底部。试验台底板201固定在试验台框架301的中部。

温控箱1用于调节接插件加速测试试验所需温度，包括箱体、箱门和温度调节模块。箱体固定在试验台框架301的顶部。箱体的开口处安装有带把手102的箱门。温度调节模块包括智能温度控制表307、热风机103、热电偶底座104和热电偶105。热电偶底座104固定在箱体内。热电偶105固定在热电偶底座104上。热风机103安装在箱体内的一侧侧壁上，用于提升箱体的温度。智能温度控制表307安装在试验台框架301上。智能温度控制表307的温度信号输入接口与热电偶的信号输出接口连接，加热控制接口与热风机的控制输入接口连接。进而在插拔试验过程中对温度进行监测和控制。

如图1和2所示，插拔模块2用于带动接插件进行反复插拔运动。插拔模块2包括滑架203、滑块208、插拔驱动组件、拉压力传感器、滑移座、固定座和安装座。滑架203固定在试验台底板201上。滑块208与滑架构成滑动副。插拔驱动组件包括电机202、同步轮和同步带。两个同步轮分别支承在滑架的两端，并通过同步带连接。电机202固定在滑架203上，且输出轴与其中一个同步轮固定。滑块0208与同步带固定。滑移座与滑块0208固定。固定座固定在滑架0203的一端。两个拉压力传感器的一端均与固定座固定，另一端均与安装座固定。安装座位于滑移座与固定座之间。滑移座、安装座的相对侧面分别用于安装接插件母端0205、接插件公端0206。箱体的底面开设有让位槽。滑移座、固定座和安装座均穿过让位槽，且位于箱体内。

如图1和3所示，电控装置03用于控制调节伺服驱动装置的速度与频率从而实现调节插拔力、插拔速度、插拔次数的效果。电控装置03安装在底板上，包括表面磨损视觉测量装置、电阻测试装置、脉冲响应装置、触摸显示屏304、PLC控制系统305、开关电源309、导线管308和电机驱动器306。开关电源309为触摸显示屏304、PLC控制系统305、电机驱动器306和温度控制表307供电。电机驱动器306的控制输入接口与PLC控制系统305的控制输出接口通过导线连接。触摸显示屏304的通信接口与PLC控制系统305的显示信号输出接口通过导线连接。所有导线管308均包裹在导线管308内。

电阻测试装置的两个信号输入端分别接出第一电阻检测检测线和第二电阻检测线，其在插拔试验过程中对接插件接触电阻的大小进行监测，在插拔试验完成后对接插件间电阻进行评估。电阻测试装置的信号输出接口与PLC控制系统305的电阻信号输入接口连接。

脉冲响应装置包括脉冲发生器和脉冲测试仪。脉冲发生器的脉冲输出端引出一根脉冲输出线。脉冲测试仪的信号输入端引出一根脉冲接收线。脉冲发生器的控制输入接口与PLC控制系统305的脉冲信号输出接口连接。脉冲测试仪的信号输出接口与PLC控制系统305的脉冲输入接口连接。

表面磨损视觉测量装置采用表面形貌扫描仪。表面形貌扫描仪安装在箱体内，且朝向插拔模块2。其用于在插拔试验结束后对插针表面磨损状况进行检测与评估。

该机器人接插件可靠性加速测试装置的加速测试方法具体如下：

步骤一、建立试验速度参数集V＝{v₀,v₁,...,v_n}、试验温度参数集T＝{T₀,T₁,...,T_n}、试验插入力参数集F＝{F₀,F₁,...,F_n}。

其中，v₀为标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入速度的平均值。插入速度根据插接行程除以插入时间得到。插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量，v₀＜v₁＜...＜v_n。T₀在接插件工作环境下的温度，其值根据被测接插件的工作环境确定，通常取值为25℃，T₀＜T₁＜...＜T_n。F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入力的平均值。插入力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器。压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为插入力。F₀＜F₁＜...＜F_n

步骤二、进行模型确立试验。

2-1.i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3。

2-2.取一组未使用过的被测接插件，并检查其是否完好。将被测接插件的接插件公端、接插件母端分别固定在滑移座、安装座上，并使接插件公端、接插件母端对齐。

2-3.设定试验温度为T_i，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_1,i、磨痕平均深度d_1,i、接触电阻值R_1,i、信号保真比H_1,i；s＝1000。磨痕平均宽度表示接插件公端上插针被磨出的痕迹(沟槽状)的宽度均值；磨痕深度表示接插件公端上插针被磨出的痕迹(沟槽状)的深度均值。分别获取试验温度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

插拔试验具体如下：

(1)热风机与热电偶相配合，使箱体内的温度调整至试验温度。

(2)插拔驱动组件驱动滑移座以试验插拔速度向安装座滑动，直到拉压力传感器检测到的压力值达到试验插拔力后，插拔驱动组件停止运动。

(3)插拔驱动组件驱动滑移座以试验插拔速度向远离安装座的方向滑动，使得接插件公端、接插件母端分离。

(4)按照试验插拔次数重复执行步骤(2)和(3)(即重复执行s次)。之后，进入步骤(5)。

(5)通过表面形貌扫描仪扫描接插件公端，得到接插件公端扫描图；在接插件公端扫描图上测量出接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度，并求取平均值，得到磨痕平均宽度；在接插件公端扫描图上测量出接插件公端的所有插针上各磨痕的深度，并求取平均值，得到磨痕平均深度。

(6)插拔驱动组件驱动滑移座以试验插拔速度向安装座滑动，使得接插件公端与接插件母端插接在一起。电阻测试装置测量被测接插件的接触电阻。脉冲响应装置内的脉冲发生器发出一个幅值为A的方波信号；脉冲测试仪接收经过被测接插件后的方波信号的幅值A'。求出信号保真比，其值等于A'/A。

2-4.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_2,i、磨痕平均深度d_2,i、接触电阻值R_2,i、信号保真比H_2,i；s＝1000。分别获取试验插拔力与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

2-5.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v_i，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_3,i、磨痕平均深度d_3,i、接触电阻值R_3,i、信号保真比H_3,i；s＝1000。分别获取试验插拔速度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线。

步骤三、建立接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度的衍化模型。

3-1.建立n+1条温度加速条件下的接触电阻方程如式(1a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程如式(1b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程如式(1c)所示；

式(1a)、(1b)、(1c)中，i＝0,1,…,n；R₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的接触电阻；

M为接插件的极限插拔次数，其值设为10⁶。k_Ti为第一温度加速变量，其值通过求解温度加速条件下的接触电阻方程得到。k_Fi为第一插拔力加速变量，其值通过求解插拔力加速条件下的接触电阻方程得到。k_vi为第一插拔速度加速变量，其值通过求解插拔速度加速条件下的接触电阻方程得到。

分别求解n+1条温度加速条件下的接触电阻方程，得到k_T0、k_T1、…、k_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程，k_F0、k_F1、…、k_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程，k_v0、k_v1、…、k_vn。将k_T0、k_T1、…、k_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第一离散点图；将k_F0、k_F1、…、k_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第一离散点图；将k_v0、k_v1、…、k_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第一离散点图；

用最小二乘法分别拟合温度加速下的第一离散点图、插拔力加速下的第一离散点图、插拔速度加速下的第一离散点图，得到温度加速下的第一目标函数

插拔力加速下的第一目标函数

插拔速度加速下的第一目标函数

T、F、v分别为三条第一目标函数的自变量，分别表示试验温度、试验插拔力和试验插拔速度；k_T、k_F、k_v分别为三条第一目标函数的因变量，表示第一温度加速变量、第一插拔力加速变量和第一插拔速度加速变量。γ₁、β₁、α₁为最小二乘法拟合中确定的第一温度影响因子、第一插拔力影响因子和第一插拔速度影响因子。T_m、F_m、v_m分别为被测接插件的最高使用温度、最高插拔力和最高插拔速度，其值均通过查询接插件手册或国际电气协会插拔力测试规范确定。

3-2.建立n+1条温度加速条件下的信号保真比方程如式(2a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程如式(2b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程如式(2c)所示；

式(2a)、(2b)、(2c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的信号保真比；

g_Ti为第二温度加速变量，其值通过求解信号保真比方程得到。同理，可以求得第二插拔力加速变量g_Fi和第二插拔速度加速变量g_vi。g_Ti为第二温度加速变量，其值通过求解温度加速条件下的信号保真比方程得到。g_Fi为第二插拔力加速变量，其值通过求解插拔力加速条件下的信号保真比方程得到。g_vi为第二插拔速度加速变量，其值通过求解插拔速度加速条件下的信号保真比方程得到。

分别求解n+1条温度加速条件下的信号保真比方程，得到g_T0、g_T1、…、g_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程，得到g_F0、g_F1、…、g_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程，得到g_v0、g_v1、…、g_vn。将g_T0、g_T1、…、g_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第二离散点图；将g_F0、g_F1、…、g_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第二离散点图；将g_v0、g_v1、…、g_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第二离散点图；

用最小二乘法分别拟合温度加速下的第二离散点图、插拔力加速下的第二离散点图、插拔速度加速下的第二离散点图，得到温度加速下的第二目标函数

插拔力加速下的第二目标函数

插拔速度加速下的第二目标函数

γ₂、β₂、α₂为最小二乘法拟合中确定的第二温度影响因子、第二插拔力影响因子和第二插拔速度影响因子。

3-3.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3c)所示；

式(3a)、(3b)、(3c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的痕迹的宽度均值；

为第三温度加速变量，其值通过求解磨痕平均宽度得到。同理，可以求得第三插拔力加速变量

和第三插拔速度加速变量

为第三温度加速变量，其值通过求解温度加速条件下的磨痕平均宽度方程得到。

为第三插拔力加速变量，其值通过求解插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程得到。

为第三插拔速度加速变量，其值通过求解插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程得到。

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程，得到

分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度，得到

分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度，得到

将

作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第三离散点图；

用最小二乘法分别拟合温度加速下的第三离散点图、插拔力加速下的第三离散点图、插拔速度加速下的第三离散点图，得到温度加速下的第三目标函数

插拔力加速下的第三目标函数

插拔速度加速下的第三目标函数

γ₃、β₃、α₃为最小二乘法拟合中确定的第三温度影响因子、第三插拔力影响因子和第三插拔速度影响因子。

3-4.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程如式(4a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4c)所示；

式(4a)、(4b)、(4c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件件公端上插针被磨出的痕迹的深度均值；

ω_Ti为第四温度加速变量，其值通过求解磨痕平均深度方程得到。同理，可以求得第四插拔力加速变量ω_Fi和第四插拔速度加速变量ω_vi。ω_Ti为第四温度加速变量，其值通过求解温度加速条件下的磨痕平均深度方程得到。ω_Fi为第四插拔力加速变量，其值通过求解插拔力加速条件下的磨痕平均深度方程得到。ω_vi为第四插拔速度加速变量，其值通过求解插拔速度加速条件下的磨痕平均深度方程得到。

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程，得到ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_v0、ω_v1、…、ω_vn。将ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第四离散点图；将ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第四离散点图；将ω_v0、ω_v1、…、ω_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第四离散点图；

用最小二乘法分别拟合温度加速下的第四离散点图、插拔力加速下的第四离散点图、插拔速度加速下的第四离散点图，得到温度加速下的第四目标函数

插拔力加速下的第四目标函数

插拔速度加速下的第四目标函数

γ₄、β₄、α₄为最小二乘法拟合中确定的第四温度影响因子、第四插拔力影响因子和第四插拔速度影响因子。

步骤四、计算第一温度、插拔力、插拔速度特征参数

第二温度、插拔力、插拔速度特征参数

第三温度、插拔力、插拔速度特征参数

第四温度、插拔力、插拔速度特征参数

T_s、F_s、v_s分别为被测接插件在使用工况下的环境温度、插拔力、插拔速度。

步骤五、建立被测接插件在温度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔力加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔速度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

各衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数。接触电阻衍化函数、信号保真比衍化函数、磨痕平均宽度衍化函数、磨痕平均深度衍化函数分别体现被测接插件接触电阻、信号保真能力、磨损情况的衍化特点；因此能够根据各衍化函数，在所需工况下，选取适当的接插件，并制定接插件的检修、更换周期。

步骤六、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。

6-1.设定因素集U＝{接触电阻，信号保真比，磨痕平均宽度，磨痕平均深度}，评判集V＝{优、良、中、差}。

6-2.根据步骤2-3中获得的试验温度与接触电阻值的关系曲线，建立温度加速条件下的接触电阻(Ω)的隶属度函数如式(5)所示，其服从K分布；

式(5)中，a₁＝0.4194、a′₁＝0.5029、-2<K₁<0，其值是根据试验温度与接触电阻值的关系曲线选定的，选定方法属于现有技术在此不作赘述。

将步骤2-3中获得的n个接触电阻R_1,1、R_1,2、...、R_1,n分别作为自变量x代入式(5)，获得n个隶属度大小A₁(R_1,1)、A₁(R_1,2)、...、A₁(R_1,n)；将A₁(R_1,1)、A₁(R_1,2)、...、A₁(R_1,n)根据数值从大到小分为优、良、中、差四组。计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄。“优”、“良”、“中”、“差”各自对应区间根据被测插拔件的参数确定。

6-3.根据步骤2-3中获得的试验温度与信号保真比的关系曲线，建立温度加速条件下的信号保真比的隶属度函数如式(6)所示，其服从正态分布；

式(6)中，a₂＝0.612，其值是根据试验温度与信号保真比的关系曲线选定的，选定方法属于现有技术在此不作赘述。

将步骤2-3中获得的n个信号保真比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄。

6-4.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均宽度(μm)的隶属度函数如式(7)所示，其服从K分布；

式(7)中，a₃＝18.36、a′₃＝20.7、-2<K₃<0，其值是根据试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线选定的，选定方法属于现有技术在此不作赘述。

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均宽度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₃₁，r₃₂，r₃₃，r₃₄。

6-5.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均深度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均深度(μm)的隶属度函数如式(8)所示，其服从K分布；

式(8)中，a₄＝3.2、a′₄＝6.3、-2<K₄<0，其值是根据试验温度与磨痕平均深度的关系曲线选定的，选定方法属于现有技术在此不作赘述。

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均深度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₄₁，r₄₂，r₄₃，r₄₄。

6-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)，其值通过人为设定得到；建立温度隶属矩阵

计算温度综合评判矩阵

其中，符号

表示模糊逻辑算子，它用来代表两个模糊矩阵的相乘，与线性代数中的矩阵乘积极为相似，只是将普通矩阵乘运算中对应元素间相乘用取小运算来代替，而元素间相加用取大来代替。对温度综合评判矩阵C_温度内的各元素进行归一化处理，得到归一化温度评判矩阵C_温度＝(b”₁,b”₂,b”₃,b”₄)。

6-6.参照步骤6-2至6-5中的方法分别计算归一化插拔力评判矩阵C_插拔力＝(c”₁,c”₂,c”₃,c”₄)、归一化插拔速度评判矩阵C_插拔速度＝(d”₁,d”₂,d”₃,d”₄)。差别仅在于选取插拔力、插拔速度对应的关系曲线，建立隶属度函数，并用对应的参数代入。

6-7.计算温度评判均值

计算插拔力判均值

计算插拔速度评判均值

取

中的最大值对应的那个加速条件作为最优加速条件。取最优加速条件对应的衍化模型(接触电阻衍化函数、信号保真比衍化函数、磨痕平均宽度衍化函数、磨痕平均深度衍化函数)作为最准确的衍化模型。根据衍化模型确定被测接插件在不同插拔次数下的接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度，从而在被测接插件参数不满足使用条件时能够及时进行更换。

Claims (10)

1.一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤一、建立试验速度参数集V＝{v₀,v₁,...,v_n}、试验温度参数集T＝{T₀,T₁,...,T_n}、试验插入力参数集F＝{F₀,F₁,...,F_n}；其中，v₀＜v₁＜...＜v_n，T₀＜T₁＜...＜T_n，F₀＜F₁＜...＜F_n；

步骤二、进行模型确立试验；

2-1.i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3；

2-2.取一组未使用过的被测接插件，并检查其是否完好；

2-3.设定试验温度为T_i，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_1,i、磨痕平均深度d_1,i、接触电阻值R_1,i、信号保真比H_1,i；获取试验温度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线；

2-4.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_2,i、磨痕平均深度d_2,i、接触电阻值R_2,i、信号保真比H_2,i；分别获取试验插拔力与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线；

2-5.设定试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v_i，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x_3,i、磨痕平均深度d_3,i、接触电阻值R_3,i、信号保真比H_3,i；分别获取试验插拔速度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线；

步骤三、建立接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度的衍化模型；

3-1.建立n+1条温度加速条件下的接触电阻方程如式(1a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程如式(1b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程如式(1c)所示；

式(1a)、(1b)、(1c)中，i＝0,1,…,n；R₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的接触电阻；

M为接插件的极限插拔次数；k_Ti为第一温度加速变量；k_Fi为第一插拔力加速变量；k_vi为第一插拔速度加速变量；

分别求解n+1条温度加速条件下的接触电阻方程，得到k_T0、k_T1、…、k_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程，k_F0、k_F1、…、k_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程，k_v0、k_v1、…、k_vn；将k_T0、k_T1、…、k_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第一离散点图；将k_F0、k_F1、…、k_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第一离散点图；将k_v0、k_v1、…、k_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第一离散点图；

拟合温度加速下的第一离散点图、插拔力加速下的第一离散点图、插拔速度加速下的第一离散点图，得到温度加速下的第一目标函数

插拔力加速下的第一目标函数

插拔速度加速下的第一目标函数

γ₁、β₁、α₁分别为拟合中确定的第一温度影响因子、第一插拔力影响因子和第一插拔速度影响因子；T_m、F_m、v_m分别为被测接插件的最高使用温度、最高插拔力和最高插拔速度；

3-2.建立n+1条温度加速条件下的信号保真比方程如式(2a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程如式(2b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程如式(2c)所示；

式(2a)、(2b)、(2c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件的信号保真比；

g_Ti为第二温度加速变量；g_Fi为第二插拔力加速变量；g_vi为第二插拔速度加速变量；

分别求解n+1条温度加速条件下的信号保真比方程，得到g_T0、g_T1、…、g_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程，得到g_F0、g_F1、…、g_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程，得到g_v0、g_v1、…、g_vn；将g_T0、g_T1、…、g_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第二离散点图；将g_F0、g_F1、…、g_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第二离散点图；将g_v0、g_v1、…、g_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第二离散点图；

分别拟合温度加速下的第二离散点图、插拔力加速下的第二离散点图、插拔速度加速下的第二离散点图，得到温度加速下的第二目标函数

插拔力加速下的第二目标函数

插拔速度加速下的第二目标函数

γ₂、β₂、α₂为拟合中确定的第二温度影响因子、第二插拔力影响因子和第二插拔速度影响因子；

3-3.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3c)所示；

式(3a)、(3b)、(3c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的痕迹的宽度均值；

为第三温度加速变量；

为第三插拔力加速变量；

为第三插拔速度加速变量；

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程，得到

分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度，得到

分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度，得到

将

作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第三离散点图；将

作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第三离散点图；

拟合温度加速下的第三离散点图、插拔力加速下的第三离散点图、插拔速度加速下的第三离散点图，得到温度加速下的第三目标函数

插拔力加速下的第三目标函数

插拔速度加速下的第三目标函数

γ₃、β₃、α₃为拟合中确定的第三温度影响因子、第三插拔力影响因子和第三插拔速度影响因子；

3-4.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程如式(4a)所示；建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4b)所示；建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4c)所示；

式(4a)、(4b)、(4c)中，i＝0,1,…,n；H₀是试验温度为T₀，试验插拔力为F₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件件公端上插针被磨出的痕迹的深度均值；

ω_Ti为第四温度加速变量；ω_Fi为第四插拔力加速变量；ω_vi为第四插拔速度加速变量；

分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程，得到ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn；分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn；分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均深度，得到ω_v0、ω_v1、…、ω_vn；将ω_T0、ω_T1、…、ω_Tn作为纵坐标，T₀,T₁,...,T_n作为横坐标，绘制温度加速下的第四离散点图；将ω_F0、ω_F1、…、ω_Fn作为纵坐标，F₀,F₁,...,F_n作为横坐标，绘制插拔力加速下的第四离散点图；将ω_v0、ω_v1、…、ω_vn作为纵坐标，v₀,v₁,...,v_n作为横坐标，绘制插拔速度加速下的第四离散点图；

拟合温度加速下的第四离散点图、插拔力加速下的第四离散点图、插拔速度加速下的第四离散点图，得到温度加速下的第四目标函数

插拔力加速下的第四目标函数

插拔速度加速下的第四目标函数

γ₄、β₄、α₄为拟合中确定的第四温度影响因子、第四插拔力影响因子和第四插拔速度影响因子；

步骤四、计算第一温度、插拔力、插拔速度特征参数

第二温度、插拔力、插拔速度特征参数

第三温度、插拔力、插拔速度特征参数

第四温度、插拔力、插拔速度特征参数

步骤五、建立被测接插件在温度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔力加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

建立被测接插件在插拔速度加速条件下的接触电阻衍化函数

信号保真比衍化函数

磨痕平均宽度衍化函数

磨痕平均深度衍化函数

各衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数；

步骤六、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数；

6-1.设定因素集U＝{接触电阻，信号保真比，磨痕平均宽度，磨痕平均深度}，评判集V＝{优、良、中、差}；

6-2.根据步骤2-3中获得的试验温度与接触电阻值的关系曲线，建立温度加速条件下的接触电阻(Ω)的隶属度函数如式(5)所示，其服从K分布；

式(5)中，a₁、a′₁、K₁的数值根据试验温度与接触电阻值的关系曲线选定；

将步骤2-3中获得的n个接触电阻分别作为自变量x代入式(5)，获得n个隶属度大小；将该n个隶属度大小根据数值从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄；

6-3.根据步骤2-3中获得的试验温度与信号保真比的关系曲线，建立温度加速条件下的信号保真比的隶属度函数如式(6)所示，其服从正态分布；

式(6)中，a₂的数值根据试验温度与信号保真比的关系曲线选定；

将步骤2-3中获得的n个信号保真比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄；

6-4.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均宽度的隶属度函数如式(7)所示，其服从K分布；

式(7)中，a₃、a′₃、K₃的数值大小根据试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线选定；

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均宽度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₃₁，r₃₂，r₃₃，r₃₄；

6-5.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均深度的关系曲线，建立温度加速条件下的磨痕平均深度(μm)的隶属度函数如式(8)所示，其服从K分布；

式(8)中，a₄、a′₄、K₄的数值大小根据试验温度与磨痕平均深度的关系曲线选定；

将步骤2-3中获得的n个磨痕平均深度比分别代入作为自变量x代入式(6)，获得n个隶属度大小，将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组；计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₄₁，r₄₂，r₄₃，r₄₄；

6-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)，其值通过人为设定得到；建立温度隶属矩阵

计算温度综合评判矩阵

其中，符号

表示模糊逻辑算子；对温度综合评判矩阵C_温度内的各元素进行归一化处理，得到归一化温度评判矩阵C_温度＝(b”₁,b”₂,b”₃,b”₄)；

6-6.参照步骤6-2至6-5中的方法分别计算归一化插拔力评判矩阵C_插拔力＝(c”₁,c”₂,c”₃,c”₄)、归一化插拔速度评判矩阵C_插拔速度＝(d”₁,d”₂,d”₃,d”₄)；

6-7.根据归一化温度评判矩阵C_温度＝(b”₁,b”₂,b”₃,b”₄)、归一化插拔力评判矩阵C_插拔力＝(c”₁,c”₂,c”₃,c”₄)、归一化插拔速度评判矩阵C_插拔速度＝(d”₁,d”₂,d”₃,d”₄)选取最准确的衍化模型。

2.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤一中，v₀为标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入速度的平均值；插入速度根据插接行程除以插入时间得到；插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量。

3.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤一中，T₀在接插件工作环境下的温度，其值根据被测接插件的工作环境确定。

4.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤一中，F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，插入力的平均值；插入力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器；压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为插入力。

5.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤二中所述的插拔试验具体如下：

①.调整环境温度为所需的试验温度；

②.按照试验插拔速度和插拔力，将接插件公端与接插件母端插接在一起；

③.将接插件公端、接插件母端分离；

④.按照试验插拔次数重复执行步骤②和③；之后，进入步骤⑤；

⑤.测量接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度，并求取平均值，得到磨痕平均宽度；测量接插件公端的所有插针上各磨痕的深度，并求取平均值，得到磨痕平均深度；

⑥.按照试验插拔速度和插拔力，将接插件公端与接插件母端插接在一起；并测量被测接插件的接触电阻；向接插件输入一个幅值为A的方波信号；并检测经过接插件后的方波信号的幅值A'；求出信号保真比，其值等于A'/A。

6.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法，其特征在于：步骤6-7中的选取方法如下：

计算温度评判均值

计算插拔力判均值

计算插拔速度评判均值

取

中的最大值对应的那个加速条件作为最优加速条件；取最优加速条件对应的衍化模型作为最准确的衍化模型。

7.一种机器人接插件可靠性加速测试装置，包括温控箱、插拔模块、电控箱和机架；其特征在于：所述的机架包括试验台框架、试验台底板、电控底板和支座；四个支座的顶端与试验台框架的四个角分别固定；

所述的温控箱包括箱体和温度调节模块；箱体固定在试验台框架的顶部；温度调节模块包括智能温度控制表、热风机、热电偶底座和热电偶；热电偶底座固定在箱体内；热电偶固定在热电偶底座上；热风机安装在箱体内的一侧侧壁上；智能温度控制表安装在试验台框架上；智能温度控制表的温度信号输入接口与热电偶的信号输出接口连接，加热控制接口与热风机的控制输入接口连接；

所述的插拔模块包括滑架、滑块、插拔驱动组件、拉压力传感器、滑移座、固定座和安装座；滑架固定在试验台底板上；滑块与滑架构成滑动副；所述的滑块由插拔驱动组件驱动；滑移座与滑块固定；固定座固定在滑架的一端；两个拉压力传感器的一端均与固定座固定，另一端均与安装座固定；安装座位于滑移座与固定座之间；箱体的底面开设有让位槽；滑移座、固定座和安装座均穿过让位槽，且位于箱体内；

所述的电控装置安装在底板上，包括表面磨损视觉测量装置、电阻测试装置、脉冲响应装置、PLC控制系统、导线管和电机驱动器；电机驱动器的控制输入接口与PLC控制系统的控制输出接口通过导线连接；电阻测试装置的两个信号输入端分别接出第一电阻检测检测线和第二电阻检测线；电阻测试装置的信号输出接口与PLC控制系统的电阻信号输入接口连接；

所述的脉冲响应装置包括脉冲发生器和脉冲测试仪；脉冲发生器的脉冲输出端引出一根脉冲输出线；脉冲测试仪的信号输入端引出一根脉冲接收线；脉冲发生器的控制输入接口与PLC控制系统的脉冲信号输出接口连接；脉冲测试仪的信号输出接口与PLC控制系统的脉冲输入接口连接；表面磨损视觉测量装置采用表面形貌扫描仪；表面形貌扫描仪安装在箱体内，且朝向插拔模块。

8.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置，其特征在于：所述的电控底板固定在试验台框架的底部；试验台底板固定在试验台框架的中部。

9.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置，其特征在于：所述的插拔驱动组件包括电机、同步轮和同步带；两个同步轮分别支承在滑架的两端，并通过同步带连接；电机固定在滑架上，且输出轴与其中一个同步轮固定；滑块与同步带固定。

10.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置，其特征在于：所述的电控装置还包括触摸显示屏；触摸显示屏的通信接口与PLC控制系统的显示信号输出接口通过导线连接。

Images