CN113029411A - 一种智能导电滑环刷丝压力测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密测试领域，具体涉及一种智能导电滑环刷丝压力测试系统及方法，包括一套带视觉识别判断功能的自动测试装置及相应的测试流程。其中，带视觉识别判断功能的自动测试装置在自动测试过程中能够判别挂钩是否准确运动到位并判断是否开始下勾测试，避免挂钩在进行下勾运动时碰撞刷丝而产生测试事故。同时，本发明采用的测试方法在自动测试操作过程中将驱动的对象由测试挂钩变为被测滑环，满足二者测试相对运动的需求，同时又避免了传统的驱动测试挂钩的运动方式导致的细长挂钩发生的晃动，提高测试效率，提升自动化测试的意义。

Description

一种智能导电滑环刷丝压力测试系统及方法

技术领域

本发明属于精密测试领域，具体涉及一种智能导电滑环刷丝压力测试系统及方法。

背景技术

空间导电滑环(俗称汇流环)主要用于微波辐射计有效载荷和导航增强天线，通过环－刷滑动摩擦副从而实现电流功率和信号传输，主要依靠滑环刷丝和环体摩擦副之间的压紧来保证电流传输的通畅。因此，刷丝和环体之间的接触压力值成为导电滑环接触导电性能好坏的主要考察指标，需要进行测试。测试时，将单边刷丝与环体绝缘，另一边与电路端指示器连接，使用测试装置连接一根细长挂钩从刷丝/束与环体压紧的位置附近探入，并拉起通路刷丝，当指示器回路电阻增大时，表示刷丝/束与环体分离，测试装置随即测量获得接触压力值F，如图1所示。

目前对导电滑环刷丝压力测试的手段主要依靠人工对单根/束刷丝进行手动测量，测试结果受人为影响较大且效率低下。为提高导电滑环的测试自动化，现有自动测试设备的设计常采用自动控制系统驱动测试挂钩进行测试运动来完成对单根/束刷丝的牵拉功能。自动测试过程在测量完当前刷丝/束后，自动驱动测试挂钩向前运动已设定好的固定距离(相邻刷丝间距)，随后再次进行下一个刷丝/束的测试。而由于被测样件的不同型号、刷丝的安装误差以及向前运行的距离累积误差等原因，难以严格保证测试挂钩在每次下勾时都能准确对准两条相邻刷丝/束之间的间隔区域而不与刷丝/束碰撞。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足提出了一种智能导电滑环刷丝压力测试系统及方法，目的是针对空间导电滑环的刷丝－环体接触压力测试，提供一种更高效率、更为保险的自动测试系统及方法。本测试方法具有更强大的自主判断功能，对不同型号产品及真实测试环境具有更高的适应性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，所述系统包括：机架运动模块和智能测试模块。

机架运动模块起到支撑及驱动的作用，实现测试运动的功能，能够通过夹具6固定被测精密导电滑环1(以下简称滑环)并带动其沿X、Y、Z三个方向平动以及绕Z轴旋转。Z轴与滑环1的轴向一致，水平方向为X轴，铅直方向为Y轴。其中，X、Y、Z三个方向平动通过高精度直线运动单元2、3、 4实现；绕Z轴的旋转通过旋转运动单元5采用电机直驱方式实现。

智能测试模块包括单元测力、智能视觉引导单元。其中，测力单元包括一个力传感器7及与其固连的挂钩配件8，用于实现对刷丝接触压力的测试功能。智能视觉引导单元包括一个图像处理控制器和两个摄像头9、10，实现对挂钩8与滑环1上刷丝11的间隔空间相对位置的判断分析。其中，第一摄像头9紧挨力传感器7安装，沿–Y轴方向向下拍摄；第二摄像头10安装在 Y轴运动单元3上，沿+Z轴方向拍摄。

测试时，固定测试挂钩8，通过夹具6固定并带动滑环1运动，从而实现滑环1与测试挂钩8之间的相对运动。本测试方法未采用常见的固定滑环1、驱动测试挂钩8运动的形式来实现被测件与测试系统间的相对位移，能够防止形态细长、刚度较差的测试挂钩8在运动过程中发生的变形晃动，减少等待其恢复稳定再开始测量所需的时间，避免影响测试速度。

智能测试模块中所具备的智能视觉引导功能，其用途在于在测试过程中识别和判断当前测试挂钩8是否位于两根刷丝/束之间以及挂钩8是否与众刷丝所处平面垂直，并决定是否允许挂钩8向下进行下勾测试操作。

相对应地，采用本智能导电滑环刷丝压力测试系统进行刷丝压力测量的总步骤如下：

S1，开始正式测量时，首先手动将滑环1通过夹具6固定安装在运动模块上，并使被测刷丝所在平面朝上(非严格)；

S2，选定与被测刷丝尺寸适配的挂钩配件8，并与测试模块的力传感器7 固连安装；

S3，控制X、Y、Z三轴直线运动单元2、3、4驱动滑环1运动，使挂钩位于目标被测刷丝上方附近(准备位置)。

S4，为保证挂钩8在勾起刷丝进行测量时拉力是垂直于刷丝平面的，需采用第二摄像头10拍摄的图像，判断挂钩8长柄是否与被测刷丝平面垂直，若垂直则进入下一步骤，若不垂直，则控制绕Z轴的旋转运动单元5调整挂钩长柄与被测刷丝之间夹角，直至垂直。

S5，机架运动模块驱动滑环1平动，使挂钩8相对移动至滑环1待测的两根刷丝之间A位置；

S6，采用第一摄像头9拍摄的画面判断确认挂钩8在Z轴方向上是否已处于两根刷丝之间，若已到位，则开始下一步骤；若未到位，则驱动滑环1 沿Z轴前后移动，使挂钩8就位；

S7，移动滑环1使挂钩伸入两根刷丝间距空间内，轻轻勾起刷丝a，并带动刷丝a与滑环1轻微脱离接触；

S8，当电路通断指示器指示电阻增大时，利用力传感器7测量此时挂钩8 的拉力(等效于刷丝a对滑环1的压紧力)，并自动记录；

S9，驱动滑环1沿Y轴正向上移，使挂钩8卸载，并驱动滑环1脱离与刷丝的接触，从两根刷丝间距空间内返回流程S2所在的A位置；

S10，采用第一摄像头9拍摄的画面判断当前已测试的刷丝是否是最后一根刷丝。若不是，驱动滑环1向–Z轴平移一段距离(两根刷丝间距)，使挂钩8移至刷丝a和刷丝b之间的B位置上方，从S2开始下一轮测试流程，测试刷丝b在滑环上的压紧力。若是，则结束测试。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种对导电滑环刷丝自动压力测试更具适应性的自动测试方法及系统，通过在自动操作的测试设备上配置智能视觉引导单元，对连续测量过程中间歇式进给测试运动进行智能判断，避免测量挂钩在进行下伸勾取刷丝时碰撞刷丝导致挂钩弯折，产生测试事故。

本发明提供一种对导电滑环刷丝自动压力测试更具适应性的自动测试方法，在自动测试操作过程中将运动对象由测试挂钩修改为被测滑环，既满足了二者测试相对运动需求，又避免了传统的驱动测试挂钩运动方式会使得细长弱刚性挂钩晃动，需等待其重新稳定后再开始测量的情况，提高测试效率，提升自动化测试的意义。

附图说明

图1为现有的导电滑环刷丝压力测试原理示意图；

图2为本发明的自动测试系统结构示意图一；

图3为本发明的自动测试系统结构示意图一；

图4为本发明的测试方法流程图；

图5为本发明的测试流程相关的结构细节示意图；

其中，1－导电滑环，2－X方向的直线运动单元，3－Y方向的直线运动单元， 4－Z方向的直线运动单元，5－旋转运动单元，6－夹具，7－力传感器，8－挂钩， 9－第一摄像头，10－第二摄像头，11－刷丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细举例说明。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例

如图2和图3所示，该一种智能导电滑环刷丝压力测试系统包括机架运动和智能测试两大功能模块。

机架运动模块起到支撑及驱动的作用，实现测试运动的功能，能够通过夹具6固定被测精密导电滑环1(以下简称滑环)并带动其沿X、Y、Z三个方向平动以及绕Z轴旋转。Z轴与滑环1的轴向一致，水平方向为X轴，铅直方向为Y轴。其中，X、Y、Z三个方向平动通过高精度直线运动单元2、3、4实现；绕Z轴的旋转通过旋转运动单元5采用电机直驱方式实现。

智能测试模块包括一套测力单元、一套智能引导视觉单元。其中，测力单元包括一个力传感器7及与其固连的挂钩配件8，实现对刷丝接触力的测试功能。智能引导视觉单元包括一个图像处理控制器和两个摄像头9、10，实现对滑环1上刷丝11的间距及挂钩8相对位置的判断分析。其中，摄像头9紧挨力传感器7安装，沿–Y轴方向向下拍摄；摄像头10安装在Y轴运动单元3上，沿+Z轴方向拍摄。

测试时，固定测试挂钩8，通过夹具6固定并带动滑环1运动，从而实现滑环1与测试挂钩8之间的相对运动。

智能测试模块具备的智能视觉引导功能，用于在测试过程中识别和判断当前测试挂钩8是否位于两根刷丝/束之间以及挂钩8是否与众刷丝所处平面垂直，并决定是否允许挂钩8向下进行下勾测试操作。

相对应地，采用本智能导电滑环刷丝压力测试装置进行刷丝压力测量的总步骤如下(如图4)：

S1，如图5，开始正式测量时，首先手动将滑环1通过夹具6固定安装在运动模块上，并使被测刷丝所在平面朝上(非严格)；

S2，选定与被测刷丝尺寸适配的挂钩配件8，并与测试模块的力传感器7 固连安装；

S3，控制X、Y、Z三轴直线运动单元2、3、4驱动滑环1运动，使挂钩位于目标被测刷丝上方附近(准备位置)。

S4，为保证挂钩8在勾起刷丝进行测量时拉力是垂直于刷丝平面的，需采用摄像头10拍摄的图像，判断挂钩8长柄是否与被测刷丝平面垂直，若垂直则进入下一步骤，若不垂直，则控制绕Z轴的旋转运动单元5调整挂钩长柄与被测刷丝之间夹角，直至垂直；

如图4所示，挂钩8与刷丝平面不垂直，需要将驱动滑环1绕Z轴正向旋转一定角度，直至挂钩8与刷丝平面垂直，再进入下一步骤；

S5机架运动模块驱动滑环1平动，使挂钩8移动至刷丝a与刷丝b之间的A位置；

S6，采用摄像头9拍摄的画面判断确认挂钩8在Z轴方向上是否已处于两根刷丝之间，若已到位，则开始下一步骤；若未到位，则驱动滑环1沿Z 轴前后移动，使挂钩8就位；

S7，移动滑环1使挂钩伸入两根刷丝间距空间内，轻轻勾起刷丝a，并带动刷丝a与滑环1轻微脱离接触；；

S8，当电路通断指示器指示电阻增大时，利用力传感器7测量此时挂钩 8的拉力(等效于刷丝8对滑环1的压紧力)，并自动记录；

S9，驱动滑环1沿Y轴正向上移，使挂钩8卸载，并驱动滑环1脱离与刷丝的接触，从两根刷丝间距空间内返回流程S2所在的A位置；

S10，采用摄像头9拍摄的画面判断当前已测试的刷丝是否是最后一根刷丝。若不是，驱动滑环1向–Z轴平移一段距离(两根刷丝间距)，使挂钩 8移至刷丝a和刷丝b之间的B位置上方，从S2开始下一轮测试流程，测试刷丝b在滑环上的压紧力。若是，则结束测试。

本发明提供一种对导电滑环刷丝自动压力测试更具适应性的自动测试方法及系统，通过在自动操作的测试设备上配置智能视觉引导单元，对连续测量过程中间歇式进给测试运动进行智能判断，避免测量挂钩在进行下伸勾取刷丝时碰撞刷丝导致挂钩弯折，产生测试事故。

本发明提供一种对导电滑环刷丝自动压力测试更具适应性的自动测试方法，在自动测试操作过程中将运动对象由测试挂钩修改为被测滑环，既满足了二者测试相对运动需求，又避免了传统的驱动测试挂钩运动方式会使得细长弱刚性挂钩晃动，需等待其重新稳定后再开始测量的情况，提高测试效率，提升自动化测试的意义。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，所述系统包括：机架运动模块和智能测试模块；

所述机架运动模块带动导电滑环(1)沿X、Y、Z三个方向平动以及绕Z轴旋转，且Z轴与导电滑环(1)的轴向一致，水平方向为X轴，铅直方向为Y轴；

所述智能测试模块用于在所述机架运动模块带动导电滑环(1)运动的过程中，实现对导电滑环(1)上刷丝(11)与环体接触压力的测试。

2.根据权利要求1所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，所述机架运动模块包括：X方向直线运动单元(2)、Y方向直线运动单元(3)、Z方向直线运动单元(4)、旋转运动单元(5)以及夹具(6)；

所述夹具(6)固定在旋转运动单元(5)上，旋转运动单元(5)固定在Y方向直线运动单元(3)上，Y方向直线运动单元(3)固定在X方向直线运动单元(2)上，所述X方向直线运动单元(2)固定在Z方向直线运动单元(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，所述智能测试模块包括：固定支架、力传感器(7)、挂钩(8)、第一摄像头(9)、第二摄像头(10)；

所述力传感器(7)的一端固定在固定支架上，所述挂钩(8)与力传感器(7)的另一端固定连接，所述第一摄像头(9)紧挨力传感器(7)安装，沿负Y轴方向向下拍摄，所述第二摄像头(10)安装在Y方向直线运动单元(3)上，沿正Z轴方向拍摄。

4.根据权利要求3所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，所述系统还包括：图像处理控制器和机架运动控制器；

所述图像处理控制器的信号输入端连接所述第一摄像头(9)和第二摄像头(10)的信号输出端；

所述机架运动控制器的控制端分别连接X方向直线运动单元(2)、Y方向直线运动单元(3)、Z方向直线运动单元(4)、旋转运动单元(5)的控制信号输入端。

5.根据权利要求2所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，在用于刷丝(11)与环体接触压力测试时，通过夹具(6)固定并带动导电滑环(1)运动，固定挂钩(8)，从而实现导电滑环(11)与挂钩(8)之间的相对运动。

6.根据权利要求3所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试系统，其特征在于，所述第一摄像头(9)和第二摄像头(10)用于在刷丝(11)与环体接触压力的测试过程中，识别和判断挂钩(8)是否位于两根相邻的刷丝之间以及挂钩(8)是否与所有刷丝所处平面垂直。

7.一种智能导电滑环刷丝压力测试方法，所述方法应用于如权利要求1－4中任一项所述的测试系统，其特征在于，所述方法包括：

S1，开始正式测量时，首先手动将导电滑环(1)通过夹具(6)固定安装在机架运动模块上，并使被测刷丝所在平面朝上；

S2，选定与被测刷丝尺寸适配的挂钩，(8)，并与智能测试模块的力传感器(7)固连安装；

S3，控制X方向直线运动单元(2)、Y方向直线运动单元(3)、Z方向直线运动单元(4)驱动导电滑环(1)运动，使挂钩(8)位于被测刷丝上方；

S4，获取第二摄像头(10)拍摄的图像，判断挂钩(8)长柄是否与被测刷丝平面垂直，若垂直则进入下一步骤，若不垂直，则控制旋转运动单元(5)调整挂钩长柄与被测刷丝之间夹角，直至挂钩(8)长柄与被测刷丝平面垂直；

S5，机架运动模块驱动导电滑环(1)平动，使挂钩(8)移动至导电滑环(1)待测的两根刷丝之间的位置A；

S6，采用第一摄像头(9)拍摄的画面判断挂钩(8)在Z轴方向上是否处于待测的两根刷丝之间，若已到位，则开始下一步骤；若未到位，则驱动导电滑环(1)沿Z轴前后移动，使挂钩(8)就位；

S7，移动导电滑环(1)使挂钩(8)伸入待测的两根刷丝间距空间内，轻轻勾起被测刷丝，并带动被测刷丝与导电滑环(1)轻微脱离接触；

S8，当电路通断指示器指示电阻增大时，利用力传感器(7)测量此时挂钩(8)的拉力并记录；所述拉力等效于被测刷丝对导电滑环(1)的压紧力，所述电路通断指示器用于测试环体和刷丝之间的电阻。

8.根据权利要求7所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试方法，其特征在于，S8之后，所述方法还包括：

S9，驱动导电滑环(1)沿Y轴正向上移，使挂钩(8)卸载，并驱动导电滑环(1)脱离与刷丝的接触，从两根刷丝间距空间内返回S5中待测的两根刷丝之间的位置A；

S10，采用第一摄像头(9)拍摄的画面判断当前已测试的刷丝是否是最后一根刷丝，若不是，则驱动导电滑环(1)向负Z轴方向平移预设距离，使挂钩(8)移至刷丝a和刷丝b之间的B位置上方，开始下一轮测试流程，若是，则结束测试。

9.根据权利要求8所述的一种智能导电滑环刷丝压力测试方法，其特征在于，所述预设距离为相邻两根刷丝的间距。

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