CN113447288A - 国民体质健康测试器材耐久性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于产品质量检测技术领域，公开了一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，包括由PLC控制器并行控制的肺活量测试仪类检测单元、往复运动类检测单元、拉压结构类检测单元以及开关原理类检测单元。本发明中的四个检测单元均能独立工作，可分别模拟不同动作，针对不同规格、不同类型的肺活量类体质测试器材、往复运动类体质测试器材、拉压结构类体质测试器材和开关原理类体质测试器材均能完成相应的耐久性能检测工作。本发明通用性强、自动化及标准化程度高，能确保对各类体质测试器材的检测工作均在满足《国民体质测试器材通用要求》的标准规定下完成。

Description

国民体质健康测试器材耐久性能检测系统

技术领域

本发明属于产品质量检测技术领域，涉及体质测试器材的性能检测,具体地说是一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统。

背景技术

我国历来十分重视国民的体质健康，并不断采取有效措施增强国民的体质，其中一项重要举措就是建立并实施国民体质标准和体质测定制度，运用科学的方法对国民个体的形体、机能和身体素质等进行测试与评定，科学指导全民健康活动的开展，发挥体育对增强国民体质的积极作用。那么，要使国民体质测试的数据准确、测试的效率高效，就要借助测试器材及设备，目前国民体质测试器材的结构、规格样式种类特别繁多，有机械式、电子式、IC卡数据存储式等等。

相应的，为了规范国民体质测试器材的生产研发、政府采购、质量检验与质量监督，保证国民体质测试数据的准确可靠，助力全民健身计划的实施，我国出台有相应的行业标准TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》。其中，为了保证测试器材的使用寿命，该标准中要求对器材进行耐久性能测试，耐久性能测试后器材的精度、外观、性能等不可发生任何的改变。

但目前，国内尚没有可以全面覆盖国民体质测试器材的耐久性能检测系统，主要原因在于：不同厂家和品牌的国民体质测试器材的结构、规格样式种类特别繁多，即使配备各种专用的工装夹具和试模，也很难满足各种规格器材的检测工作。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，以能够完成对不同器材的耐久性能检测工作。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，包括由PLC控制器并行控制的肺活量测试仪类检测单元、往复运动类检测单元、拉压结构类检测单元以及开关原理类检测单元。

作为本发明的限定，所述肺活量测试仪类检测单元包括第一检测模块和第一控制模块；所述第一检测模块包括设有气源接口和仪器接口的测试管路；所述第一控制模块包括与PLC控制器电连接的电磁阀和数显流量计，并且，所述电磁阀和数显流量计均设于测试管路上。

作为本发明的另一种限定，所述往复运动类检测单元包括第一试验平台，以及通过旋转模块转动连接于第一试验平台上的第二检测模块；其中，第二检测模块与PLC控制器电连接，并能借助旋转模块于竖直平面内转动。

作为本发明的进一步限定，所述第二检测模块包括驱动组件、导向组件和固定组件；

所述驱动组件包括第一驱动电机以及与第一驱动电机动力输出端相固定的驱动丝杆；所述导向组件包括与驱动丝杆平行设置的运行导轨，并且，所述运行导轨和第一试验平台之间设有防震杆；所述固定组件包括安装块，以及设于安装块上的样品拨板；

其中，安装块与驱动丝杆螺纹连接，同时与运行导轨滑动连接。

作为本发明的再进一步限定，所述旋转模块包括水平定位组件、竖直定位组件以及设于第一试验平台上用于连接第二检测模块的旋转轴承；

所述水平定位组件包括设于第一试验平台上的水平精度调节块、设于第二检测模块上的水平固定支板，以及用于连接水平精度调节块和水平固定支板的第一锁紧旋钮。

所述竖直定位组件包括设于第一试验平台上的竖直精度调节块、设于第二检测模块上的竖直固定支板，以及用于连接竖直精度调节块和竖直固定支板的第二锁紧旋钮。

作为本发明的第三种限定，所述拉压结构类检测单元包括设有多工位的第二试验平台，以及多个设于第二试验平台各工位上的第三检测模块；

其中，每个第三检测模块均包括行程可调气缸，固设于行程可调气缸动力输出端的加载块，以及设于行程可调气缸和加载块之间并与PLC控制器电连接的压力传感器。

作为本发明的进一步限定，加载块为圆形压板、方形压板、提钩或钩板中的任意一种。

作为本发明的再进一步限定，第二试验平台的各工位上均配设有工装夹具，所述工装夹具为以下任意一种：

a、加载块为圆形压板或方形压板时，对应工位上配设的工装夹具为样品垫高架；

b、加载块为提钩时，对应工位上配设的工装夹具为样品压板；

c、加载块为钩板时，对应工位上配设的工装夹具为样品挡块和样品压板。

作为本发明的第四种限定，所述开关原理类检测单元包括第三试验平台、数据收集模块以及通过位置调整模块架设于第三试验平台上方的第四检测模块；

所述位置调整模块包括X轴导轨、Y轴导轨和高度调节组件；其中，Y轴导轨设于第三试验平台上，X轴导轨滑动架设于Y轴导轨上方；所述高度调节组件包括与X轴导轨滑动连接的固定块，以及与固定块螺纹连接用于固定第四检测模块的调高丝杆；

所述第四检测模块包括与调高丝杆固定连接的壳体，以及设于壳体内的第二驱动电机、设于壳体侧壁上的曲柄连杆和通过曲柄连杆与第二驱动电机动力连接的冲头；其中，冲头与曲柄连杆之间通过缓冲式空气弹簧相固定。

作为本发明的限定，所述数据收集模块包括计数组件、测速组件和调速组件；

其中，计数组件包括计数仪表，以及用于统计冲击次数的第一接近开关；所述第一接近开关与计数仪表中的继电器电连接；测速组件包括测速仪表，以及用于检测冲击速度的第二接近开关；所述第二接近开关与测速仪表中的继电器电连接；调速组件为设于第二驱动电机和电源连接线路之间的调压器。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本发明共设置有四个检测单元，可分别模拟不同的动作，进而针对不同规格、不同类型的肺活量类体质测试器材、往复运动类体质测试器材、拉压结构类体质测试器材和开关原理类体质测试器材均能完成相应的耐久性能检测工作。本发明通用性强、自动化及标准化程度高，能确保对各类体质测试器材的检测工作均在满足《国民体质测试器材 通用要求》的标准规定下完成。

（2）本发明的肺活量测试仪类检测单元中，通过测试管路上被PLC控制器控制的电磁阀和数显流量计，可以精准控制测试管路的进气时间、间断时间，实现人体呼吸动作的模拟，进而可对肺活量测试仪进行相应的耐久性能检测工作。

（3）本发明的往复运动类检测单元中，第二检测模块通过旋转模块可在第一试验平台上调整至水平状态或竖直状态，令第二检测模块可模拟水平往复运动或竖直往复运动，进而可对坐位体前屈测试仪、身高测试仪等绝大多数往复运动类体质测试仪器进行相应的耐久性能检测工作。

（4）本发明的往复运动类检测单元中，运行导轨与第一试验平台之间所设置的防震杆，可形成对第二检测模块的支撑，一方面可减少转动第二检测模块时的阻力，另一方面当第二检测模块处于水平状态模拟水平往复运动时，可防止运行导轨或驱动丝杆振动，保证固定组件中样品拨板运行的平稳性。

（5）本发明的往复运动类检测单元中，利用旋转模块中的水平定位组件和竖直定位组件，可相应调整第二检测模块的水平精准度或竖直精准度，进而确保第二检测模块与被测样品中测量滑块运行轨迹的平行度，极大程度上可避免因第二检测模块对测量滑块施力方向不合理而造成检测结果出现偏差。

（6）本发明的拉压结构类检测单元中，第二试验平台上合理设置有多个工位，每个工位上均设有可模拟下压、上拉和握力等动作的第三检测模块，进而可同时对多个不同类型的拉压结构类体质测试器材（如台阶测试仪、背力计、纵跳器、体重计、握力计、皮脂卡钳等）进行相应的耐久性能检测工作。

（7）本发明的拉压结构类检测单元中，可供选用的加载块种类较多，并且，工作人员根据选用加载块的不同，可为第二试验平台的对应工位配设合适的工装夹具，进而保证该工位可顺利进行相应的静载试验或拉力类试验。（注：静载试验用于台阶测试仪、纵跳器、体重计等体质测试器材的耐久性能检测；拉力类试验用于背力计、握力计、皮脂卡钳等体质测试器材的耐久性能检测。）

（8）本发明的开关原理类检测单元中，通过位置调整模块设于第三试验平台上的第四检测模块具有三个自由度，可相应调整第四检测模块固定位置，使其能够适合不同类型、结构的开关原理类体质测试器材。并且，第四检测模块中利用曲柄连杆将第二驱动电机的旋转运动转变为冲头的往复运动，实现按压动作的模拟，进而可对反应时测试仪、纵跳测试仪、闭眼单脚测试仪等开关原理类体质测试器材进行相应的耐久性能检测工作。

（9）本发明的开关原理类检测单元中，冲头和曲柄连杆之间通过缓冲式空气弹簧相固定，缓冲式空气弹簧起缓冲作用，当冲头按动开关原理类体质测试器材的开关按钮时，冲头受到的部分冲击力可被抵消，能有效降低冲头的损坏概率，且随着耐久性能检测工作的持续进行，开关按钮性能逐步降低或损坏，其保护作用更加显著。

（10）本发明的开关原理类检测单元中，利用两个高速接近开关和相应的仪表即可完成对冲头冲击速度、冲击次数的检测与统计工作，无需借助PLC控制器，操作简单且可靠性高，工作人员能够实时监控耐久性能检测工作的进度，进而确保耐久性能检测工作的顺利进行。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例中肺活量测试仪类检测单元的结构示意图；

图2为本发明实施例中肺活量测试仪类检测单元的另一状态结构示意图；

图3为本发明实施例中往复运动类检测单元的结构示意图（水平状态）；

图4为本发明实施例中往复运动类检测单元的另一状态结构示意图（竖直状态）；

图5为本发明实施例中往复运动类检测单元旋转模块的结构示意图（水平状态）；

图6为本发明实施例中往复运动类检测单元旋转模块的另一状态结构示意图（竖直状态）；

图7为本发明实施例中拉压结构类检测单元的结构示意图；

图8为本发明实施例中拉压结构类检测单元第一工位和第二工位处的第三检测模块的结构示意图；

图9为本发明实施例中拉压结构类检测单元第三工位处的第三检测模块的结构示意图；

图10为本发明实施例中开关原理类检测单元的结构示意图；

图11为本发明实施例中开关原理类检测单元第四检测模块的内部结构示意图；

图12为本发明实施例中开关原理类检测单元第四检测模块的侧视图；

图中：101、第一机箱；102、气源接口；103、仪器接口；104、数显流量计；105、第一触摸显示屏；

201、第一试验平台；202、第一驱动电机；203、驱动丝杆；204、运行导轨；205、安装块；206、样品拨板；207、防震杆；208、旋转轴承；209、水平精度调节块；210、水平固定支板；211、第一锁紧旋钮；212、竖直精度调节块；213、竖直固定支板；214、第二锁紧旋钮；215、第二触摸显示屏；

301、第二试验平台；302、第一工位；303、第二工位；304、第三工位；305、行程可调气缸；306、导向光杆；307、压力传感器；308、圆形压板；309、提钩；310、钩板；311、样品垫高架；312、样品压板；313、样品挡块；314、第三触摸显示屏；

401、第三试验平台；402、Y轴导轨；403、X轴导轨；404、固定块；405、调高丝杆；406、手轮；407、第四检测模块；408、壳体；409、第二驱动电机；410、曲柄连杆；411、冲头；412、计数仪表表盘；413、测速仪表表盘；414、调速旋钮；415、第一接近开关；416、第二接近开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本发明，并不用于限定本发明。

实施例1 一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统

本实施例包括由PLC控制器并行控制的肺活量测试仪类检测单元、往复运动类检测单元、拉压结构类检测单元和开关原理类检测单元，并且各检测单元之间没有特定联系，均能独立工作，分别模拟不同动作，对相应的体质测试器材进行耐久性能检测工作。

一、肺活量测试仪类检测单元

肺活量测试仪类检测单元用于对肺活量测试仪类设备的耐久性能检测，该检测单元包括第一检测模块和第一控制模块。如图1至图2所示，第一检测模块包括两端分别设有气源接口102和仪器接口103的测试管路，其中，测试管路设于第一机箱101内，气源接口102和仪器接口103分别设于第一机箱101的两侧。为便于操作，本实施例中的气源接口102和仪器接口103均为速插接口，耐久性能检测时，气源接口102与气源相连接，仪器接口103与肺活量测试仪相连接，进而气源可通过测试管路与肺活量测试仪相连通，为肺活量测试仪输送相应气体。

第一控制模块包括沿气体流动方向依次设于测试管路上的电磁阀和数显流量计104，并且电磁阀和数显流量计104均分别与PLC控制器电连接。耐久性能检测时，通过PLC控制器控制电磁阀通、断，可控制肺活量测试仪的进气时间、间断时间；通过PLC控制器控制数显流量计104，可控制肺活量测试仪的每分钟进气量。其中，PLC控制器通过内部程序还可累积试验有效总时长，且为了将该有效总时长直观展示给工作人员，本实施例的第一机箱101上还设有与PLC控制器电连接的第一触摸显示屏105。

二、往复运动类检测单元

往复运动类检测单元用于对身高测试仪、坐高测试仪、坐位体前屈测试仪等体质测试器材的耐久性能检测，该检测单元包括第一试验平台201和第二检测模块。其中，第二检测模块通过旋转模块转动连接于第一试验平台201上，借助旋转模块第二检测模块可于竖直平面内转动至水平状态或竖直状态。耐久性能检测时，第二检测模块可模拟水平往复运动或竖直往复运动。

（1）第二检测模块

第二检测模块包括驱动组件、导向组件和固定组件。其中，驱动组件包括第一驱动电机202以及与第一驱动电机202动力输出端固定连接的驱动丝杆203；导向组件为设于驱动丝杆203下方并且与驱动丝杆203平行设置的运行导轨204；固定组件包括安装块205、以及设于安装块205上的样品拨板206。如图3至图4所示，固定组件中的安装块205与驱动丝杆203螺纹连接，同时与运行导轨204滑动连接，往复运动类检测单元运行时，在驱动丝杆203的驱动以及运行导轨204的限制下，固定块404可沿直线进行往复运动。

固定组件中的样品拨板206用于带动待测样品中的测量滑块进行直线往复运动，如图3至图4所示，固定于安装块205上的样品拨板206与驱动丝杆203、运行导轨204相垂直，并且样品拨板206远离安装块205的一端开设有用于卡置待测样品中测量滑块的凹槽。本实施例中，凹槽的宽度稍大于待测样品中测量滑块的厚度，可保证测量滑块在凹槽内有一定的活动量。

进一步的，为了避免在水平状态下运行时驱动丝杆203或运行导轨204发生振动，本实施例中，运行导轨204和第一试验平台201之间还铰接有用于支撑运行导轨204的防震杆207。

更具体的，为了实现对第二检测模块中样品拨板206往复运动频率和运动行程的控制，以及实现对样品拨板206运动次数的检测和记录。本实施例中，第一驱动电机202与PLC控制器电连接，利用PLC控制器设定第一驱动电机202的转动速度，可实现对样品拨板206往复运动频率的调整。相应的，利用PLC控制器设定第一驱动电机202的转动圈数，可实现对样品拨板206运动行程的调整；利用PLC控制器记录驱动电机正、反转交换次数，可实现对样品拨板206运动次数的记录。

其中，为了将PLC控制器针对往复运动类检测单元所记录的试验数据直观展示给工作人员，本实施例的第一试验平台201上还设有与PLC控制器电连接的第二触摸显示屏215。

（2）旋转模块

如图5至图6所示，上述的第二检测模块即通过旋转模块转动连接于第一试验平台201上。更具体的，旋转模块包括水平定位组件、竖直定位组件和旋转轴承208。其中，旋转轴承208设于第一试验平台201上，位于第二检测模块与第一试验平台201的连接位置处，是现有技术中普遍使用的精密旋转轴承208。

水平定位组件用于调整第二检测模块的水平精准度，如图5所示，水平定位组件包括水平精度调节块209、水平固定支板210以及至少一个第一锁紧旋钮211。其中，水平精度调节块209通过定位销设置于第一试验平台201上，利用定位销可保证水平精度调节块209顶端较好的水平度；水平固定支板210设于运行导轨204上，当运行导轨204处于水平状态时，水平固定支板210恰能与水平精度调节块209的顶端相接触；第一锁紧旋钮211用于连接水平精度调节块209和水平固定支板210，以实现运行导轨204在水平方向上的固定。

竖直定位组件用于调整第二检测模块的竖直精准度，如图6所示，竖直定位组件包括竖直精度调节块212、竖直固定支板213以及至少一个第二锁紧旋钮214。与水平定位组件相同，竖直定位组件中的竖直精度调节块212也通过定位销设于第一试验平台201上，但相较于水平精度调节块209，竖直精度调节块212的位置更高。竖直固定支板213也设于运行导轨204上，当运行导轨204处于竖直状态时，竖直固定支板213恰能与竖直精度调节块212的顶端相接触；第二锁紧旋钮214用于连接竖直精度调节块212和竖直固定支板213，以实现运行导轨204在竖直方向上的固定。

三、拉压结构类检测单元

拉压结构类检测单元用于对台阶测试仪、背力计、纵跳器、体重计、握力计、皮质卡钳等体质测试器材的耐久性能检测，该检测单元包括第二试验平台301和多个第三检测模块。其中，第二试验平台301上合理规划有多个工位，每个工位上均各设有一个第三检测模块，能够同时对多个不同的拉压结构类体质测试器材进行耐久性能检测工作。

（1）第三检测模块

第三检测模块用于重复模拟下压、上拉和握力等动作，对样品进行耐久性能检测工作。以单个工位上的第三检测模块为例，如图8至图9所示，第三检测模块包括行程可调气缸305，以及固设于行程可调气缸305动力输出端的加载块。耐久性能检测时，为防止行程可调气缸305动力输出端旋转或位置偏移，本实施例中，行程可调气缸305动力输出端的侧边还平行设有至少一个导向光杆306。

第三检测模块中的加载块为行程可调气缸305与待测样品之间的连接件，用于将行程可调气缸305的动作施加给待测样品。本实施例提供有多种结构的加载块，以便能适应台阶测试仪、背力计、纵跳器、体重计、握力计和皮脂卡钳等不同的拉压结构类体质测试器材。具体为：本实施例中，固设于行程可调气缸305动力输出端的加载块可为圆形压板308、方形压板、提钩309或钩板310中的任意一种。其中，为监测加载块对待测样品施加力值的大小，加载块与行程可调气缸305之间还设有与PLC控制器电连接的压力传感器307。

更具体的，为了实现对第三检测模块中各行程可调气缸305拉力力值、运动行程以及相应试验频率和试验次数的控制，本实施例中的每个行程可调气缸305均与PLC控制器电连接。并且，为了将PLC控制器针对拉压结构类检测单元所记录的试验数据直观展示给工作人员，本实施例的第二试验平台301上还设有与PLC控制器电连接的第三触摸显示屏314。

（2）第二试验平台301以及工装夹具

如图7所示，第二试验平台301上规划有多个工位，且每个工位的样品安装区均附设有用于固定待测样品的磁铁。进一步的，本实施例的第二试验平台301上配设有多种工装夹具，以适应不同的拉压结构类体质测试器材。具体为：应用于第二试验平台301工位上的工装夹具可为样品垫高架311、样品压板312和样品挡块313中的任意一种。

更具体的，本实施例中的第二试验平台301共包括三个工位，如图7所示，第一工位302和第二工位303并设于第二试验平台301的上表面，而第三工位304则设于第二试验平台301的一侧，与第二工位303相邻近。其中，每个工位上加载块和工装夹具的选用配置如下所示：

a、如图8所示，第一工位302处第三检测模块中的加载块为圆形压板308或方形压板，第一工位302上配设的工装夹具为样品垫高架311。本实施例中的第一工位302用于模拟静载试验，以实现对台阶测试仪、纵跳器和体重计耐久性能的检测工作。

b、如图8所示，第二工位303处第三检测模块中的加载块为提钩309，第二工位303上配设的工装夹具为两块可通过螺栓与第二试验平台301相固定的样品压板312。本实施例中的第二工位303用于模拟拉力类试验，以实现对背力计耐久性能的检测工作。

此处需要说明的，如图8所示，第一工位302、第二工位303处第三检测模块中行程可调气缸305动力输出端的两侧各设有一个导向光杆306。

c、如图9所示，第三工位304处第三检测模块中的加载块为钩板310，第三工位304上配设的工装夹具为样品挡块313和样品压板312。本实施例中的第三工位304也用于模拟拉力类试验，所不同的是，第三工位304用于实现对握力计、皮脂卡钳耐久性能的检测工作。

此处需要说明的，第三工位304所针对的待测样品（握力计、皮脂卡钳）尺寸普遍较小，故第二试验平台301一侧第三工位304处的行程可调气缸305规格小于上述其它两个工位处的行程可调气缸305。进一步的，第三工位304处的行程可调气缸305通过安装板固设于第二试验平台301的一侧，并且，第三工位304处行程可调气缸305动力输出端的单侧平行设有一个导向光杆306。

四、开关原理类检测单元

开关原理类检测单元用于对反应时测试仪、纵跳测试仪、闭眼单脚测试仪等体质测试器材的耐久性能检测，该检测单元包括第三试验平台401、数据收集模块和第四检测模块407。其中，第四检测模块407通过位置调整模块架设于第三试验平台401上，具有三个自由度，固定位置能够自由调整，可适应不同类型、结构的开关原理类体质测试器材。

（1）位置调整单元

位置调整单元用于将第四检测模块407架设于第三试验平台401上方，并实现对第四检测模块407位置的调整。如图10所示，位置调整单元包括X轴导轨403、Y轴导轨402和高度调节组件。其中，Y轴导轨402于第三试验平台401上平行设置有两条，X轴导轨403设有一条，且X轴导轨403通过带锁滑块和竖直光杆架设于两条Y轴导轨402之上。

高度调节组件在实现第四检测模块407与X轴导轨403滑动连接的同时，还能够完成对第四检测模块407固定高度的调整。如图12所示，高度调节组件包括固定块404以及与固定块404螺纹连接的调高丝杆405。其中，固定块404通过螺栓与X轴导轨403上的带锁滑块相固定，调高丝杆405则与第四检测模块407相固定。为便于拧动调高丝杆405，实现对第四检测模块407固定高度的调整，调高丝杆405的顶端还固定设置有手轮406。

（2）第四检测模块407

耐久性能检测时，第四检测模块407用于重复按动待测样品中的开关按钮。如图11所示，第四检测模块407包括壳体408、第二驱动电机409、曲柄连杆410和冲头411。其中，壳体408同一侧的上下两端向外延伸，与高度调节组件中的调高丝杆405相固定；第二驱动电机409设于壳体408内部，动力输出端通过壳体408侧壁上的曲柄连杆410与冲头411动力连接，借助曲柄连杆410进行动力传输，第二驱动电机409的旋转运动即可转变为冲头411的往复运动。

更具体的，如图12所示，曲柄连杆410包括依次铰接的曲柄、第一连杆和第二连杆。其中，曲柄与第二驱动电机409的动力输出端相固定，第一连杆连接于曲柄和第二连杆之间，第二连杆设于壳体408外侧壁的滑槽内，并且第二连杆的自由端通过缓冲式空气弹簧与冲头411相固定。

（3）数据收集模块

耐久性能检测时，数据收集模块主要用于采集相关检测数据。数据收集模块包括计数组件、测速组件和调速组件。其中，计数组件用于统计冲头411的冲击次数，包括计数仪表以及与计数仪表中继电器电连接的第一接近开关415；测速组件用于检测冲头411的冲击速度，包括测速仪表以及与测速仪表中继电器电连接的第二接近开关416；调速组件用于实现对冲头411冲击速度的调节，是设于第二驱动电机409与电源连接线路之间的调压器。

更具体的，为了数据采集的准确性，本实施例中的第一接近开关415和第二接近开关416均设于第四检测模块407的壳体408中，处于第一连杆和第二连杆的连接位置处，具体结构如图11所示。

为了实现人机交互，本实施例中的计数仪表、测速仪表和调压器全部整合于第三试验平台401一侧的第二机箱内。如图10所示，计数仪表表盘412、测速仪表表盘413和调压器的调速旋钮414均位于第二机箱的倾斜表面上。

实施例2 一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统的使用方法

本实施例利用实施例1中的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统来实现，用于检测国民体质健康测试器材的耐久性能是否符合《国民体质测试器材 通用要求》的标准规定。本实施例可完成对肺活量测试仪类体质健康测试器材、往复运动类体质健康测试器材、拉压结构类体质健康测试器材和开关原理类体质健康测试器材的耐久性能检测工作，具体包括按顺序依次进行的以下步骤：

S1、设备选型：根据待测样品所属类型，通过PLC控制器的操作界面选用相对应的检测单元，并将待测样品固定于该检测单元上。具体为：

（1）、判定待测样品属于肺活量测试仪类体质健康测试器材时，选用肺活量测试仪类检测单元对待测样品进行耐久性能检测；

（2）判定待测样品属于身高测试仪、坐高测试仪、坐位体前屈测试仪等往复运动类体质健康测试器材时，选用往复运动类检测单元对待测样品进行耐久性能检测；

（3）判定待测样品属于台阶测试仪、背力计、纵跳器、体重计、握力计、皮质卡钳等拉压结构类体质健康测试器材时，选用拉压结构类检测单元对待测样品进行耐久性能检测；

（4）判定待测样品属于反应时测试仪、纵跳测试仪、闭眼单脚测试仪等开关原理类体质健康测试器材时，选用开关原理类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

S2、预设参数：依据TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》，通过控制模块对选用的检测单元进行参数设定，以保证接下来的耐久性能检测工作可在满足《国民体质测试器材 通用要求》的标准规定下进行。其中，涉及的相关参数有：试验频率、试验次数、试验时长、试验行程和试验载荷大小等。

S3、动作模拟：启动系统，在PLC控制器的控制下，利用选用的检测单元周而复始的模拟体质测试过程中的人体动作，对待测样品进行耐久性能检测工作。

S4、采集参数：实时采集检测参数，确保所选用的检测单元在《国民体质测试器材通用要求》的规定下，对待测样品完成耐久性能检测工作。

S5、结果分析：待测样品完成耐久性能检测工作后，若该待测样品仍能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定；若该待测样品不能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能不符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定。

实施例3 一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统的使用方法

本实施例利用实施例1中的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统来实现，可完成对肺活量测试仪类体质健康测试器材、往复运动类体质健康测试器材、拉压结构类体质健康测试器材和开关原理类体质健康测试器材的耐久性能检测工作。

一、肺活量测试仪作为待测样品时，具体步骤如下所示：

S1、设备选型：选用肺活量测试仪类检测单元对待测样品进行耐久性能检测工作。

首先，将待测样品与第一检测模块中的仪器接口103相连通；再将第一检测模块中的气源接口102外接气源，并检查各接口处的密闭性；最后，通过PLC控制器的操作界面选择肺活量测试仪类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

S2、预设参数：依据TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》，通过PLC控制器对肺活量测试仪类检测单元进行参数设定。

上述标准中规定，对肺活量测试仪进行耐久性能检测时，进气频率应为5～8次/min，进气流量应为400ml/s，测试时间应为600h。故本实施例的进气频率设定为5次/min，进气流量设定为400ml/s，累计进气有效总时长设定为600h。

S3、动作模拟：启动系统，在PLC控制器的控制下，通过对第一控制模块中电磁阀的通、断时间和进气流量的控制，实现对进气频率的控制；通过对第一控制模块中数显流量计104的控制，实现对进气流量的控制。肺活量测试仪类检测单元在此控制条件下周而复始的模拟人体呼吸动作，对待测样品进行耐久性能检测工作。

S4、采集参数：PLC控制器实时监测电磁阀的工作状态，并采集累计进气的有效总时长。

S5、结果分析：PLC控制器对待测样品累计进气的有效时长达600h后，若该待测样品仍能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定；若该待测样品不能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能不符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定。

二、身高测试仪、坐位体前屈测试仪等往复运动类体质健康测试器材作为待测样品时，具体步骤如下所示：

S1、设备选型：选用往复运动类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

首先，检查待测样品中的测量滑块是水平运动，还是竖直运动；再利用旋转模块将第二检测模块调整至与待测样品中测量滑块运动方向相一致的水平状态或竖直状态；然后，将待测样品放置于第一试验平台201的一侧，并利用样品拨板206夹住待测样品中的测量滑块；最后，通过PLC控制器的操作界面选择往复运动类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

其中，第二检测模块的固定状态改变后，还需利用水平定位组件或竖直定位组件调节第二检测模块的水平精准度或竖直精准度，具体为：

a1、当待测样品中的测量滑块水平运动时（如坐位体前屈测试仪），利用旋转模块将第二检测模块转动至水平状态后，还需利用水平定位组件精确调整第二检测模块的水平精准度；

a2、当待测样品中的测量滑块竖直运动时（如身高测试仪），利用旋转模块将第二检测模块转动至竖直状态后，还需利用竖直定位组件精确调整第二检测模块的竖直精准度。

S2、预设参数：依据TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》，通过PLC控制器对往复运动类检测单元进行参数设定。

上述标准中规定，对往复运动类体质健康测试器材进行耐久性能检测时，往复运动频率应为5～8次/min，往复运动行程应为待测样品测量范围的65～70％，累计试验总次数应为20000次。故本实施例的往复运动频率设定为5次/min，往复运动行程设定为待测样品测量范围的70％，累计试验总次数为20000次。

S3、动作模拟：启动系统，在PLC控制器的控制下，通过对第二检测模块中第一驱动电机202的转速的控制，实现对往复运动频率的控制；通过对第一驱动电机202的正转圈数和反转圈数的控制，实现对往复运动行程的控制。往复运动类检测单元在此控制条件下周而复始的模拟往复运动，对待测样品进行耐久性能检测工作。

S4、采集参数：PLC控制器实时监测并记录第二检测模块中第一驱动电机202的正反转交换次数，实现对往复运动试验次数的采集和累计。

S5、结果分析：待测样品中的测量滑块被带动往复运动20000次后，若该待测样品仍能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定；若该待测样品不能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能不符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定。

三、台阶测试仪、背力计、纵跳器、体重计、握力计、皮质卡钳等拉压结构类体质健康测试器材作为待测样品时，具体步骤如下所示：

S1、设备选型：选用拉压结构类检测单元对待测样品进行耐久性能检测工作。

首先，根据待测样品的结构和数量，为第二试验平台301配置合适的加载块和工装夹具；然后，再利用工装夹具将待测样品固定于第二试验平台301的单个工位上；最后，通过PLC控制器的操作界面选择拉压结构类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

本实施例拉压结构类检测单元中的第二试验平台301上合理规划有三个工位，可同时对三个不同的拉压结构类检测单元进行耐久性能检测工作。具体为：

b1、第一工位302上的加载块为圆形压板308或方形压板，工装夹具为样品垫高架311，主要用于台阶测试仪、纵跳器和体重计的耐久性能检测工作。其中，样品垫高架311仅在对体重计的耐久性能检测工作中使用。

b2、第二工位303上的加载块为提钩309，工装夹具为样品压板312，主要用于背力计的耐久性能检测工作。检测前，首先利用样品压板312将背力计底座固定于第二工位303的样品安装区中，再利用提钩309勾住背力计的把手。

b3、第三工位304上的加载块为钩板310，工装夹具为样品压板312和样品挡块313，主要用于握力计、皮脂卡钳的耐久性能检测工作。检测前，首先利用样品压板312和样品挡块313将握力计固定限位于第三工位304的样品安装区中，再利用钩板310勾住握力计的握持部。

S2、预设参数：依据TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》，通过PLC控制器对拉压结构类检测单元进行参数设定。

上述标准中规定，对拉压结构类体质健康测试器材进行耐久性能检测时，试验频率应为5～8次/min，试验载荷应为待测样品测量范围的75～80％，累计试验总次数应为20000～100000次。故本实施例的试验频率设定为5次/min，试验载荷设定为待测样品测量范围的80％，累计试验总次数设定为20000次。

S3、动作模拟：启动系统，在PLC控制器的控制下，通过对第三检测模块中行程可调气缸305的控制，实现对试验频率、试验载荷的控制。拉压结构类检测单元在此控制条件下周而复始的模拟下压或上拉动作，对待测样品进行耐久性能检测工作。

S4、采集参数：PLC控制器实时监测并记录第三检测模块中行程可调气缸305动力输出端的运动次数，实现对试验次数的采集和累计。

S5、结果分析：对待测样品累计施加试验载荷20000次后，若该待测样品仍能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定；若该待测样品不能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能不符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定。

四、反应时测试仪、纵跳测试仪、闭眼单脚测试仪等开关原理类体质健康测试器材作为待测样品时，具体步骤如下所示：

S1、设备选型：选用开关原理类检测单元对待测样品进行耐久性能检测工作。

首先，将待测样品放置于第三试验平台401上；然后，调整X轴导轨403、Y轴导轨402上带锁滑块的位置，直至第四检测模块407中的冲头411与待测样品的待测区域对正；再调整高度调节组件将冲头411调整至适当的高度；最后，通过PLC控制器的操作界面选择开关原理类检测单元对待测样品进行耐久性能检测。

S2、预设参数：依据TY/T2001-2005《国民体质测试器材 通用要求》，对开关原理类检测单元进行参数设定。

上述标准中规定，对开关原理类体质健康测试器材进行耐久性能检测时，试验频率应为3～5次/min，试验次数应为50000～100000次。故本实施例的试验频率设定为3次/min，累计试验总次数设定为100000次。

S3、动作模拟：启动系统，通过调压器控制第四检测模块中第二驱动电机409的电压，实现对第二驱动电机409转速的控制，进而实现对试验频率的控制。开关原理类检测单元在此控制条件下周而复始的模拟按压动作，对待测样品进行耐久性能检测工作。

S4、采集参数：计数组件实时监测并记录冲头411的冲击次数，实现对试验总次数的采集和累计；测速组件实时监测冲头411的冲击速度，进而通过测速仪表表盘413反应冲头411的冲击频率；

S5、结果分析：利用冲头411对待测样品累计按压100000次后，若该待测样品仍能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定；若该待测样品不能正常完成体质测试工作，则判定该待测样品的耐久性能不符合《国民体质测试器材 通用要求》的规定。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：包括由PLC控制器并行控制的肺活量测试仪类检测单元、往复运动类检测单元、拉压结构类检测单元以及开关原理类检测单元。

2.根据权利要求1所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述肺活量测试仪类检测单元包括第一检测模块和第一控制模块；所述第一检测模块包括设有气源接口和仪器接口的测试管路；所述第一控制模块包括与PLC控制器电连接的电磁阀和数显流量计，并且，所述电磁阀和数显流量计均设于测试管路上。

3.根据权利要求1或2所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述往复运动类检测单元包括第一试验平台，以及通过旋转模块转动连接于第一试验平台上的第二检测模块；其中，第二检测模块与PLC控制器电连接，并能借助旋转模块于竖直平面内转动。

4.根据权利要求3所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述第二检测模块包括驱动组件、导向组件和固定组件；

所述驱动组件包括第一驱动电机以及与第一驱动电机动力输出端相固定的驱动丝杆；所述导向组件包括与驱动丝杆平行设置的运行导轨，并且，所述运行导轨和第一试验平台之间设有防震杆；所述固定组件包括安装块，以及设于安装块上的样品拨板；

其中，安装块与驱动丝杆螺纹连接，同时与运行导轨滑动连接。

5.根据权利要求4所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述旋转模块包括水平定位组件、竖直定位组件以及设于第一试验平台上用于连接第二检测模块的旋转轴承；

所述水平定位组件包括设于第一试验平台上的水平精度调节块、设于第二检测模块上的水平固定支板，以及用于连接水平精度调节块和水平固定支板的第一锁紧旋钮；

所述竖直定位组件包括设于第一试验平台上的竖直精度调节块、设于第二检测模块上的竖直固定支板，以及用于连接竖直精度调节块和竖直固定支板的第二锁紧旋钮。

6.根据权利要求1-2、4-5中任意一项所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述拉压结构类检测单元包括设有多工位的第二试验平台，以及多个设于第二试验平台各工位上的第三检测模块；

其中，每个第三检测模块均包括行程可调气缸，固设于行程可调气缸动力输出端的加载块，以及设于行程可调气缸和加载块之间并与PLC控制器电连接的压力传感器。

7.根据权利要求6所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：加载块为圆形压板、方形压板、提钩或钩板中的任意一种。

8.根据权利要求7所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：第二试验平台的各工位上均配设有工装夹具，所述工装夹具为以下任意一种：

a、加载块为圆形压板或方形压板时，对应工位上配设的工装夹具为样品垫高架；

b、加载块为提钩时，对应工位上配设的工装夹具为样品压板；

c、加载块为钩板时，对应工位上配设的工装夹具为样品挡块和样品压板。

9.根据权利要求1-2、4-5、7-8中任意一项所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述开关原理类检测单元包括第三试验平台、数据收集模块以及通过位置调整模块架设于第三试验平台上方的第四检测模块；

所述位置调整模块包括X轴导轨、Y轴导轨和高度调节组件；其中，Y轴导轨设于第三试验平台上，X轴导轨滑动架设于Y轴导轨上方；所述高度调节组件包括与X轴导轨滑动连接的固定块，以及与固定块螺纹连接用于固定第四检测模块的调高丝杆；

所述第四检测模块包括与调高丝杆固定连接的壳体，以及设于壳体内的第二驱动电机、设于壳体侧壁上的曲柄连杆和通过曲柄连杆与第二驱动电机动力连接的冲头；其中，冲头与曲柄连杆之间通过缓冲式空气弹簧相固定。

10.根据权利要求9所述的国民体质健康测试器材耐久性能检测系统，其特征在于：所述数据收集模块包括计数组件、测速组件和调速组件；

其中，计数组件包括计数仪表，以及用于统计冲击次数的第一接近开关；所述第一接近开关与计数仪表中的继电器电连接；测速组件包括测速仪表，以及用于检测冲击速度的第二接近开关；所述第二接近开关与测速仪表中的继电器电连接；调速组件为设于第二驱动电机和电源连接线路之间的调压器。

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