CN201402206Y - 一种智能循环跌落试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能循环跌落试验装置。跌落板安装在机架下部，伺服电机和减速机连接，跌落导轨的上下端连接两个同步带轮，减速机与同步带轮连接，滑块固定在皮带上沿跌落导轨上下移动，滑台与滑块连接，A轴伺服电机与A轴转台连接，A轴转台与C轴转台连接，C轴转台一端连接C轴伺服电机，C轴转台另端连接机械手，机械手置被测对象，直线气缸与回转气缸连接，回转气缸与翻转机械手连接，装置连接气路控制回路，控制电路与函数库连接，函数库与控制计算机连接。结构简单，体积小，操作简便，自动化程度高，在无人值守的状况下自动进行循环测试，结果进行自动记录，待测样品损坏情况下自动判断，并且停止测试的一种智能循环跌落试验装置。

Description

一种智能循环跌落试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种物体进行跌落破坏试验的装置，具体涉及是一种智能循环跌落试验装置。

背景技术

跌落试验是环境试验的一项重要内容之一，目前各种手持设备越来越多，包括手机、PDA、对讲机、手持GPS等等，而且由于这些设备越来越轻薄，所以在使用过程中更加容易由于跌落引起故障和损坏，所以跌落试验是产品环境试验的非常重要的指标，常见的有人工测量、箱式循环跌落试验装置、半自动跌落试验装置。

人工测量的缺点在于待测设备在空间的稳定性差，而且跌落的角度无法调整，另外人工操作失误会导致测量结果的不确定性，导致试验失败，对于劳动者，劳动强度大，工作内容枯燥，很容易引起测量者的各种职业病。

箱式循环跌落试验装置的缺点是在跌落开始时为滑落，不是自由跌落，与国家标准中的自由落体跌落是不相符的，其试验的精度不高；其次，由于任何一次跌落时的待测样品的姿态是随机的，这样导致测量的模糊性，也就是无法确认在什么状态对待测设备的损坏最大，也就是试验是不可重复的，而且进行不同高度的跌落试验，必须更换箱体才能进行试验；在跌落的过程中可以对跌落的次数进行计数，但是在中间无法停止，也就是无法判断在多少次试验后待测设备会损坏，最后的判断也需要人工来判断，自动化程度低。

半自动跌落试验装置模拟了手机自由跌落的状态，但是由于导轨的阻力为了到达一定的速度，必须提高整个设备的高度，导致整个系统体积太大，另外由于夹具只有有限的几个真空吸盘或者气爪，所以可以调节的角度是非常的有限的，虽然可重复性比前面的系统好一些，但是没有从根本上解决问题，而且该系统也是必须需要人工值守，如果进行多次循环试验，劳动强度也是很大的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，体积小，操作简便，自动化程度高，可以在无人值守的状况下自动进行循环测试，并对测量的结果进行自动的记录，当出现待测样品损坏的情况下自动判断，并且停止测试的一种智能循环跌落试验装置。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：由智能跌落试验台，气路控制回路，控制电路和软件组成，特殊之处在于跌落试验台包括机架呈方形框架结构，跌落板水平安装在机架的框架下部，跌落板四周设置有四个挡板并与复位气缸构成复位机构，直线Z轴伺服电机和减速机连接，跌落板一端连接有跌落缓冲装置，跌落导轨的上下端分别连接两个同步带轮，减速机通过法兰与同步带轮连接，同步带轮置有封闭皮带，滑块固定在皮带上沿跌落导轨上下移动，跌落导轨的支架与机架连接，滑台与滑块连接，A轴伺服电机与A轴转台连接，A轴转台通过A轴联轴器与C轴转台连接，C轴转台的一端连接有C轴伺服电机，C轴转台的另一端通过C轴联轴器连接有拾取机械手，拾取机械手置有被测对象，机架左侧连接直线气缸，直线气缸与回转气缸连接，回转气缸与翻转机械手连接，摄像头与机架连接，跌落板另一端连接有复位气缸；

所述气路控制回路包括一个气源压缩机，气源压缩机压缩的气体分别通过开合电磁阀送入到拾取机械手气缸、翻转机械手气缸、回转气缸、直线气缸、复位气缸中；

所述控制电路的三相电源输入端与接线端子连接，接线端子输出端连接到电机上，电机轴上连接编码器，编码器通过编码器连线与驱动器连接，驱动器与转接板连接，转接板的D4-1脚、D3-1脚连接+12～24V直流电源，D4-2脚、D3-2脚连接+5V直流电源，P62转接板通过电缆与MPC08卡连接，MPC08卡安装在控制计算机上。

本实用新型与现有技术相比具有结构简单，体积小，操作简便，自动化程度高，可以在无人值守的状况下自动进行循环测试，并对测量的结果进行自动的记录，当出现待测样品损坏的情况下自动判断，并且停止测试的一种智能循环跌落试验装置。

其特点如下：

1.通过一套角度调整机构，可使待测件可从任意角度跌落。

2、在下落过程中，利用伺服电机加速运动，在较短的高度内达到更高的速度，从而大大减小了设备的尺寸，可以实现不同的速度控制并满足多种高度跌落测试的要求。

3、通过一套复位系统与夹持机构可以调整跌落后的待测件到初始状态，并自动拾取。

4、通过机器视觉系统对跌落后的待测件的位置状态进行判断，控制复位系统与夹持机构进行相应的操作，同时可自动识别待测件是否损坏。

5.通过多种减速系统避免夹持机构等活动部件以过高的速度冲击造成损坏。

附图说明

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图1回转轴结构示意图；

图4为图1的气、电路控制回路原理框图；

图5为图1的气路控制回路原理框图；

图6为图1的电路连接框图；

图7为控制电路的电路连接原理图。

具体实施方式

附图为本实用新型的具体实施例。

下面结合附图对本实用新型的内容作进一步说明：

参照图1～3所示，由智能跌落试验台，气路控制回路，控制电路和软件组成，跌落试验台包括机架1呈方形框架结构，跌落板13水平安装在机架1框架下部，跌落板13四周设置有四个挡板并与复位气缸12构成复位机构，直线Z轴伺服电机17和减速机18连接，跌落板13一端连接有跌落缓冲装置16，跌落导轨4的上下端分别连接两个同步带轮，减速机18通过法兰30与同步带轮5连接，同步带轮5置有封闭皮带，滑块40固定在皮带上沿跌落导轨4上下移动，跌落导轨4的支架与机架1连接，滑台2与滑块40连接，A轴伺服电机3与A轴转台6连接，A轴转台6通过A轴联轴器29与C轴转台8连接，C轴转台8的一端连接有C轴伺服电机7，C轴转台8的另一端通过C轴联轴器28连接有拾取机械手14，拾取机械手14置有被测对象15，机架1左侧连接直线气缸11，直线气缸11与回转气缸10连接，回转气缸10与翻转机械手9连接，摄像头41与机架1连接，跌落板13另一端连接有复位气缸12；

所述气路控制回路包括一个气源压缩机，气源压缩机压缩的气体分别通过开合电磁阀送入到拾取机械手气缸14、翻转机械手气缸9、回转气缸10、直线气缸11、复位气缸12中；

所述控制电路的三相电源19输入端与接线端子连接，接线端子输出端连接到电机21上，电机21轴上连接编码器，编码器通过编码器连线与驱动器20连接，驱动器20与转接板22连接，转接板22的D4-1脚、D3-1脚连接+12～24V直流电源23，D4-2脚、D3-2脚连接+5V直流电源24，P62转接板22通过电缆与MPC08卡25连接，MPC08卡25安装在控制计算机27上。

所述A轴转台6与C轴转台8的回转轴轴线的转动角度为0°～360°。

所述翻转机械手9和拾取机械手14为180°张开手指的双手指机械手。

参照图4所示，一种智能循环跌落试验装置，由气动系统31、机械系统33、视觉系统35和控制系统37组成，其中控制系统37包括有电磁阀37-1、电机控制器37-2、图像采集37-3、电源系统37-4、系统软件37-5。

气动系统31通过电磁阀37-1进行气动控制32。

机械系统33通过电机控制器37-2进行电气控制34。

本装置除安装有气动系统31、机械系统33、控制系统37外，还可安装一个视觉系统35，通过图像采集37-3产生视觉信号36。

电源系统37-4为系统提供电源。

系统软件37-5主要是运行在主控计算机上的软件，由整个系统硬件平台的控制软件、数据分析软件、视觉图像识别软件及其他附加功能模块组成。

参照图5所示，控制气路包括气源处理元件38连接气路压力调定元件39。气路压力调定元件39分别连接有拾取机械手开合电磁阀14、翻转机械手开合电磁阀9、回转气缸运动电磁阀10、直线气缸运动控制电磁阀11、复位气缸运动电磁阀12，并为其提供气源。

图6所示，控制计算机27与运动控制卡26连接，运动控制卡26与驱动器20连接，驱动器20与电机21连接。

参照图7所示，控制回路主要由伺服电机21、驱动器20、运动控制卡26、控制计算机27、连接电缆、电源系统及相应的控制软件模块组成，其中三相电源19输入端与接线端子连接，接线端子输出端连接到电机21上，电机21轴上连接编码器，编码器通过编码器连线与驱动器20连接，驱动器20与转接板22连接，转接板22的D4-1脚、D3-1脚连接+12～24V直流电源23，D4-2脚、D3-2脚连接+5V直流电源24，P62转接板22通过电缆与MPC08卡25连接，MPC08卡25安装在控制计算机27上，计算机27中的相关软件通过函数库26来操作MPC08卡25的运动控制。

运动控制卡选用Leetro MPC08运动控制卡，该运动控制卡是一款经济型四轴运动控制器，配备功能强大、内容丰富的运动函数库，为用户提供基于PC的通用运动控制开发平台。MPC08在插补算法和运动函数的执行，提高了插补精度、插补速度和控制实时性。MPC08设有四路编码器反馈输入接口，16路通用光电耦合输入，16路通用光电耦合输出。每轴都带有原点、减速和限位开关等接口，可输出脉冲/方向或双脉冲信号，脉冲输出最大频率为2M Hz，编码器最高脉冲输入频率2M Hz，并支持梯形加减速、运动中变速、多轴直线插补等功能，完全可以满足本系统的需要，且具有性价比。

动态工作原理

1、通过系统软件设置被测对象跌落参数。包括跌落角度、速度、跌落次数等参数。

2、放置被测对象15，使测试系统识别记忆被测对象15归整位置(标准状态)、试验前外形图像等信息。

3、启动跌落测试。

4、第一次跌落。

5、通过复位机构复位被测对象15至归整位置，此时被测对象可能与标准状态相差90度，正反面也可能翻转(如手机屏朝下还是屏朝上)。

6、通过识别系统识别被测对象15是否彻底摔碎，如果没有摔碎则识别平面角度，调整并控制夹持机构拣起被测对象，然后提升至翻转架构的高度。

7、通过识别系统识别被测对象是否摔坏，如果没有摔坏则判断是否需要翻转。

8、如果需要，通过翻转机构翻转被测对象15。

9、将被测对象15继续提升至设定高度，重复跌落试验。

动态操作过程

准备工作：

1、把15的正面向上且处于规整位置后在放跌落板13上，摄像头这时拍照，保存被测对象15正面的图像模板A；

2、把被测对象15的反面向上且处于规整位置后放在跌落板13上，摄像头这时拍照，保存被测对象15反面的图像模板B；

3、设置跌落的角度，速度，次数等参数；

运行过程：

1、复位被测物动作：被测对象15放在跌落板13上后，复位机构将被测对象15推挡至拾取机械手14的正下方；

2、拍照、识别过程：摄像头拍照，获取的图片和之前的图像模板A，图像模板B进行比较，判断被测物是否损坏，判断正反，判断偏转角度；

3、调整被测物偏转角度：如果拍照识别后，被测物存在角度的偏转，夹持机构抓取被测对象15并调整其姿态至规整姿态；

4、翻转动作：如果图片和模板B匹配，夹持机构抓取被测对象15，夹持机构升起使得被测对象15同翻转机械手9位于同一水平线上；直线气缸11前伸，使得翻转机械手9靠近被测对象15；翻转机械手9夹住被测对象15；拾取机械手14打开；回转气缸10翻转；拾取机械手14夹住被测对象15；翻转机械手9松开；直线气缸11缩回，翻转完毕。

5、跌落动作：夹持机构携带被测对象升至跌落导轨4的原点，到达原点后，A轴伺服电机3和C轴伺服电机7按照设置好的参数进行偏转，滑台2以设置好的速度参数向下滑动，等到滑台2和缓冲装置16接触时拾取机械手14张开，待被测对象跌落至跌落板13上，跌落动作完毕。

6、停止并报警：摄像头拍照获取的图像无法和保存的两个模板进行匹配时，软件报警提示损坏。

Claims (3)

1、一种智能循环跌落试验装置，由智能跌落试验台，气路控制回路，控制电路和软件组成，其特征在于所述跌落试验台包括机架(1)呈方形框架结构，跌落板(13)水平安装在机架(1)的框架(1)下部，跌落板(13)四周设置有四个挡板，直线Z轴伺服电机(17)和减速机(18)连接，跌落板(13)一端连接有跌落缓冲装置(16)，跌落导轨(4)的上下端分别连接两个同步带轮(5)，减速机(18)通过法兰(30)与同步带轮(5)连接，同步带轮(5)置有封闭皮带，滑块(40)固定在皮带上沿跌落导轨(4)上下移动，跌落导轨(4)的支架与机架(1)连接，上，滑台(2)与滑块(40)连接，A轴伺服电机(3)与A轴转台(6)连接，A轴转台(6)通过A轴联轴器(29)与C轴转台(8)连接，C轴转台(8)的一端连接有C轴伺服电机(7)，C轴转台(8)的另一端通过C轴联轴器(28)连接有拾取机械手(14)，拾取机械手(14)置有被测对象(15)，机架(1)左侧连接直线气缸(11)，直线气缸(11)与回转气缸(10)连接，回转气缸(10)与翻转机械手(9)连接，摄像头(41)与机架(1)连接，跌落板(13)另一端连接有复位气缸(12)；

所述气路控制回路包括一个气源压缩机，气源压缩机压缩的气体分别通过开合电磁阀送入到拾取机械手气缸(14)、翻转机械手气缸(9)、回转气缸(10)、直线气缸(11)、复位气缸(12)；

所述控制电路的三相电源(19)输入端与接线端子连接，接线端子输出端连接到电机(21)上，电机(21)轴上连接编码器，编码器通过编码器连线与驱动器(20)连接，驱动器(20)与P62转接板(22)连接，P62转接板(22)的D4-1脚、D3-1脚连接+12~24V直流电源(23)，D4-2脚、D3-2脚连接+5V直流电源(24)，P62转接板(22)通过电缆与MPC08卡(25)连接，MPC08卡(25)安装在控制计算机(27)上。

2、根据权利要求1所述的一种智能循环跌落试验装置，其特征在于所述A轴转台(6)与C轴转台(8)的回转轴轴线的转动角度为0°～360°。

3、根据权利要求1所述的一种智能循环跌落试验装置，其特征在于所述翻转机械手(9)和拾取机械手(14)为180°张开手指的双手指机械手。

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