CN113639952B - 一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置及试验方法，包括试验箱、隔板、托板、控制箱、检测机构和控制机构，所述试验箱内侧壁固定连接有隔板，所述隔板安装在试验箱内部靠近底端位置，所述隔板表面顶部安装有托板，所述试验箱表面一侧固定连接有控制箱，以单片机为核心，配合电子学系统以及激光脉冲计数器原理，对接收到的数据进行测算，并将测算结果与基准数据进行比对，进而对比受力之后金属零配件受力面的表面变化，在试验过程中即可进行工件的变化量检测，提高检测效率，方便对金属零配件进行连续的试验检测，简化操作，省时省力。

Description

一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置及试验方法
技术领域
本发明涉及金属零配件检测技术领域，特别涉及一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置及试验方法。
背景技术
环境可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力，产品在设计、应用过程中，不断经受自身及外界气候环境及机械环境的影响，而仍需要能够正常工作，这就需要以试验设备对其进行验证，通常环境可靠性试验分为以下三类：力学环境试验、气候环境试验和综合环境试验，力学环境试验主要包括机械振动、机械冲击、跌落、碰撞、稳态加速度试验等，气候环境试验主要包括温度试验、温湿度试验、气压试验、水试验、盐雾试验、砂尘试验、气体腐蚀试验等，综合环境试验主要包括温度气压综合试验、温度振动综合试验、温度湿度振动综合试验、温度气压湿度综合试验等，在高精度仪器生产使用过程中，需要对其内部重要的金属零配件进行环境可靠性试验。
现有的环境可靠性试验装置在使用过程中存在不足之处：1、传统的环境可靠性试验装置，在进行试验过程中，完成单次试验后需要取出工件使用检测仪器对工件变化进行检测，检测效率低。2、传统的跌落、碰撞等试验在进行连续多次试验过程中，需要不断将落下的工件移动至待抛落位置，以方便进行后续试验，操作繁琐，费时费力。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置及试验方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，包括试验箱、隔板、托板、控制箱、检测机构和控制机构，所述试验箱内侧壁固定连接有隔板，所述隔板安装在试验箱内部靠近底端位置，所述隔板表面顶部安装有托板，所述试验箱表面一侧固定连接有控制箱，所述试验箱内部和控制箱内部安装有检测机构；
所述检测机构包括安装架、气缸A、活动板、半导体激光器、光电接收器、单片机、显示屏和控制面板，所述气缸A安装在试验箱背面，所述气缸A动力输出端贯穿试验箱背面一侧并延伸至试验箱内部，所述气缸A动力输出端安装有位于托板顶部的活动板，所述活动板顶部靠近气缸A一侧安装有半导体激光器且半导体激光器发光端向上，所述活动板顶部远离气缸A一侧安装有光电接收器且光电接收器接收端向上，所述控制箱内部安装有单片机，所述控制箱表面安装有控制面板，所述控制面板信号输出端通过单片机与半导体激光器控制端相连接，所述光电接收器信号输出端与单片机信号输入端相连接。
优选的，所述控制机构包括气缸B、安装板、螺纹孔、安装罩、气缸C、连杆、夹具、胶垫和转轴组成，所述试验箱内侧壁底部左右两侧均安装有气缸B，所述气缸B主体部位于隔板底部，所述气缸B动力输出端可拆卸连接有安装板，所述安装板表面远离气缸B一侧安装有安装罩，所述安装罩内侧壁一侧安装有气缸C，所述气缸C动力输出端安装有连杆且连杆为两个，所述安装罩端部远离安装板一侧安装有夹具且夹具为两个，所述连杆末端远离气缸C一端与夹具一端相连接。
优选的，所述托板位于隔板顶部中间位置，所述托板位于活动板底部。
优选的，所述控制箱背面一侧固定连接有安装架，所述气缸A一端安装在安装架表面。
优选的，所述控制箱表面一侧安装有显示屏，所述单片机信号输出端与显示屏信号输入端相连接。
优选的，所述安装板内部一侧中间位置开设有螺纹孔，所述安装板和气缸B动力输出端在螺纹孔位置使用紧固件相连接。
优选的，所述气缸C动力输出端通过连杆与夹具相连接。
优选的，所述夹具表面相对一侧均粘接有胶垫。
优选的，所述安装罩与夹具连接处和连杆与夹具连接处以及气缸C与连杆连接处均安装有转轴。
一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：待测金属零配件在试验箱内部进行试验，检测开始前先将金属零配件置于托板顶部中间位置，控制机构用来对金属零配件进行夹持并提升，提升达到一定高度后松开对金属零配件的夹持，使得金属零配件自由落体砸至托板的顶部，通过自由落体运动模拟金属零配件在日常使用过程中受到持续性磕碰和机械冲击等情况；
步骤二：在进行试验检测前，对金属零配件表面受力面进行激光扫描，并将数据作为基准数据以方便与后续检测数据进行比对，在完成单次试验后，通过控制机构对金属零配件进行夹持并升高，直至金属零配件高度高于活动板的高度位置，随后通过控制组件控制气缸A的运行，气缸A运行，其动力输出端伸出带动活动板向试验箱内部延伸，同步带动半导体激光器和光电接收器的移动，在移动过程中，半导体激光器发出激光，对金属零配件的受力面进行匀速和全面的扫描，在扫描过程中，光电接收器接收反射的激光信号，并传输至单片机内部，以单片机为核心，配合电子学系统以及激光脉冲计数器原理，对接收到的数据进行测算，并将测算结果与基准数据进行比对，进而对比受力之后金属零配件受力面的表面变化；
步骤三：在单次数据测算完成后，气缸A动力输出端回缩，带动活动板复位，使得夹具与托板之间没有遮挡，方便进行连续检测试验；
步骤四：夹具夹持金属零配件后，通过外部控制组件控制气缸B运行，带动金属零配件的升高，通过对气缸B运行数据的调控，以控制金属零配件的升高高度，达到合适高度后，气缸C动力输出端回缩，通过连杆和转轴带动夹具末端张口变大，进而使得金属零配件自由落体，随后气缸B动力输出端下降，直至夹具贴合至托板表面并位于金属零配件的两侧，随后气缸C动力输出端伸出，通过连杆和转轴带动夹具末端夹持金属零配件，气缸B动力输出端顶出，再重新抛下金属零配件，如此周而复始，方便对金属零配件进行连续的试验检测。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、半导体激光器和光电接收器跟随活动板移动，在移动过程中，半导体激光器发出激光，对金属零配件的受力面进行匀速和全面的扫描，在扫描过程中，光电接收器接收反射的激光信号，并传输至单片机内部，以单片机为核心，配合电子学系统以及激光脉冲计数器原理，对接收到的数据进行测算，并将测算结果与基准数据进行比对，进而对比受力之后金属零配件受力面的表面变化，在试验过程中即可进行工件的变化量检测，提高检测效率。
2、气缸C动力输出端回缩，通过连杆和转轴带动夹具末端张口变大，进而使得金属零配件自由落体，随后气缸B动力输出端下降，直至夹具贴合至托板表面并位于金属零配件的两侧，随后气缸C动力输出端伸出，通过连杆和转轴带动夹具末端夹持金属零配件，气缸B动力输出端顶出，再重新抛下金属零配件，如此周而复始，方便对金属零配件进行连续的试验检测，简化操作，省时省力。
附图说明
图1为本发明一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的试验箱内部结构示意图。
图2为本发明一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的试验箱背面结构示意图。
图3为本发明一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的安装罩内部结构示意图。
图4为本发明一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的活动板表面结构示意图。
图中：1、试验箱；2、隔板；201、托板；3、控制箱；401、安装架；402、气缸A；403、活动板；404、半导体激光器；405、光电接收器；406、单片机；407、显示屏；408、控制面板；501、气缸B；502、安装板；503、螺纹孔；504、安装罩；505、气缸C；506、连杆；507、夹具；508、胶垫；509、转轴。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-4所示，一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，包括试验箱1、隔板2、托板201、控制箱3、检测机构和控制机构，试验箱1内侧壁固定连接有隔板2，隔板2安装在试验箱1内部靠近底端位置，隔板2表面顶部安装有托板201，试验箱1表面一侧固定连接有控制箱3，试验箱1内部和控制箱3内部安装有检测机构；
检测机构包括安装架401、气缸A402、活动板403、半导体激光器404、光电接收器405、单片机406、显示屏407和控制面板408，气缸A402安装在试验箱1背面，气缸A402动力输出端贯穿试验箱1背面一侧并延伸至试验箱1内部，气缸A402动力输出端安装有位于托板201顶部的活动板403，活动板403顶部靠近气缸A402一侧安装有半导体激光器404且半导体激光器404发光端向上，活动板403顶部远离气缸A402一侧安装有光电接收器405且光电接收器405接收端向上，控制箱3内部安装有单片机406，控制箱3表面安装有控制面板408，控制面板408信号输出端通过单片机406与半导体激光器404控制端相连接，光电接收器405信号输出端与单片机406信号输入端相连接；在试验过程中即可进行工件的变化量检测，提高检测效率。
其中，控制机构包括气缸B501、安装板502、螺纹孔503、安装罩504、气缸C505、连杆506、夹具507、胶垫508和转轴509组成，试验箱1内侧壁底部左右两侧均安装有气缸B501，气缸B501主体部位于隔板2底部，气缸B501动力输出端可拆卸连接有安装板502，安装板502表面远离气缸B501一侧安装有安装罩504，安装罩504内侧壁一侧安装有气缸C505，气缸C505动力输出端安装有连杆506且连杆506为两个，安装罩504端部远离安装板502一侧安装有夹具507且夹具507为两个，连杆506末端远离气缸C505一端与夹具507一端相连接；方便对金属零配件进行连续的试验检测，简化操作，省时省力。
其中，托板201位于隔板2顶部中间位置，托板201位于活动板403底部；托板201对金属零配件起到承托作用。
其中，控制箱3背面一侧固定连接有安装架401，气缸A402一端安装在安装架401表面；通过安装架401对气缸A402的位置起到固定作用。
其中，控制箱3表面一侧安装有显示屏407，单片机406信号输出端与显示屏407信号输入端相连接；通过显示屏407方便显示装置的运行信息。
其中，安装板502内部一侧中间位置开设有螺纹孔503，安装板502和气缸B501动力输出端在螺纹孔503位置使用紧固件相连接；通过螺纹孔503，方便使用紧固件安装固定安装板502的位置。
其中，气缸C505动力输出端通过连杆506与夹具507相连接；气缸C505控制夹具507的启闭。
其中，夹具507表面相对一侧均粘接有胶垫508；胶垫508起到缓冲作用，避免对金属零配件造成损伤。
其中，安装罩504与夹具507连接处和连杆506与夹具507连接处以及气缸C505与连杆506连接处均安装有转轴509；转轴509起到连接作用，使得气缸C505可以平顺的带动夹具507的运动。
一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：待测金属零配件在试验箱1内部进行试验，检测开始前先将金属零配件置于托板201顶部中间位置，控制机构用来对金属零配件进行夹持并提升，提升达到一定高度后松开对金属零配件的夹持，使得金属零配件自由落体砸至托板201的顶部，通过自由落体运动模拟金属零配件在日常使用过程中受到持续性磕碰和机械冲击等情况；
步骤二：在进行试验检测前，对金属零配件表面受力面进行激光扫描，并将数据作为基准数据以方便与后续检测数据进行比对，在完成单次试验后，通过控制机构对金属零配件进行夹持并升高，直至金属零配件高度高于活动板403的高度位置，随后通过控制组件控制气缸A402的运行，气缸A402运行，其动力输出端伸出带动活动板403向试验箱1内部延伸，同步带动半导体激光器404和光电接收器405的移动，在移动过程中，半导体激光器404发出激光，对金属零配件的受力面进行匀速和全面的扫描，在扫描过程中，光电接收器405接收反射的激光信号，并传输至单片机406内部，以单片机406为核心，配合电子学系统以及激光脉冲计数器原理，对接收到的数据进行测算，并将测算结果与基准数据进行比对，进而对比受力之后金属零配件受力面的表面变化；
步骤三：在单次数据测算完成后，气缸A402动力输出端回缩，带动活动板403复位，使得夹具507与托板201之间没有遮挡，方便进行连续检测试验；
步骤四：夹具507夹持金属零配件后，通过外部控制组件控制气缸B501运行，带动金属零配件的升高，通过对气缸B501运行数据的调控，以控制金属零配件的升高高度，达到合适高度后，气缸C505动力输出端回缩，通过连杆506和转轴509带动夹具507末端张口变大，进而使得金属零配件自由落体，随后气缸B501动力输出端下降，直至夹具507贴合至托板201表面并位于金属零配件的两侧，随后气缸C505动力输出端伸出，通过连杆506和转轴509带动夹具507末端夹持金属零配件，气缸B501动力输出端顶出，再重新抛下金属零配件，如此周而复始，方便对金属零配件进行连续的试验检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：包括试验箱（1）、隔板（2）、托板（201）、控制箱（3）、检测机构和控制机构，所述试验箱（1）内侧壁固定连接有隔板（2），所述隔板（2）安装在试验箱（1）内部靠近底端位置，所述隔板（2）表面顶部安装有托板（201），所述试验箱（1）表面一侧固定连接有控制箱（3），所述试验箱（1）内部和控制箱（3）内部安装有检测机构；
所述检测机构包括安装架（401）、气缸A（402）、活动板（403）、半导体激光器（404）、光电接收器（405）、单片机（406）、显示屏（407）和控制面板（408），所述气缸A（402）安装在试验箱（1）背面，所述气缸A（402）动力输出端贯穿试验箱（1）背面一侧并延伸至试验箱（1）内部，所述气缸A（402）动力输出端安装有位于托板（201）顶部的活动板（403），所述活动板（403）顶部靠近气缸A（402）一侧安装有半导体激光器（404）且半导体激光器（404）发光端向上，所述活动板（403）顶部远离气缸A（402）一侧安装有光电接收器（405）且光电接收器（405）接收端向上，所述控制箱（3）内部安装有单片机（406），所述控制箱（3）表面安装有控制面板（408），所述控制面板（408）信号输出端通过单片机（406）与半导体激光器（404）控制端相连接，所述光电接收器（405）信号输出端与单片机（406）信号输入端相连接，所述控制机构包括气缸B（501）、安装板（502）、螺纹孔（503）、安装罩（504）、气缸C（505）、连杆（506）、夹具（507）、胶垫（508）和转轴（509）组成，所述试验箱（1）内侧壁底部左右两侧均安装有气缸B（501），所述气缸B（501）主体部位于隔板（2）底部，所述气缸B（501）动力输出端可拆卸连接有安装板（502），所述安装板（502）表面远离气缸B（501）一侧安装有安装罩（504），所述安装罩（504）内侧壁一侧安装有气缸C（505），所述气缸C（505）动力输出端安装有连杆（506）且连杆（506）为两个，所述安装罩（504）端部远离安装板（502）一侧安装有夹具（507）且夹具（507）为两个，所述连杆（506）末端远离气缸C（505）一端与夹具（507）一端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述托板（201）位于隔板（2）顶部中间位置，所述托板（201）位于活动板（403）底部。
3.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述控制箱（3）背面一侧固定连接有安装架（401），所述气缸A（402）一端安装在安装架（401）表面。
4.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述控制箱（3）表面一侧安装有显示屏（407），所述单片机（406）信号输出端与显示屏（407）信号输入端相连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述安装板（502）内部一侧中间位置开设有螺纹孔（503），所述安装板（502）和气缸B（501）动力输出端在螺纹孔（503）位置使用紧固件相连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述气缸C（505）动力输出端通过连杆（506）与夹具（507）相连接。
7.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述夹具（507）表面相对一侧均粘接有胶垫（508）。
8.根据权利要求1所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置，其特征在于：所述安装罩（504）与夹具（507）连接处和连杆（506）与夹具（507）连接处以及气缸C（505）与连杆（506）连接处均安装有转轴（509）。
9.基于权利要求1-8任一项所述的一种高精度仪器金属配件环境可靠性试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：待测金属零配件在试验箱（1）内部进行试验，检测开始前先将金属零配件置于托板（201）顶部中间位置，控制机构用来对金属零配件进行夹持并提升，提升达到一定高度后松开对金属零配件的夹持，使得金属零配件自由落体砸至托板（201）的顶部，通过自由落体运动模拟金属零配件在日常使用过程中受到持续性磕碰和机械冲击等情况；
步骤二：在进行试验检测前，对金属零配件表面受力面进行激光扫描，并将数据作为基准数据以方便与后续检测数据进行比对，在完成单次试验后，通过控制机构对金属零配件进行夹持并升高，直至金属零配件高度高于活动板（403）的高度位置，随后通过控制组件控制气缸A（402）的运行，气缸A（402）运行，其动力输出端伸出带动活动板（403）向试验箱（1）内部延伸，同步带动半导体激光器（404）和光电接收器（405）的移动，在移动过程中，半导体激光器（404）发出激光，对金属零配件的受力面进行匀速和全面的扫描，在扫描过程中，光电接收器（405）接收反射的激光信号，并传输至单片机（406）内部，以单片机（406）为核心，配合电子学系统以及激光脉冲计数器原理，对接收到的数据进行测算，并将测算结果与基准数据进行比对，进而对比受力之后金属零配件受力面的表面变化；
步骤三：在单次数据测算完成后，气缸A（402）动力输出端回缩，带动活动板（403）复位，使得夹具（507）与托板（201）之间没有遮挡，方便进行连续检测试验；
步骤四：夹具（507）夹持金属零配件后，通过外部控制组件控制气缸B（501）运行，带动金属零配件的升高，通过对气缸B（501）运行数据的调控，以控制金属零配件的升高高度，达到合适高度后，气缸C（505）动力输出端回缩，通过连杆（506）和转轴（509）带动夹具（507）末端张口变大，进而使得金属零配件自由落体，随后气缸B（501）动力输出端下降，直至夹具（507）贴合至托板（201）表面并位于金属零配件的两侧，随后气缸C（505）动力输出端伸出，通过连杆（506）和转轴（509）带动夹具（507）末端夹持金属零配件，气缸B（501）动力输出端顶出，再重新抛下金属零配件，如此周而复始，方便对金属零配件进行连续的试验检测。
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