CN114993702A - 多工位汽车侧门铰链限位器测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多工位汽车侧门铰链限位器测试台，涉及限位器测试技术领域，包括电机驱动模块、扭矩检测模块、上位机以及运动分析模块；当扭矩检测模块对限位器进行试验时，旋转平台的控制方式由上位机进行控制和调整，以满足各个测试角度和扭矩；限位器的旋拉动作由伺服电机通过减速机及传动主轴实现，限位器在运动过程中产生的力由扭矩传感器采集并上传至上位机；上位机用于根据检测数据绘制相应的角度‑扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况，有效消除间隙及累积误差；运动分析模块对旋转平台进行运动补偿系数分析，实现旋转平台运动速度的自动调控，有效消除间隙及累积误差，提高测试精度。

Description

多工位汽车侧门铰链限位器测试台

技术领域

本发明涉及限位器测试技术领域，具体是多工位汽车侧门铰链限位器测试台。

背景技术

在信息化时代的今天，汽车行业领域发展迅猛，汽车的数量日益增多，交通事故随之增加，对汽车的安全性和可靠性成为人们关注的焦点。而针对汽车零部件的疲劳试验可判断其是否符合国家标准，并淘汰不合格产品，进而使汽车整体的安全性和可靠性提高；

在实际的汽车车身制造过程中，汽车门铰链限位器扭矩不足是很多车企普遍存在的质量问题；铰链限位器扭矩不足容易导致汽车B柱前后门段差明显，水切饰条段差，影响外观及性能；还会导致车门难关闭，限位器工作时产生异响，直接影响客户对整车的评价；但是现有市场上的汽车侧门铰链限位器测试台存在方法复杂、装置笨重、测量工作量大且精度不高的缺点；基于以上不足，本发明提出多工位汽车侧门铰链限位器测试台。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出多工位汽车侧门铰链限位器测试台。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出多工位汽车侧门铰链限位器测试台，包括试验台、电机驱动模块、扭矩检测模块、上位机、运动分析模块以及电机防护模块；

当接收到检测任务数据包时，所述扭矩检测模块用于测试员对限位器位置进行调整以及检测数据采集；具体工作步骤为：

测试员调节旋转平台，使限位器与电机驱动模块同轴，即可开始试验；

启动电机驱动模块中的伺服电机，使与伺服电机同轴连接的旋转平台完成旋转动作或者限位器完成扭矩操作；通过角度传感器对旋转平台旋转过程中的运动角度进行检测，同时通过扭矩传感器对限位器操作过程中的扭矩进行检测；其中限位器的运动角度和旋转平台的运动角度保持一致；重复上述步骤，进行若干次试验；

所述运动分析模块与扭矩检测模块相连接，用于获取检测任务数据包并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析，所述上位机用于根据运动补偿系数WB确定伺服电机的运转频率为YW，并控制频率控制模块切换伺服电机的工作频率至运转频率YW；

所述电机防护模块用于根据伺服电机工作频率的变化情况对伺服电机进行切换损耗系数QS分析，判断是否需要更换新的伺服电机。

进一步地，所述运动分析模块的具体分析步骤为：

当接收到检测任务数据包时，获取对应的设置角度或设置扭矩；

利用公式CS＝G1×a1+N1×a2计算得到目标检测值CS，其中a1、a2为系数因子；G1代表设置角度；N1代表设置扭矩；

获取当前环境信息，将环境温度、湿度、风速以及气压标记为W1、F1、V1以及Q1；将限位器本体温度标记为W2；

利用公式

计算得到旋转平台的运动补偿系数WB，其中g1、g2、g3、g4均为系数因子；所述运动分析模块用于将旋转平台的运动补偿系数WB上传至上位机。

进一步地，旋转平台包括若干个运动速度阈值，每个运动速度阈值对应不同的电机运转频率；数据库内预存有运动补偿系数范围与运动速度阈值的映射关系表。

进一步地，当扭矩检测模块对限位器进行试验时，所述上位机用于将若干个检测任务数据包分发至扭矩检测模块，其中每个检测任务数据包内均设置有旋转平台的控制方式；其中控制方式包括设置角度或设置扭矩。

进一步地，所述电机驱动模块包括伺服电机和减速机；所述电机驱动模块上方连接有扭矩检测模块，所述扭矩检测模块上方连接有试验台，所述试验台上设置有样件安装模块；所述样件安装模块包括旋转平台和安装夹具，通过安装夹具将限位器安装在旋转平台上，所述旋转平台在试验台台面X、Y轴两个方向移动。

进一步地，所述扭矩检测模块包括角度传感器和扭矩传感器，用于将每次试验的检测数据上传至上位机，所述检测数据包括运动角度和对应的扭矩；所述上位机用于根据检测数据绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况。

进一步地，所述电机防护模块的具体分析步骤为：

当伺服电机的工作频率发生变化时，记录频率切换信息；所述频率切换信息包括切换时刻、切换前后伺服电机的最高温度以及经过伺服电机的最大电压值；在试验过程中，统计伺服电机的频率切换次数为C1；

将每次切换时的切换值标记为QHi；将切换值QHi与切换阈值相比较；统计QHi大于切换阈值的次数为P1，当QHi大于切换阈值时，获取QHi与切换阈值的差值并求和得到超越值CZ；

利用公式

计算得到伺服电机的切换损耗系数QS，其中k1、k2、k3均为系数因子；若QS大于损耗阈值，则生成电机防护信号；所述电机防护模块用于将电机防护信号传输至上位机，以提醒测试员更换新的伺服电机。

进一步地，切换值QHi的具体计算过程为：

将每次切换时伺服电机的最高温度标记为WTi，最大电压值标记为Ui；利用公式QHi＝Wi/WG×g5+Ui/UG×g6计算得到切换值QHi，其中g5、g6均为系数因子；WG为温度阈值，UG为电压阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中当扭矩检测模块对限位器进行试验时，旋转平台的控制方式由上位机进行控制和调整，以满足各个测试角度和扭矩；限位器的旋拉动作是由伺服电机通过减速机及传动主轴来实现的，限位器在运动过程中产生的力由扭矩传感器采集并以电信号形式上传至上位机；上位机用于根据检测数据绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况，有效消除间隙及累积误差；

2、本发明中运动分析模块用于获取检测任务数据包并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析；获取对应的设置角度或设置扭矩，计算得到目标检测值CS；结合获取当前环境信息，计算得到旋转平台的运动补偿系数WB；所述上位机用于根据运动补偿系数WB确定伺服电机的运转频率为YW，并通过频率控制模块切换伺服电机的工作频率至运转频率YW；实现旋转平台运动速度的自动调控，有效消除间隙及累积误差，提高测试精度；

3、本发明中电机防护模块用于根据伺服电机工作频率的变化情况对伺服电机进行切换损耗系数分析；结合频率切换前后伺服电机的最高温度以及经过伺服电机的最大电压值计算得到切换值QHi；将切换值QHi与切换阈值相比较，经过相关处理，计算得到切换损耗系数QS；若QS大于损耗阈值，则生成电机防护信号；以提醒测试员更换新的伺服电机，避免伺服电机损耗严重导致烧毁，提高试验安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明多工位汽车侧门铰链限位器测试台的系统框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，多工位汽车侧门铰链限位器测试台，包括电机驱动模块、扭矩检测模块、样件安装模块、上位机、运动分析模块、数据库、云平台、频率控制模块以及电机防护模块；

本实施例中的上位机优选工业PC机，工业PC机负责检测数据的展示、存储及上传至云平台，工业PC机对扭矩检测模块通过试验限位器的扭矩性能后获得的数据提供了统一的展示界面，使用户关心的结果数据能够简洁，清晰的展示；

本发明采用上位机与试验台一体化结构，对限位器角度和扭矩进行检测，并绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，在试验中采用上位机控制，所述上位机用于记录自动记录检测数据、出具数据检测报告，便于用户直观了解；

所述电机驱动模块包括伺服电机和减速机；所述电机驱动模块上方连接有扭矩检测模块，所述扭矩检测模块上方连接有试验台，所述试验台上设置有样件安装模块；所述样件安装模块用于将限位器安装在试验台上；所述样件安装模块包括旋转平台和安装夹具；通过安装夹具将限位器安装在旋转平台上，所述旋转平台可以在试验台台面X、Y轴两个方向移动；

在本实施例中，限位器的旋拉动作是由伺服电机通过减速机及传动主轴来实现的，限位器在运动过程中产生的力由扭矩传感器采集并以电信号形式上传至上位机；

当扭矩检测模块对限位器进行试验时，所述上位机用于将若干个检测任务数据包分发至扭矩检测模块，其中每个检测任务数据包内均设置有旋转平台的控制方式；其中控制方式包括设置角度或设置扭矩，满足各个测试角度和扭矩；

在本实施例中，当接收到检测任务数据包时，所述扭矩检测模块用于测试员对限位器位置进行调整以及检测数据采集；所述扭矩检测模块包括角度传感器和扭矩传感器，具体工作步骤为：

测试员调节旋转平台，使限位器与电机驱动模块同轴，即可开始试验；

启动电机驱动模块中的伺服电机，使与伺服电机同轴连接的旋转平台完成旋转动作(即旋转平台的运动角度达到设置角度)；通过角度传感器对旋转平台旋转过程中的运动角度进行检测，同时通过扭矩传感器对限位器操作过程中的扭矩进行检测；

或者启动电机驱动模块中的伺服电机，使与伺服电机同轴连接的限位器完成扭矩操作(即限位器的扭矩达到设置扭矩)；通过扭矩传感器对限位器操作过程中的扭矩进行检测，同时通过角度传感器对旋转平台旋转过程中的运动角度进行检测；其中限位器的运动角度和旋转平台的运动角度保持一致；

重复上述步骤，进行若干次试验，所述扭矩检测模块用于将每次试验的检测数据上传至上位机，所述检测数据包括运动角度和对应的扭矩；

所述上位机用于根据检测数据绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况，有效消除间隙及累积误差；本发明中试验动作方便灵活，方便用户不同角度，扭矩设定；

所述运动分析模块与扭矩检测模块相连接，用于获取检测任务数据包并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析，具体包括：

当接收到检测任务数据包时，获取对应的设置角度或设置扭矩；利用公式CS＝G1×a1+N1×a2计算得到目标检测值CS，其中a1、a2为系数因子；G1代表设置角度；N1代表设置扭矩；

获取当前环境信息，所述当前环境信息包括环境温湿度、风速、气压以及限位器本体温度；将环境温度、湿度、风速以及气压标记为W1、F1、V1以及Q1；将限位器本体温度标记为W2；

利用公式

计算得到旋转平台的运动补偿系数WB，其中g1、g2、g3、g4均为系数因子；

所述运动分析模块用于将旋转平台的运动补偿系数WB上传至上位机，所述上位机用于根据运动补偿系数WB确定旋转平台的运动速度阈值为VT；其中旋转平台包括若干个运动速度阈值，每个运动速度阈值对应不同的电机运转频率；具体为：

数据库内预存有运动补偿系数范围与运动速度阈值的映射关系表；首先根据运动补偿系数WB确定旋转平台的运动速度阈值为VT；

再根据运动速度阈值VT确定伺服电机的运转频率为YW，数据库内预存有运动速度阈值与运转频率的映射关系表；

所述上位机用于将运转频率YW与伺服电机当前的工作频率相比较，若不一致，则生成切换指令并发送至频率控制模块；所述频率控制模块与电机驱动模块相连接，用于接收到切换指令后切换伺服电机的工作频率至运转频率YW；本发明能够根据试验设定的角度或扭矩，并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析，自动调控旋转平台的运动速度，有效消除间隙及累积误差，提高测试精度；

所述电机防护模块与电机驱动模块相连接，用于根据伺服电机工作频率的变化情况对伺服电机进行切换损耗系数分析，判断是否需要更换新的伺服电机，提高试验安全；具体分析步骤为：

当伺服电机的工作频率发生变化时，记录频率切换信息；其中频率切换信息包括切换时刻、切换前后伺服电机的最高温度以及经过伺服电机的最大电压值；

在试验过程中，统计伺服电机的频率切换次数为C1；将每次切换时伺服电机的最高温度标记为WTi，最大电压值标记为Ui；利用公式QHi＝Wi/WG×g5+Ui/UG×g6计算得到切换值QHi，其中g5、g6均为系数因子；WG为温度阈值，UG为电压阈值；

将切换值QHi与切换阈值相比较，统计QHi大于切换阈值的次数为P1，当QHi大于切换阈值时，获取QHi与切换阈值的差值并求和得到超越值CZ，利用公式

计算得到伺服电机的切换损耗系数QS，其中k1、k2、k3均为系数因子；

将切换损耗系数QS与损耗阈值相比较，若QS大于损耗阈值，则生成电机防护信号；所述电机防护模块用于将电机防护信号传输至上位机，以提醒测试员更换新的伺服电机，避免伺服电机损耗严重导致烧毁，提高试验安全。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

多工位汽车侧门铰链限位器测试台，在工作时，当扭矩检测模块对限位器进行试验时，旋转平台的控制方式由上位机进行控制和调整，以满足各个测试角度和扭矩；当接收到检测任务数据包时，所述扭矩检测模块用于测试员对限位器位置进行调整以及检测数据采集；首先测试员调节旋转平台，使限位器与电机驱动模块同轴，即可开始试验；限位器的旋拉动作是由伺服电机通过减速机及传动主轴来实现的，限位器在运动过程中产生的力由扭矩传感器采集并以电信号形式上传至上位机；所述上位机用于根据检测数据绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况，有效消除间隙及累积误差；

在实验过程中，所述运动分析模块用于获取检测任务数据包并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析；获取对应的设置角度或设置扭矩；利用公式CS＝G1×a1+N1×a2计算得到目标检测值CS，结合获取当前环境信息，计算得到旋转平台的运动补偿系数WB；所述上位机用于根据运动补偿系数WB确定伺服电机的运转频率为YW，并通过频率控制模块切换伺服电机的工作频率至运转频率YW；实现旋转平台运动速度的自动调控，有效消除间隙及累积误差，提高测试精度；

所述电机防护模块用于根据伺服电机工作频率的变化情况对伺服电机进行切换损耗系数分析；结合频率切换前后伺服电机的最高温度以及经过伺服电机的最大电压值计算得到切换值QHi；将切换值QHi与切换阈值相比较，经过相关处理，计算得到切换损耗系数QS；若QS大于损耗阈值，则生成电机防护信号；以提醒测试员更换新的伺服电机，避免伺服电机损耗严重导致烧毁，提高试验安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，包括电机驱动模块、扭矩检测模块、上位机、运动分析模块以及电机防护模块；

当接收到检测任务数据包时，所述扭矩检测模块用于测试员对限位器位置进行调整以及检测数据采集；具体工作步骤为：

测试员调节旋转平台，使限位器与电机驱动模块同轴，即可开始试验；

启动电机驱动模块中的伺服电机，使与伺服电机同轴连接的旋转平台完成旋转动作或者限位器完成扭矩操作；通过角度传感器对旋转平台旋转过程中的运动角度进行检测，同时通过扭矩传感器对限位器操作过程中的扭矩进行检测；其中限位器的运动角度和旋转平台的运动角度保持一致；重复上述步骤，进行若干次试验；

所述运动分析模块与扭矩检测模块相连接，用于获取检测任务数据包并结合当前环境信息对旋转平台进行运动补偿系数分析，所述上位机用于根据运动补偿系数WB确定伺服电机的运转频率为YW，并控制频率控制模块切换伺服电机的工作频率至运转频率YW；

所述电机防护模块用于根据伺服电机工作频率的变化情况对伺服电机进行切换损耗系数QS分析，判断是否需要更换新的伺服电机。

2.根据权利要求1所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，所述运动分析模块的具体分析步骤为：

当接收到检测任务数据包时，获取对应的设置角度或设置扭矩；

利用公式CS＝G1×a1+N1×a2计算得到目标检测值CS，其中a1、a2为系数因子；G1代表设置角度；N1代表设置扭矩；

获取当前环境信息，将环境温度、湿度、风速以及气压标记为W1、F1、V1以及Q1；将限位器本体温度标记为W2；

利用公式

计算得到旋转平台的运动补偿系数WB，其中g1、g2、g3、g4均为系数因子；所述运动分析模块用于将旋转平台的运动补偿系数WB上传至上位机。

3.根据权利要求2所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，旋转平台包括若干个运动速度阈值，每个运动速度阈值对应不同的电机运转频率；数据库内预存有运动补偿系数范围与运动速度阈值的映射关系表。

4.根据权利要求2所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，当扭矩检测模块对限位器进行试验时，所述上位机用于将若干个检测任务数据包分发至扭矩检测模块，其中每个检测任务数据包内均设置有旋转平台的控制方式；其中控制方式包括设置角度或设置扭矩。

5.根据权利要求1所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，所述电机驱动模块包括伺服电机和减速机；所述电机驱动模块上方连接有扭矩检测模块，所述扭矩检测模块上方连接有试验台，所述试验台上设置有样件安装模块；所述样件安装模块包括旋转平台和安装夹具，通过安装夹具将限位器安装在旋转平台上，所述旋转平台在试验台台面X、Y轴两个方向移动。

6.根据权利要求1所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，所述扭矩检测模块包括角度传感器和扭矩传感器，用于将每次试验的检测数据上传至上位机，所述检测数据包括运动角度和对应的扭矩；所述上位机用于根据检测数据绘制相应的角度-扭矩性能曲线图，并进行若干组曲线重合分析，检测出限位器每一次的相关试验情况。

7.根据权利要求2所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，所述电机防护模块的具体分析步骤为：

当伺服电机的工作频率发生变化时，记录频率切换信息；所述频率切换信息包括切换时刻、切换前后伺服电机的最高温度以及经过伺服电机的最大电压值；在试验过程中，统计伺服电机的频率切换次数为C1；

将每次切换时的切换值标记为QHi；将切换值QHi与切换阈值相比较；统计QHi大于切换阈值的次数为P1，当QHi大于切换阈值时，获取QHi与切换阈值的差值并求和得到超越值CZ；

利用公式

计算得到伺服电机的切换损耗系数QS，其中k1、k2、k3均为系数因子；若QS大于损耗阈值，则生成电机防护信号；所述电机防护模块用于将电机防护信号传输至上位机，以提醒测试员更换新的伺服电机。

8.根据权利要求7所述的多工位汽车侧门铰链限位器测试台，其特征在于，切换值QHi的具体计算过程为：

将每次切换时伺服电机的最高温度标记为WTi，最大电压值标记为Ui；利用公式QHi＝Wi/WG×g5+Ui/UG×g6计算得到切换值QHi，其中g5、g6均为系数因子；WG为温度阈值，UG为电压阈值。

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