CN112924068A - 一种电连接器插拔力保持力检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电连接器插拔力保持力检测装置及测试方法，其特征在于：检测装置包括升降车、所述检测执行机构设在升降车上，升降车升降带动检测执行机构上下运动；所述检测执行机构包括视觉定位组件、多轴移动平台、力值测试组件、电连接器夹持组件和操作控制组件，视觉定位组件对电连接器进行拍照并将拍照获取的图像信息传输至控制主机，控制主机对电连接器的待测孔的孔位位置进行定位，控制主机控制力值测试组件根据定位结果对电连接器的待测孔进行插拔力保持力测试。本发明在对电连接器保持力检测方法的基础上，经过精确的力学分析和工程试验，能够同时对电连接器多个插针进行快速检测，有效提高了检测效率，降低检测成本。

Description

一种电连接器插拔力保持力检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电连接器插拔力保持力检测装置及检测方法，属于飞机电连接器接插件插拔力保持力检测领域。

背景技术

随着飞机电连接器插拔次数的增加，存在电连接器再次使用中出现的接触件接触不良的问题。

目前飞机电连接器修理主要采用手动工具对接触件一个一个检测，效率极低，并且通过操作员的肉眼进行逐个定位检测，出现漏检错检的风险非常大。因此急需一套快速的检测方法和装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有飞机电连接器检测时需要人工手动一个一个检测，检测效率低出错率高的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：包括升降车、所述检测执行机构设在升降车上，升降车升降带动检测执行机构上下运动；

所述检测执行机构包括视觉定位组件、多轴移动平台、力值测试组件、电连接器夹持组件和操作控制组件；

所述操作控制组件包括驱动器、控制器以及控制主机，所述控制主机分别控制连接力值测试组件、视觉定位组件以及控制器，所述控制器控制连接驱动器；

所述多轴移动平台包括底座平台、X轴移动动机构、Y轴移动动机构和Z轴移动动机构，所述Y轴移动动机构设在底座平台上，所述X轴移动动机构设在Y轴移动动机构上，Z轴移动动机构设在X轴移动动机构上，所述驱动器分别连接X轴移动动机构、Y轴移动动机构和Z轴移动动机构控制X轴移动动机构、Y轴移动动机构和Z轴移动动机构沿X轴、Y轴和Z轴方向运动并定位；

所述视觉定位组件和力值测试组件设在Z轴移动动机构的自由动作端，所述电连接器夹持组件用于夹持电连接器，电连接器夹持组件设在底座平台上与视觉定位组件和力值测试组件相对设置，视觉定位组件对电连接器进行拍照并将拍照获取的图像信息传输至控制主机，控制主机对电连接器的待测孔的孔位位置进行定位，控制主机控制力值测试组件根据定位结果对电连接器的待测孔进行插拔力保持力测试。

优选地，所述X轴移动动机构包括X轴移动滑台、X轴滚珠丝杠、X轴滑块，所述X轴滑块套在X轴滚珠丝杠上，所述X轴滚珠丝杠设在X轴移动滑台上，X轴滚珠丝杠的一端连接X轴驱动器，X轴驱动器驱动X轴滚珠丝杠旋转进而带动X轴滑块沿着X轴滚珠丝杠移动；

所述X轴驱动器设在X轴移动滑台上并连接X轴滑块；所述控制器连接X轴驱动器对X轴驱动器进行控制。

优选地，所述Y轴移动动机构包括Y轴移动滑台、Y轴滚珠丝杠、Y轴滑块和Y轴驱动器，所述Y轴滑块套在Y轴滚珠丝杠上，所述Y轴滚珠丝杠设在Y轴移动滑台上，Y轴滚珠丝杠的一端连接Y轴驱动器，Y轴驱动器驱动Y轴滚珠丝杠旋转进而带动Y轴滑块沿着Y轴滚珠丝杠移动；

所述Y轴驱动器设在Y轴移动滑台上并连接Y轴滑块；所述控制器连接Y轴驱动器对Y轴驱动器进行控制，所述X轴移动滑台设在Y轴滑块上由Y轴滑块带动X轴移动动机构整体沿Y轴移动。

优选地，所述Z轴移动动机构包括Z轴移动滑台、Z轴滚珠丝杠、Z轴滑块和Z轴驱动器，所述Z轴滑块套在Z轴滚珠丝杠上，所述Z轴滚珠丝杠设在Z轴移动滑台上，Z轴滚珠丝杠的一端连接Z轴驱动器，Z轴驱动器驱动Z轴滚珠丝杠旋转进而带动Z轴滑块沿着Z轴滚珠丝杠移动；

所述Z轴驱动器设在Z轴移动滑台上并连接Z轴滑块；所述控制器连接Z轴驱动器对Z轴驱动器进行控制，所述Z轴移动滑台设在X轴滑块上由X轴滑块带动Z轴移动动机构整体沿X轴移动。

优选地，所述驱动器包括伺服电机和联轴器，所述伺服电机通过联轴器分别连接X轴移动动机构、Y轴移动动机构和Z轴移动动机构。

优选地，所述视觉定位组件包括相机、镜头、侧视镜、光源以及固定支架，所述固定支架设在Z轴滑块上，所述相机、侧视镜和光源设在固定支架上，镜头与相机连接，侧视镜朝向电连接器夹持组件设置，光源设在侧视镜和电连接器夹持组件之间的位置；相机与控制主机连接，对电连接器夹持组件上电连接器的端面进行拍照并将拍摄的图像传输至控制主机，控制主机自动识别电连接器是否安装有接触件，并且将安装有接触件的孔位坐标发送给控制主机，对单个接触件进行精确定位。

优选地，所述力值测试组件包括测试探针、测试探针夹具、力值测试传感器、自动求心结构和底座；所述自动求心结构通过底座固定在Z轴滑块上，所述力值测试传感器设在自动求心结构上，测试探针通过测试探针夹具与力值测试传感器连接固定，测试探针朝向电连接器夹持组件设置。

优选地，所述电连接器夹持组件包括安装座、下夹具和上夹具，所述下夹具通过安装座设在底座平台上，所述上夹具和下夹具之间通过紧固件连接固定形成用于夹持电连接器的菱形结构，所述菱形结构上设置防止夹伤电连接器的防护层。

本发明的另一个技术方案是提供了一种电连接器插拔力保持力检测方法，其特征在于：应用如上所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，包括如下步骤：

第一步、通过电连接器夹持组件对待测电连接器进行夹持固定；

第二步、通过控制主机设置相机拍照位置、插拔力阈值或保持力阈值，并启动视觉定位组件与多轴移动平台将相机送往拍照位置，由相机对待测电连接器进行拍照；

第三步、通过拍照获取的图像信息并结合视觉识别算法获取待测电连接器待测孔的孔位位置；

第四步：通过控制主机控制多轴移动平台将力值测试组件的测试探针移动到视觉识别定位到的待测孔的孔位位置，并进行插拔力或保持力测试。

第五步：通过力值测试传感器对插入、拔出、保持过程进行实时的数据采集，由控制主机绘制测试图像。

第五步：通过控制主机输入测试描述信息，一键生成测试报告。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在对电连接器保持力检测方法的基础上，经过精确的力学分析和工程试验，形成了一种同时对电连接器多个插针进行快速检测的方法和装置，有效的提高了检测效率，降低检测成本。

本发明电连接器接触件机械性能检测装置，其整体结构紧凑、体积小、重量轻，可实现对飞机上电连接器接触件机械性能高效高精度检测，解决了飞机电连接器检修无有效插拔力检测装置的问题。可根据电连接器接插件的坐标信息自动完成多接触件的插拔力保持力的检测，配合专用升降车，可实现飞机原位检测，缩短检测的时间，增加检测的准确率，同时节省了人力成本。避免了靠操作员肉眼定位带来的疲劳失误等缺陷，解决了电连接器插拔力保持力检测不能批量快速检测造成的工作效率低，检修交付周期长的问题。

附图说明

图1为本发明一种电连接器插拔力保持力检测装置的轴测图；

图2为检测执行机构的轴测图；

图3为检测执行机构侧视图；

图4为检测执行机构俯视图；

图5为检测执行机构示意图；

图6为多轴移动平台结构示意图；

图7为力值测试组件结构示意图；

图8为电连接器夹持组件结构示意图；

图9为升降车结构示意图；

图10为本发明测试方法流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1和图2所示，本发明一种电连接器插拔力保持力检测装置包括检测执行机构1和升降车4。检测执行机构1包括视觉定位组件14、多轴移动平台、力值测试组件15、电连接器夹持组件16和操作控制组件。操作控制组件包括驱动器、控制器2以及控制主机3，控制器2以及控制主机3装在升降车4上，控制主机3分别控制连接力值测试组件15、视觉定位组件14以及控制器2，控制器2控制连接驱动器。

如图9所示，升降车4底部装有滚轮，升降结构采用铰架升降，升降结构上装有用于安装检测执行机构1的安装板，检测执行机构1安装在升降车4的安装板上，升降车4升降带动检测执行机构1上下运动。

如图3至图5所示，多轴移动平台包括底座平台10、X轴运动机构11、Y轴运动机构12和Z轴运动机构13。多轴移动平台也可以为多轴移动机械手臂。

Y轴运动机构12安装在底座平台10上，X轴运动机构11安装在X轴运动机构11上，Z轴运动机构13安装在X轴运动机构11上。驱动器包括X轴驱动器113、Y轴驱动器123和Z轴驱动器133，分别连接X轴运动机构11、Y轴运动机构12和Z轴运动机构13控制X轴运动机构11、Y轴运动机构12和Z轴运动机构13沿X轴、Y轴和Z轴方向运动并定位。

Y轴运动机构12与电连接器夹具16相对设置，X轴移动滑台110设置在Y轴运动机构12的自由动作端，Z轴移动滑台130设置在X轴运动机构11的自由动作端。视觉定位组件14与力值测试组件15相对设置，视觉定位组件14与力值测试组件15设置在Z轴运动机构13的自由动作端。

X轴运动机构11、Y轴运动机构12和Z轴运动机构13结构相似。X轴运动机构11包括X轴移动滑台110、X轴滚珠丝杠111、X轴滑块112，X轴滚珠丝杠111的一端通过轴承装在X轴移动滑台110上，X轴滑块112通过内置滚珠套在X轴滚珠丝杠111上，X轴滚珠丝杠111的另一端连接X轴驱动器113，X轴驱动器113驱动X轴滚珠丝杠111旋转进而带动X轴滑块112沿着X轴滚珠丝杠111移动。X轴驱动器113设在X轴移动滑台110上并连接X轴滑块112。控制器2连接X轴驱动器113对X轴驱动器113进行控制。

Y轴运动机构12包括Y轴移动滑台120、Y轴滚珠丝杠121、Y轴滑块122和Y轴驱动器123，Y轴滑块122通过内置滚珠套在Y轴滚珠丝杠121上，Y轴滚珠丝杠121的一端通过轴承装在Y轴移动滑台120上。Y轴滚珠丝杠121的另一端连接Y轴驱动器123，Y轴驱动器123驱动Y轴滚珠丝杠121旋转进而带动Y轴滑块122沿着Y轴滚珠丝杠121移动。Y轴驱动器123设在Y轴移动滑台120上并连接Y轴滑块122。控制器2连接Y轴驱动器123对Y轴驱动器123进行控制。X轴移动滑台110设在Y轴滑块122上由Y轴滑块122带动X轴运动机构11整体沿Y轴移动。

Z轴运动机构13包括Z轴移动滑台130、Z轴滚珠丝杠131、Z轴滑块132和Z轴驱动器133，Z轴滑块132通过内置滚珠套在Z轴滚珠丝杠131上，Z轴滚珠丝杠131的一端通过轴承装在Z轴移动滑台130上，Z轴滚珠丝杠131另的一端连接Z轴驱动器133，Z轴驱动器133驱动Z轴滚珠丝杠131旋转进而带动Z轴滑块132沿着Z轴滚珠丝杠131移动。Z轴驱动器133设在Z轴移动滑台130上并连接Z轴滑块132。控制器2连接Z轴驱动器133对Z轴驱动器133进行控制，Z轴移动滑台130设在X轴滑块112上由X轴滑块112带动Z轴运动机构13整体沿X轴移动。

X轴驱动器113、Y轴驱动器123和Z轴驱动器133均由伺服电机和联轴器组成，伺服电机通过联轴器连接各个轴的滚珠丝杠带动滚珠丝杠旋转。

如图6所示，视觉定位组件14主要由16倍速高功能黑白相机141、镜头142、侧视镜143、光源144以及固定支架145组成。相机141与镜头142通过螺纹锁紧，并通过相机141的固定孔与固定支架145固定在一起，侧视镜143通过底座的固定孔固定在固定支架145上，光源144通过固定孔固定在固定支架145上。固定支架145装在Z轴滑块132上。通过对镜头142焦距的调整，相机141对电连接器的端面进行拍照，并自动识别电连接器是否安装有接触件，将安装有接触件的孔位坐标发送给控制主机3。从而实现对单个接触件机械性能检测的精确定位。

如图7所示，力值测试装置15由测试探针151、测试探针夹具152、力值测试传感器153、自动求心结构154以及底座155构成。测试探针夹具152为旋转自锁紧，外壳夹紧带动内螺纹旋转，推动带有外螺纹的卡座伸缩。测试探针151通过测试探针夹具152固定。测试探针夹具152通过底座的螺杆固定在拉压双向的力值测试传感器153上，力值传感器153通过螺杆固定在自动求心结构154上。自动求心结构154结构为三个同轴心的圆柱桶，内圆柱桶通过X轴方向的弹簧固定，具有X轴方向的晃动2-3mm，中圆柱桶通过Z轴方向的弹簧固定，具有Z轴方向的晃动2-3mm，可解决由于移动滑台移动过程中产生的累计位移误差对力值测试的影响。自动求心结构154通过安装底座固定在Z轴移动滑台上。

如图8所示，电连接器夹具16主要由下夹具161、上夹具162和安装底座163构成。下夹具162与上夹具161通过螺杆将电连接器固定在夹具中央并固定在安装底座163上，上夹具162和下夹具161之间形成用于夹持电连接器的菱形结构164，菱形结构164上设置防止夹伤电连接器的防护层165，防护层165可以为橡胶泡棉等材料。安装底座163通过螺杆固定在底座平台10上。

本发明电连接器插拔力保持力检测装置采用模拟人工智能的“眼”、“脑”、“手”的方法，对被测电连接器的接触件进行机械性能的检测。视觉定位组件相当于“眼”，根据控制主机3(相当于“脑”)给出的拍照位置，自动识别出被测电连接器每个接触件的像素坐标，如果没有接触件的孔位则不给出像素坐标，然后将所有的像素坐标发送给控制主机3，控制主机3将接收到的像素坐标转换成X轴运动机构11、Y轴运动机构12和Z轴运动机构13(相当于“手”)能识别的毫米坐标，通过坐标的转换，建立了统一的坐标系，完成了“脑”对“手”“眼”的控制。

结合图10对本发明电连接器插拔力保持力检测方法进行说明，检测方法利用上述电连接器插拔力保持力检测装置，包括以下步骤：

第一步、通过电连接器夹持组件16对待测电连接器进行夹持固定。

第二步、通过控制主机3设置相机141拍照位置、插拔力阈值或保持力阈值，并启动视觉定位组件14与多轴移动平台将相机141送往拍照位置，由相机141对待测电连接器进行拍照，识别电连接器接触件的有无，连接器端面是否平整，如不平整调整后重新拍照，获取接触件内各测试端子的坐标信息并与XYZ三轴坐标换算，同时确定测试点编号。

第三步、通过拍照获取的图像信息并结合视觉识别算法获取待测电连接器待测孔的孔位位置。

第四步：通过通过控制主机3控制多轴移动平台将力值测试组件15的测试探针151移动到垂直于电连接器端面，根据视觉识别定位到的待测孔的孔位位置，并进行插拔力或保持力测试。

第五步：通过力值测试传感器153对插入、拔出、保持过程进行实时的数据采集，由控制主机3绘制测试图像。

第五步：通过控制主机3输入测试描述信息，一键生成测试报告。

Claims (9)

1.一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：包括升降车(4)、所述检测执行机构(1)设在升降车(4)上，升降车(4)升降带动检测执行机构(1)上下运动；

所述检测执行机构(1)包括视觉定位组件(14)、多轴移动平台、力值测试组件(15)、电连接器夹持组件(16)和操作控制组件；

所述操作控制组件包括驱动器、控制器(2)以及控制主机(3)，所述控制主机(3)分别控制连接力值测试组件(15)、视觉定位组件(14)以及控制器(2)，所述控制器(2)控制连接驱动器；

所述多轴移动平台包括底座平台(10)、X轴移动动机构(11)、Y轴移动动机构(12)和Z轴移动动机构(13)，所述Y轴移动动机构(12)设在底座平台(10)上，所述X轴移动动机构(11)设在Y轴移动动机构(12)上，Z轴移动动机构(13)设在X轴移动动机构(11)上，所述驱动器分别连接X轴移动动机构(11)、Y轴移动动机构(12)和Z轴移动动机构(13)控制X轴移动动机构(11)、Y轴移动动机构(12)和Z轴移动动机构(13)沿X轴、Y轴和Z轴方向运动并定位；

所述视觉定位组件(14)和力值测试组件(15)设在Z轴移动动机构(13)的自由动作端，所述电连接器夹持组件(16)用于夹持电连接器，电连接器夹持组件(16)设在底座平台(10)上与视觉定位组件(14)和力值测试组件(15)相对设置，视觉定位组件(14)对电连接器进行拍照并将拍照获取的图像信息传输至控制主机(3)，控制主机(3)对电连接器的待测孔的孔位位置进行定位，控制主机(3)控制力值测试组件(15)根据定位结果对电连接器的待测孔进行插拔力保持力测试。

2.如权利要求1所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述X轴移动动机构(11)包括X轴移动滑台(110)、X轴滚珠丝杠(111)、X轴滑块(112)，所述X轴滑块(112)套在X轴滚珠丝杠(111)上，所述X轴滚珠丝杠(111)设在X轴移动滑台(110)上，X轴滚珠丝杠(111)的一端连接X轴驱动器(113)，X轴驱动器(113)驱动X轴滚珠丝杠(111)旋转进而带动X轴滑块(112)沿着X轴滚珠丝杠(111)移动；

所述X轴驱动器(113)设在X轴移动滑台(110)上并连接X轴滑块(112)；所述控制器(2)连接X轴驱动器(113)对X轴驱动器(113)进行控制。

3.如权利要求2所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述Y轴移动动机构(12)包括Y轴移动滑台(120)、Y轴滚珠丝杠(121)、Y轴滑块(122)和Y轴驱动器(123)，所述Y轴滑块(122)套在Y轴滚珠丝杠(121)上，所述Y轴滚珠丝杠(121)设在Y轴移动滑台(120)上，所述Y轴移动滑台(120)设在底座平台(10)上，所述Y轴滚珠丝杠(121)的一端连接Y轴驱动器(123)，Y轴驱动器(123)驱动Y轴滚珠丝杠(121)旋转进而带动Y轴滑块(122)沿着Y轴滚珠丝杠(121)移动；

所述Y轴驱动器(123)设在Y轴移动滑台(120)上并连接Y轴滑块(122)；所述控制器(2)连接Y轴驱动器(123)对Y轴驱动器(123)进行控制，所述X轴移动滑台(110)设在Y轴滑块(122)上由Y轴滑块(122)带动X轴移动动机构(11)整体沿Y轴移动。

4.如权利要求3所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述Z轴移动动机构(13)包括Z轴移动滑台(130)、Z轴滚珠丝杠(131)、Z轴滑块(132)和Z轴驱动器(133)，所述Z轴滑块(132)套在Z轴滚珠丝杠(131)上，所述Z轴滚珠丝杠(131)设在Z轴移动滑台(130)上，Z轴滚珠丝杠(131)的一端连接Z轴驱动器(133)，Z轴驱动器(133)驱动Z轴滚珠丝杠(131)旋转进而带动Z轴滑块(132)沿着Z轴滚珠丝杠(131)移动；

所述Z轴驱动器(133)设在Z轴移动滑台(130)上并连接Z轴滑块(132)；所述控制器(2)连接Z轴驱动器(133)对Z轴驱动器(133)进行控制，所述Z轴移动滑台(130)设在X轴滑块(112)上由X轴滑块(112)带动Z轴移动动机构(13)整体沿X轴移动。

5.如权利要求1所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述驱动器包括伺服电机和联轴器，所述伺服电机通过联轴器分别连接X轴移动动机构(11)、Y轴移动动机构(12)和Z轴移动动机构(13)。

6.如权利要求4所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述视觉定位组件(14)包括相机(141)、镜头(142)、侧视镜(143)、光源(144)以及固定支架(145)，所述固定支架(145)设在Z轴滑块(132)上，所述相机(141)、侧视镜(143)和光源(144)设在固定支架(145)上，镜头(142)与相机(141)连接，侧视镜(143)朝向电连接器夹持组件(16)设置，光源(144)设在侧视镜(143)和电连接器夹持组件(16)之间的位置；相机(141)与控制主机(3)连接，对电连接器夹持组件(16)上电连接器的端面进行拍照并将拍摄的图像传输至控制主机(3)，控制主机(3)自动识别电连接器是否安装有接触件，并且将安装有接触件的孔位坐标发送给控制主机(3)，对单个接触件进行精确定位。

7.如权利要求3所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述力值测试组件(15)包括测试探针(151)、测试探针夹具(152)、力值测试传感器(153)、自动求心结构(154)和底座(155)；所述自动求心结构(154)通过底座(155)固定在Z轴滑块(132)上，所述力值测试传感器(153)设在自动求心结构(154)上，测试探针(151)通过测试探针夹具(152)与力值测试传感器(153)连接固定，测试探针(151)朝向电连接器夹持组件(16)设置。

8.如权利要求3所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，其特征在于：所述电连接器夹持组件(16)包括安装座(163)、下夹具(161)和上夹具(162)，所述下夹具(161)通过安装座(163)设在底座平台(10)上，所述上夹具(162)和下夹具(161)之间通过紧固件连接固定形成用于夹持电连接器的菱形结构(164)，所述菱形结构(164)上设置防止夹伤电连接器的防护层(165)。

9.一种电连接器插拔力保持力检测方法，其特征在于：应用如权利要求1至8任意一项所述的一种电连接器插拔力保持力检测装置，包括如下步骤：

第一步、通过电连接器夹持组件(16)对待测电连接器进行夹持固定；

第二步、通过控制主机(3)设置相机(141)拍照位置、插拔力阈值或保持力阈值，并启动视觉定位组件(14)与多轴移动平台将相机(141)送往拍照位置，由相机(141)对待测电连接器进行拍照；

第三步、通过拍照获取的图像信息并结合视觉识别算法获取待测电连接器待测孔的孔位位置；

第四步：通过通过控制主机(3)控制多轴移动平台将力值测试组件(15)的测试探针(151)移动到视觉识别定位到的待测孔的孔位位置，并进行插拔力或保持力测试。

第五步：通过力值测试传感器(153)对插入、拔出、保持过程进行实时的数据采集，由控制主机(3)绘制测试图像。

第五步：通过控制主机(3)输入测试描述信息，一键生成测试报告。

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