CN115877114B - 一种电动地脚支撑测试设备及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动地脚支撑测试领域，为了解决传统测试设备无法模拟真实的电动地脚使用情况，提供了一种电动地脚支撑测试设备及测试方法，能够自动模拟地面倾斜角度以及确定合理的保险丝。其中，电动地脚支撑测试设备中的驱动器用于向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力；电流传感器用于采集电动地脚支撑的负载电流，并传送至工控机；工控机用于：根据综合压力检测值与预设承载压力的比较结果，以调整驱动器的输出电流的大小，使得综合压力检测值与设定压力测试值相同，完成电动地脚支撑的测试及确定出保险丝的电流限值。

Description

一种电动地脚支撑测试设备及测试方法

技术领域

本发明属于电动地脚支撑测试领域，尤其涉及一种电动地脚支撑测试设备及测试方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前使用的测试台，可以针对电动地脚支撑的一个支撑腿的垂直方向施加压力，测试电动支撑腿在理想受力情况下的电流以及力矩参数。电动地脚支撑在实际使用中，由于地面无法实现绝对的平整，以导致使用传统测试设备进行电动地脚支撑参数测试时，无法模拟真实的使用情况，从而导致电动地脚支撑的电流参数不符合实际使用时的情况，往往比真实测试值偏小，进一步造成保险丝选用存在不合理的风险，造成保险丝频繁烧毁。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种电动地脚支撑测试设备及测试方法，其可以模拟在地面倾斜状态下，每个电动地脚支撑所对应的负载电流，从而确定出合理的保险丝。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种电动地脚支撑测试设备。

一种电动地脚支撑测试设备，包括：压力盘、支撑杆、磁力驱动机构、压力传感器、驱动器、电流传感器和工控机；所述压力盘上承载有电动地脚支撑；所述电动地脚支撑处于通电状态下；

所述支撑杆与磁力驱动机构相连，所述驱动器用于向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力，进而模拟地面不同倾斜状态；

所述压力传感器设置在压力盘上，用于检测电动地脚支撑所受到的综合压力并传送至工控机；

所述电流传感器用于采集电动地脚支撑的负载电流，并传送至工控机；

所述工控机用于：

在模拟地面不同倾斜状态下，当电动地脚支撑需要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

作为一种实施方式，所述磁力驱动机构包括导轨、滑轨和电磁铁组件；所述导轨和滑轨均为导体；

每个支撑杆与一个滑轨对应连接，每个所述滑轨的两端分别与一个导轨连接；所述导轨设置在电磁铁组件的外围，所述电磁铁组件位于压力盘的下方。

作为一种实施方式，所述驱动器用于向导轨及与导轨连接的滑轨通入电流，以使得滑轨在电磁铁组件所产生的磁场中受力并沿导轨运动，以实现各个支撑杆对电动地脚支撑施加压力的目的。

作为一种实施方式，所述导轨上安装有限位装置，用于限定滑轨在导轨上的运动范围。

作为一种实施方式，所述导轨及电磁铁组件均设置在底板上。

作为一种实施方式，所述底板上还设置有接线柱，所述接线柱的一端与导轨之间电连接，另一端与驱动器的输出端电连接。

作为一种实施方式，所述支撑杆至少为三个。

作为一种实施方式，每个支撑杆与压力盘之间通过万向轴承连接，所述万向轴承为具有锁死功能的万向轴承。

作为一种实施方式，所述电动地脚支撑测试设备还包括顶板，所述顶板与底板之间设置有支柱。

作为一种实施方式，所述驱动器还与强电源模块相连。

本发明的第二个方面提供了一种基于如上述所述的电动地脚支撑测试设备的测试方法。

一种基于如上述所述的电动地脚支撑测试设备的测试方法，该方法在工控机内执行，其包括：

控制驱动器向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力；

获取电动地脚支撑受到的各个支撑杆所产生的综合压力，并与预设承载压力进行比较；同时获取电动地脚支撑的负载电流；

在模拟地面不同倾斜状态下，当电动地脚支撑需要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

作为一种实施方式，在控制驱动器向磁力驱动机构通入电流的过程中，控制驱动器向每个滑轨及其对应的两个导轨通入电流，以使得滑轨在电磁铁产生的磁场中受力并沿导轨运动，以带动各个支撑杆运动，进而对电动地脚支撑施加压力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明利用驱动器向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力，通过安培定理，对被测产品施加压力，进而模拟地面不同倾斜状态，并根据接收的压力参数反馈数据，通过工控机和驱动器实现对压力参数的闭环控制。

（2）本发明的磁力驱动机构包括导轨、滑轨和电磁铁组件，每个支撑杆与一个滑轨对应连接，每个所述滑轨的两端分别与一个导轨连接；所述导轨设置在电磁铁组件的外围，所述电磁铁组件位于压力盘的下方，通过多连杆施加压力，而且连接处采用万向轴承带锁死功能，可以实现模拟地面倾斜角度等实际应用工况；本发明根据实际工况，由控制器控制多连杆施加压力，自动模拟地面倾斜角度，再根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的电动地脚支撑测试设备电气系统连线图；

图2是本发明实施例的电动地脚支撑测试设备机械结构局部图；

图3是本发明实施例的电动地脚支撑测试设备机械结构整体图；

图4是本发明实施例的坐标系的建立；

图5是本发明实施例的受力情况的分析；

图6是本发明实施例的力值与测量值的关系。

其中，1、压力盘；2、支撑杆与压力盘的连接处；3、滑轨；4、导轨；5、电磁铁组件；6、接线柱；7、支撑杆；8、底板；9、顶板；10、支柱；11、电动地脚支撑；12、条形孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供了一种电动地脚支撑测试设备，包括：压力盘、支撑杆、磁力驱动机构、压力传感器、驱动器、电流传感器和工控机；所述压力盘上承载有电动地脚支撑；

所述支撑杆与磁力驱动机构相连，所述驱动器用于向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力，以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力，进而模拟地面不同倾斜状态；

所述压力传感器设置在压力盘上，用于检测电动地脚支撑所受到的综合压力并传送至工控机；

所述电流传感器用于采集电动地脚支撑的负载电流，并传送至工控机；

所述工控机用于：

在模拟地面不同倾斜状态下，当电动地脚支撑需要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

具体地，所述驱动器还与强电源模块相连。

其中，强电电源模块采用直流输出电源模块。

图1中，工控机和压力传感器和控制电电源模块相连，控制电电源模块使用直流24VDC电源，可以为工控机和压力传感器提供供电，同时为驱动器提供控制回路供电（辅助供电）。

工控机按实际测试需求，设定参数，通过USB线与驱动器完成通讯，驱动器按制定要求，分别向磁力驱动机构输出相应电流值，以分别控制第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆向压力盘的方向施加相应驱动力。

电流传感器采集的电动地脚支撑的负载电流传送至工控机内进行处理；其中，电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出。本领域技术人员可根据实际情况来具体选择电流传感器的类型，比如采用霍尔电流传感器，来测量电动地脚支撑的负载电流。

在本实施例中，如图2所示，所述磁力驱动机构包括导轨4、滑轨3和电磁铁组件5；所述导轨4和滑轨3均为导体；

每个支撑杆7与一个滑轨3对应连接，每个所述滑轨3的两端分别与一个导轨4连接；所述导轨4设置在电磁铁组件5的外围，所述电磁铁组件5位于压力盘1的下方。

其中，所述驱动器用于向导轨4及与导轨4连接的滑轨3通入电流，以使得滑轨3在电磁铁组件所产生的磁场中受力并沿导轨运动，以实现各个支撑杆对电动地脚支撑施加压力的目的。

在一个或多个实施例中，所述导轨4上安装有限位装置，用于限定滑轨3在导轨4上的运动范围。其中，在本实施例中，如图3所示，限位装置为设置在导轨4上的条形孔12，这样滑轨3只能沿着导轨4上的条形孔12的方向，沿着导轨方向运动，不会从侧面滑出脱离。从图3中可看出，电动地脚支撑11设置在压力盘1上。图3中所示的电动地脚支撑测试设备还包括顶板9，所述顶板9与底板8之间设置有支柱10。

限位装置用于确保滑轨能够紧贴导轨，并且不会从导轨侧面滑出，限定其运动范围，仅能沿导轨方向运动，并且在电磁铁组件所产生的磁场中，滑轨受到的磁场力的方向一定沿导轨竖直向上。同时，保证滑轨与导轨之间接触良好，降低阻抗。

其中，所述导轨4及电磁铁组件5均设置在底板8上。

具体地，所述底板8上还设置有接线柱6，所述接线柱6的一端与导轨之间电连接，另一端与驱动器的输出端电连接。

接线柱6上接入从驱动器输出的直流电，电流按图2中箭头方向所示，流过导轨4和滑轨3形成闭环回路。

滑轨3和导轨4的下方具有强磁电磁铁，根据安培定律，通电导体在磁场中受力，且F=BIL。

在具体实施过程中，所述支撑杆7至少为三个。

其中，每个支撑杆7与压力盘1之间通过万向轴承连接。支撑杆7与压力盘1的连接处2设置有万向轴承。

由于三个支撑杆之间是相互独立的，可以独立沿导轨方向运动，并且支撑杆和压力盘之间通过万向轴承连接，其中，万向轴承为具有锁死功能的万向轴承。所以压力盘可以根据测试需要，调整角度。

此处需要说的是，图2和图3只是给出了电动地脚支撑测试设备的机械结构示意图，其中，压力传感器、驱动器、电流传感器和工控机这些电子元件均未在图2和图3中画出，本领域技术人员可根据具体选择的这些电子元件的型号来给出这些元件的具体连接关系。

由于磁力驱动机构通电后产生相应磁力，磁力推动滑轨沿导轨运动，进而滑轨带动支撑杆向压力盘方向产生压力。其中，支撑杆向压力盘方向产生的压力，计算过程如下：

三根支撑杆与压力盘接触点为A、B、C，三角形ABC为等边三角形，坐标系{O}建立在等边三角形的中心，也即内切圆的圆心处，Y轴指向A点，X轴正方向在C点侧。可得各点坐标值如下：

参照图5，在计算支撑杆向压力盘方向所产生的压力的过程中，采用的是压力盘向上给出与水平面成特定角度（本例中符号为）支撑力的方法。该特定角度/>的转动轴线实际上是经过坐标系{O}的原点（本例中符号为O）；将该轴线抽象为任意从O点发出，通过压力盘平面的射线，如图5中的射线OM，此任意的射线方向与坐标系{O}的固定X轴方向的夹角，在本例中命名为/>角。在关于/>、/>的说明中，还需要一个有关该角正负号的说明，在本例中采用惯用的右手定则方法即右手大拇指指向转轴射线方向，四指握住缠绕的方向即为正值，其中，角度/>的转轴为射线OM，角度/>的转轴为坐标系{O}的Z轴。

倾斜后，由于中心O点与电动地脚支撑轴线共线，因此电动地脚支撑底面边缘与压力盘平面的接触点在电动地脚支撑轴线的垂直线上，如图4的(x,y)点也称为力点。

在此坐标系及受力定义中，三个滑轨所需提供的力值公式为：

式中：

分别为三个支撑杆需要向上提供的力值；

为被测电动地脚支撑所需要承受的设备压力；

为被测电动地脚支撑底面圆的半径；

为被测电动地脚支撑所接触地面的倾角；

为三角形ABC倾角所绕的轴在坐标系{O}中的角度，取值范围为/>；

为等边三角形ABC的边长；

为用于取正负号的系数，其中，/>取值方法如下：

由旋转轴所在的角度可以得到接触点在ABC平面上的象限，并确定系数的值如下：

由以上公式，可以给定所需触点的方位、接触面的倾角/>，运用上述公式，计算三根支撑杆所需的支撑杆推力/>，对滑轨的通电电流进行调整。

其中部分量值的推导过程如下：

由图5可知，在坐标系{O}中，旋转轴的直线方程为：

力值大小与被测电动地脚支撑所需的试验设备重量相关，值的大小如下：

如图6所示，为垂直于旋转轴视角的受力分析图，可以求得，

上式中符号取自受力分析图，物理含义如下：

：坐标原点到电动地脚支撑与压力盘接触点之间的距离，即原点到力点的距离；

：从电磁铁组件上读取到的力值；

：电磁铁组件所产生的磁力在底板垂直方向上的分力；

：为根据牛顿第三运动定律（相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等方向相反，作用在同一条直线上）得出的，垂直于力点接触面的作用力。

同理，可利用上述三角形ABC平面上建立坐标系，力点，来计算三个支点的受力情况；

将力点受到的力值平移到坐标系原点处，会在力值的基础上附加一个力偶矩M。

分析图6，可知，力偶矩M的方向垂直于O点到力点(x,y)的连线；

等边三角形的顶点ABC到旋转轴直线的距离为：

力偶矩加在各点上的附加力值为：

上式中，。

本实施例利用驱动器用于向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力，通过安培定理，对被测产品施加压力，并根据接收的压力参数反馈数据，通过工控机和驱动器实现对压力参数的闭环控制来模拟地面倾斜状态。

本实施例的上述一个电动地脚支撑测试设备能够模拟一个电动地脚的实际使用情况，四个电动地脚支撑测试设备能够同时模拟四个电动地脚的实际使用情况，从而确定出对应保险丝的电流限值。

实施例二

本实施例提供了一种基于如上述所述的电动地脚支撑测试设备的测试方法，包括：

步骤1：控制驱动器向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力；

步骤2：获取电动地脚支撑受到的各个支撑杆所产生的综合压力，并与预设承载压力进行比较；同时获取电动地脚支撑的负载电流；

步骤3：在模拟地面不同倾斜状态下，当电动地脚支撑需要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

在步骤1中，在控制驱动器向磁力驱动机构通入电流的过程中，控制驱动器向每个滑轨及其对应的两个导轨通入电流，以使得滑轨在电磁铁产生的磁场中受力并沿导轨运动，以带动各个支撑杆运动，进而对电动地脚支撑施加压力。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种电动地脚支撑测试设备，其特征在于，包括：压力盘、支撑杆、磁力驱动机构、压力传感器、驱动器、电流传感器和工控机；所述压力盘上承载有电动地脚支撑；

所述支撑杆与磁力驱动机构相连，所述驱动器用于向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力，进而模拟地面不同倾斜状态；

所述压力传感器设置在压力盘上，用于检测电动地脚支撑所受到的综合压力并传送至工控机；

所述电流传感器用于采集电动地脚支撑的负载电流，并传送至工控机；

所述工控机用于：

在模拟地面不同倾斜状态下，当电动地脚支撑需要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值；

所述磁力驱动机构包括导轨、滑轨和电磁铁组件；所述导轨和滑轨均为导体；

每个支撑杆与一个滑轨对应连接，每个所述滑轨的两端分别与一个导轨连接；所述导轨设置在电磁铁组件的外围，所述电磁铁组件位于压力盘的下方；

所述驱动器用于向导轨及与导轨连接的滑轨通入电流，以使得滑轨在电磁铁组件所产生的磁场中受力并沿导轨运动。

2.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述导轨上安装有限位装置。

3.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述导轨及电磁铁组件均设置在底板上。

4.如权利要求3所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述底板上还设置有接线柱，所述接线柱的一端与导轨之间电连接，另一端与驱动器的输出端电连接。

5.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述支撑杆至少为三个。

6.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，每个支撑杆与压力盘之间通过万向轴承连接。

7.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述电动地脚支撑测试设备还包括顶板，所述顶板与底板之间设置有支柱。

8.如权利要求1所述的电动地脚支撑测试设备，其特征在于，所述驱动器还与强电源模块相连。

9.一种电动地脚支撑测试方法，其特征在于，所述电动地脚支撑测试方法基于如权利要求1-8中任一项所述的电动地脚支撑测试设备，其中，所述电动地脚支撑测试方法在工控机内执行，包括：

控制驱动器向磁力驱动机构通入电流，使得磁力驱动机构产生相应磁力以控制支撑杆向压力盘的方向产生压力；

获取电动地脚支撑受到的各个支撑杆所产生的综合压力，并与预设承载压力进行比较；同时获取电动地脚支撑的负载电流；

在模拟地面不同倾斜状态下，当需电动地脚支撑要满足设定压力测试值时，计算驱动器各回路需要输出的电流参数，并控制驱动器输出；同时，根据接收到的综合压力检测值来调整驱动器输出电流，使综合压力检测值与设定压力测试值一致，形成闭环控制；

在模拟地面不同倾斜状态的过程中，根据电动地脚支撑的负载电流的变化情况，得到负载电流的峰值，从而确定出保险丝的电流限值。

10.如权利要求9所述的电动地脚支撑测试方法，其特征在于，在控制驱动器向磁力驱动机构通入电流的过程中，控制驱动器向每个滑轨及其对应的两个导轨通入电流，以使得滑轨在电磁铁产生的磁场中受力并沿导轨运动，以带动各个支撑杆运动，进而对电动地脚支撑施加压力。