專利名稱:靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種加速度測(cè)試裝置,尤其是一種用于測(cè)試交通工具 的靜、動(dòng)態(tài)加速度的測(cè)試裝置。
背景技術(shù):
隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展,汽車保有量迅猛增加而車輛制動(dòng)性能 的優(yōu)劣直接影響到行車安全,因而以加速度傳感器為主要檢測(cè)元件而 研制生產(chǎn)的便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀(簡(jiǎn)稱路試儀)便應(yīng)運(yùn)而生,并普 及使用。但由于便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀屬?gòu)?qiáng)制檢定的產(chǎn)品,因此與之 相應(yīng)的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置就必不可少,它可滿足路試儀生產(chǎn)、 日常維護(hù)校準(zhǔn)和年檢校準(zhǔn)的需要。
目前,對(duì)加速度傳感器的標(biāo)定均采用標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái),用標(biāo)準(zhǔn)加速度 傳感器進(jìn)行比對(duì)的校準(zhǔn)方法,而這種辦法對(duì)制動(dòng)性能測(cè)試性質(zhì)上尚有 較大差距。
根據(jù)最新實(shí)施的中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《便攜式制動(dòng)
性能測(cè)試儀》GA/T485-2004中的規(guī)定,對(duì)于便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀 必須包含有靜態(tài)加速度測(cè)試、離心加速度測(cè)試,示值重復(fù)性誤差測(cè)試、 鑒別力閾測(cè)試和零位漂移等參數(shù)的測(cè)試。
因此,研制開發(fā)的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置必須能夠提供靜態(tài)和 動(dòng)態(tài)兩種測(cè)量方式。即運(yùn)用重力加速度在不同傾角上的分量進(jìn)行靜態(tài)
測(cè)試,又可利用勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的向心力加速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置, 該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測(cè)手段,安裝方便,檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單快速, 自動(dòng)化程度高,能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量精度要求,并可對(duì)測(cè)試結(jié) 果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,存儲(chǔ),査詢和打印報(bào)告。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,包括計(jì)算機(jī),運(yùn)動(dòng)控制器,靜態(tài) 加速度發(fā)生器,動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀,其特點(diǎn) 是靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī),光電編碼器,角度平臺(tái)構(gòu)成; 動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成;
計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)狀態(tài)后,向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn) 動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)
在靜態(tài)角度測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋 轉(zhuǎn),光電編碼器得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī),最 終在步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器的共同作用下,狀態(tài)達(dá)到所要求的角度; 在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀周期性的取得當(dāng)前加速度傳感 器的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào),無(wú)線信號(hào)接受器 接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù) 據(jù),當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,存儲(chǔ)或打印處理;
在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī),伺服電 機(jī)通過(guò)自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)所設(shè) 定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng);在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀周 期性的取得當(dāng)前加速度傳感器的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器 發(fā)射信號(hào),無(wú)線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī),計(jì) 算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù),當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算, 存儲(chǔ)或打印處理。
靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架,轉(zhuǎn)軸,軸承,安裝板,角度 轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承安裝在角度支架的上端,轉(zhuǎn)軸兩端伸出處分別連 接步進(jìn)電機(jī)的出軸和光電編碼器輸入軸,且步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器分 別由安裝板固定在角度支架的兩側(cè);角度轉(zhuǎn)臺(tái)上面放置便攜式制動(dòng)性 能測(cè)試儀中的加速度傳感器。
動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板,直角齒輪,固定座,傳動(dòng)軸,軸 承,直角聯(lián)接板,伺服電機(jī)由直角聯(lián)接板固定在底板下面,輸出軸通 過(guò)一對(duì)嚙合的直角齒輪與傳動(dòng)軸相連接,傳動(dòng)軸通過(guò)軸承安裝在固定 座內(nèi),其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái),轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上面放置便攜式制動(dòng)性
能測(cè)試儀。
步進(jìn)電機(jī)的分辨率為0.036° ;光電編碼器的分辨率為0.025° 。 本發(fā)明的有益效果是-
本發(fā)明能按照中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T485-2004的要求為便攜式制動(dòng) 性能測(cè)試儀進(jìn)行出廠檢定和計(jì)量部門的要求的年度校準(zhǔn)提供精確、合 格、可靠的測(cè)量裝置,它可以對(duì)加速度傳感器的基本誤差、重復(fù)性誤
差,鑒別力閾以及零位漂移進(jìn)行有效標(biāo)定,確保制動(dòng)測(cè)試測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn) 確、可靠、可信。
該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測(cè)手段,安裝方便,檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn) 單快速,自動(dòng)化程度高,能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量精度要求,并可 對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,存儲(chǔ),查詢和打印報(bào)告。
圖l是加速度測(cè)試原理圖2是本發(fā)明的原理方框圖3是靜態(tài)加速度發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖4是動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的靜態(tài)測(cè)試原理
由于在傳感器水平靜止時(shí),相對(duì)于地面其測(cè)得的加速度值為0g。 當(dāng)傳感器傾斜放置時(shí),傳感器的輸出為重力加速度沿傳感器測(cè)量軸上 的分量,即加速度傳感器的輸出與傾斜角正弦函數(shù)關(guān)系。利用這一原 理,我們可以通過(guò)改變加速度傳感器測(cè)量軸與水平的夾角來(lái)獲得標(biāo)準(zhǔn) 的加速度值。根據(jù)《便攜式制動(dòng)測(cè)試儀》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,分別選用
士90度內(nèi)的八個(gè)測(cè)試點(diǎn),即士30度、±45度、±60度、±90度為 測(cè)試點(diǎn),通過(guò)獲取傳感器在這八個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)輸出取得其測(cè)量值,在和 其對(duì)應(yīng)的理論加速度值進(jìn)行比較,對(duì)其測(cè)量精確度進(jìn)行判定。
測(cè)試?yán)碚摽梢钥闯鋈绾潍@得準(zhǔn)確的標(biāo)定角度是我們獲得標(biāo)準(zhǔn)加 速度值的關(guān)鍵。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),加速度傳感器測(cè)量的基本誤差要求為士2 %,故對(duì)角度測(cè)量的基本誤差要求應(yīng)在±0.5%以內(nèi),其中對(duì)30度點(diǎn)
要求最嚴(yán),即傾斜角基本誤差要求應(yīng)在小于0. 15° ,并以此值作為 全行程的各點(diǎn)精度要求。在水平和測(cè)試平臺(tái)穩(wěn)定的情況下,角度的精 確獲得是通過(guò)由電腦控制的步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器實(shí)現(xiàn)的。我們選用 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是10000步/360° (分辨率為0.036° );光電編碼 器為14400脈沖/360° (分辨力為0.025° )。因而,在步進(jìn)電機(jī)和 編碼器的共同作用下,由電腦控制的電機(jī)運(yùn)動(dòng)是完全可以實(shí)現(xiàn)傾斜角 的基本誤差小于O. 15°的要求的。 本發(fā)明的動(dòng)態(tài)測(cè)試原理
靜態(tài)測(cè)試只能實(shí)現(xiàn)傳感器在靜止?fàn)顟B(tài)下的土lg的加速度測(cè)量, 因而開發(fā)出相應(yīng)的模擬汽車路試時(shí)動(dòng)態(tài)加速和制動(dòng)減速似的動(dòng)態(tài)校 驗(yàn)裝置來(lái)檢測(cè)傳感器在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下能否正常工作是十分必要的。
物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有向心力作用在物體上,產(chǎn)生一定的向心加 速度,所以制作出一個(gè)能夠精確控制轉(zhuǎn)速的平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試的關(guān) 鍵。
《便攜式制動(dòng)測(cè)試儀》行標(biāo)的要求在動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)應(yīng)能夠測(cè)量加速 度傳感器在士lg、 土1.25g、 士1.5g、 士1.75g、 ±2g時(shí)的基本誤差 和鑒別力閾的測(cè)量。其中鑒別力閾是指當(dāng)加速度標(biāo)定值在9.81時(shí), 正負(fù)變化0. 05m/s2時(shí),傳感器測(cè)量值有否相應(yīng)的明顯變化。
在物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有向心力作用在物體上,產(chǎn)生一定的向心 加速度(圖1所示)。利用這個(gè)原理,通過(guò)把傳感器安放在水平的轉(zhuǎn) 盤上,通過(guò)電機(jī)控制轉(zhuǎn)盤按照一定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)就能產(chǎn)生一定的向心力 作用在傳感器的測(cè)量元件上,從而獲得相應(yīng)的反映加速度值的信號(hào)輸
出。
如圖2所示,本發(fā)明的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,包括計(jì)算機(jī), 運(yùn)動(dòng)控制器,靜態(tài)加速度發(fā)生器,動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器,便攜式制動(dòng)性 能測(cè)試儀15。
靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)l,光電編碼器2,角度平臺(tái) 4構(gòu)成;動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)8,轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14構(gòu)成。
計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)狀態(tài)后,向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn) 動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)-
在靜態(tài)角度測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)1進(jìn)行旋 轉(zhuǎn),光電編碼器2得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī), 最終在步進(jìn)電機(jī)1和光電編碼器2的共同作用下,狀態(tài)達(dá)到所要求的 角度;在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀15周期性的取得當(dāng)前 加速度傳感器的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào),無(wú)線 信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和 實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù),當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,存儲(chǔ)或打印處 理。
在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī)8,伺服 電機(jī)8通過(guò)自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng),到達(dá) 所設(shè)定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng);在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試 儀15周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信 號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào),無(wú)線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì) 算機(jī),計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù),當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)
進(jìn)行計(jì)算,存儲(chǔ)或打印處理。
如圖3所示,靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架3,轉(zhuǎn)軸6,軸 承7,安裝板5,角度轉(zhuǎn)臺(tái)4通過(guò)轉(zhuǎn)軸6和軸承7安裝在角度支架3 的上端,轉(zhuǎn)軸6兩端伸出處分別連接步進(jìn)電機(jī)1的出軸和光電編碼器 2輸入軸,且步進(jìn)電機(jī)1和光電編碼器2分別由安裝板5固定在角度 支架4的兩側(cè);角度轉(zhuǎn)臺(tái)4上面放置加速度傳感器17步進(jìn)電機(jī)1的 分辨率為0.036° ;光電編碼器2的分辨率為0.025。。
如圖4所示,動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板16,直角齒輪9,固 定座13,傳動(dòng)軸ll,軸承12,直角聯(lián)接板IO,伺服電機(jī)8由直角聯(lián) 接板10固定在底板16下面,伺服電機(jī)8的輸出軸通過(guò)一對(duì)嚙合的直 角齒輪9與傳動(dòng)軸11相連接,傳動(dòng)軸11通過(guò)軸承12安裝在固定座 13內(nèi),其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14,轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14上面放置便攜式 制動(dòng)性能測(cè)試儀15。
權(quán)利要求
1.一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,包括計(jì)算機(jī),運(yùn)動(dòng)控制器,靜態(tài)加速度發(fā)生器,動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀(15),其特征在于,所述靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)(1),光電編碼器(2),角度平臺(tái)(4)構(gòu)成;所述動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)(8),轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14)構(gòu)成;所述計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)狀態(tài)后,向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)在靜態(tài)角度測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)(1)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),光電編碼器(2)得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī),最終在步進(jìn)電機(jī)(1)和光電編碼器(2)的共同作用下,狀態(tài)達(dá)到所要求的角度;在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器(17)的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào),無(wú)線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù),當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,存儲(chǔ)或打印處理;在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí),運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī)(8),伺服電機(jī)(8)通過(guò)自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)所設(shè)定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng);在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀(15)周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器(17)的加速度輸出,并通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào),無(wú)線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測(cè)試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù),當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,存儲(chǔ)或打印處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,其特征在于,所 述靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架(3),轉(zhuǎn)軸(6),軸承(7),安 裝板(5),角度轉(zhuǎn)臺(tái)(4)通過(guò)轉(zhuǎn)軸(6)和軸承(7)安裝在角度支 架(3)的上端,轉(zhuǎn)軸(6)兩端伸出處分別連接步進(jìn)電機(jī)(1)的出 軸和光電編碼器(2)輸入軸,且步進(jìn)電機(jī)(1)和光電編碼器(2) 分別由安裝板(5)固定在角度支架(3)的兩側(cè);角度轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上 面放置加速度傳感器(17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,其特征在于, 所述動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板(16),直角齒輪(9),固定座(13), 傳動(dòng)軸(11),軸承(12),直角聯(lián)接板(10),伺服電機(jī)(8)由直角 聯(lián)接板(10)固定在底板(16)下面,輸出軸通過(guò)一對(duì)嚙合的直角齒 輪(9)與傳動(dòng)軸(11)相連接,傳動(dòng)軸(11)通過(guò)軸承(12)安裝 在固定座(13)內(nèi),其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14),轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14) 上面放置便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀(15)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,其特征在 于,所述步進(jìn)電機(jī)(1)的分辨率為0.036° 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,其特征在 于,所述光電編碼器(2)的分辨率為0.025° 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測(cè)試裝置,包括計(jì)算機(jī),運(yùn)動(dòng)控制器,靜態(tài)加速度發(fā)生器,動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器,便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀,其特點(diǎn)是靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī),光電編碼器,角度平臺(tái)構(gòu)成;動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成。該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測(cè)手段,安裝方便,檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單快速,自動(dòng)化程度高,能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量精度要求,并可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,存儲(chǔ),查詢和打印報(bào)告。
文檔編號(hào)G01M17/007GK101173878SQ200710171009
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者倫耀森, 弢 徐, 肖衍雄, 蔣宇晨, 袁雄鶴, 高文翔 申請(qǐng)人:上海西派埃自動(dòng)化儀表工程有限責(zé)任公司;上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所