本發(fā)明涉及測(cè)試裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有方案是力值、位移值分開(kāi)測(cè)量。首先記錄加力0牛時(shí)物體位置，就是記錄施加到設(shè)定力值時(shí)的物體位置；現(xiàn)有測(cè)量方法在記錄加力0牛時(shí)物體位置存在誤差，因?yàn)?牛位置并不容易捕捉；再就是因?yàn)槭┘拥皆O(shè)定力值的過(guò)程不容易控制，很容易超過(guò)設(shè)定力值，測(cè)得數(shù)據(jù)誤差也比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，實(shí)時(shí)記錄和采集不同施力值時(shí)測(cè)量點(diǎn)的位移值，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償設(shè)備本身變形，能夠測(cè)量多組數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平均值，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)，包括移動(dòng)工作臺(tái)、施力裝置、固定夾具和控制器，施力裝置和固定夾具均設(shè)置于移動(dòng)工作臺(tái)上，固定夾具設(shè)置于施力裝置一側(cè)，施力裝置上設(shè)有力傳感器和位移傳感器，力傳感器和位移傳感器分別與控制器連接，測(cè)試時(shí)待測(cè)工件固定于固定夾具上，施力裝置對(duì)待測(cè)工件施加壓力。

按上述技術(shù)方案，所述移動(dòng)工作臺(tái)包括機(jī)架、水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動(dòng)裝置，水平橫移裝置和水平縱移裝置均設(shè)置于機(jī)架上，豎直移動(dòng)裝置設(shè)置于水平橫移裝置上，施力裝置設(shè)置于豎直移動(dòng)裝置，固定夾具設(shè)置于水平縱移裝置上。

按上述技術(shù)方案，水平橫移裝置包括第一水平導(dǎo)軌、第一水平滑臺(tái)和第一水平絲桿，第一水平導(dǎo)軌橫向設(shè)置于機(jī)架上，第一水平滑臺(tái)設(shè)置于第一水平導(dǎo)軌上，第一水平絲桿與第一水平滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)第一水平絲桿帶動(dòng)第一水平滑臺(tái)沿第一水平導(dǎo)軌橫向水平移動(dòng)，豎直移動(dòng)裝置設(shè)置于第一水平滑臺(tái)上。

按上述技術(shù)方案，第一水平導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為2個(gè)，并排橫向平行設(shè)置于機(jī)架上。

按上述技術(shù)方案，豎直移動(dòng)裝置包括豎直導(dǎo)軌、豎直滑臺(tái)和豎直絲桿，豎直導(dǎo)軌的下端與水平橫移裝置連接，豎直滑臺(tái)設(shè)置于豎直導(dǎo)軌上，豎直絲桿與豎直滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)豎直絲桿帶動(dòng)豎直滑臺(tái)沿豎直導(dǎo)軌豎直移動(dòng)。

按上述技術(shù)方案，施力裝置包括梯形螺桿、固定塊和壓力塊，固定塊設(shè)置于豎直移動(dòng)裝置上，梯形螺桿通過(guò)螺紋與固定塊連接，梯形螺桿穿過(guò)固定塊，壓力塊設(shè)置于梯形螺桿的一端，壓力塊上設(shè)有球形壓頭，梯形螺桿的另一端設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄，固定塊上還設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的一端與固定塊連接，位移傳感器設(shè)置于固定塊上，位移傳感器的一端與固定塊連接，力傳感器設(shè)置于球形壓頭和壓力塊之間。

按上述技術(shù)方案，固定塊與豎直移動(dòng)裝置之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤(pán)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤(pán)可調(diào)節(jié)固定塊的角度。

按上述技術(shù)方案，水平縱移裝置包括第二水平導(dǎo)軌、第二水平滑臺(tái)和第二水平絲桿，第二水平導(dǎo)軌縱向設(shè)置于機(jī)架上，第二水平滑臺(tái)設(shè)置于第二水平導(dǎo)軌上，第二水平絲桿與第二水平滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)第二水平絲桿帶動(dòng)第二水平滑臺(tái)沿第二水平導(dǎo)軌縱向水平移動(dòng)，固定夾具設(shè)置于第二水平滑臺(tái)上。

按上述技術(shù)方案，第二水平導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為2個(gè)，并排縱向設(shè)置于機(jī)架上。

按上述技術(shù)方案，所述控制系統(tǒng)包括PLC。

采用以上所述的自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施的測(cè)量方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)控制器對(duì)施力值設(shè)定一個(gè)設(shè)定值；

2)在固定夾具上選定自測(cè)點(diǎn)，操作施力裝置對(duì)自測(cè)點(diǎn)進(jìn)行施力，進(jìn)行多次自測(cè)，每次自測(cè)時(shí)所施加的力均超過(guò)設(shè)定值即可；

3)控制器通過(guò)位移傳感器，采集當(dāng)力傳感器檢測(cè)到的值達(dá)到設(shè)定值時(shí)自測(cè)點(diǎn)的位移值，控制器自動(dòng)求多次自測(cè)位移值的平均值，得到所述的自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)的剛性變形量，即補(bǔ)償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；

4)將待測(cè)工件固定于固定夾具上，在待測(cè)工件上選定測(cè)量點(diǎn)，調(diào)整施力裝置與固定夾具的相對(duì)位置；

5)在測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行多次測(cè)量，每次測(cè)量時(shí)所施加的力均超過(guò)設(shè)定值即可；

6)控制器通過(guò)位移傳感器，采集當(dāng)力傳感器檢測(cè)到的值達(dá)到設(shè)定值時(shí)測(cè)量點(diǎn)的位移值，控制器自動(dòng)求多次測(cè)量位移值的平均值，得到測(cè)量點(diǎn)變形量，為第二組數(shù)據(jù)；

7)控制器將測(cè)量點(diǎn)變形量與補(bǔ)償變形量做差求得測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際變形量，即結(jié)論值。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、控制器通過(guò)力傳感器和位移傳感器，實(shí)時(shí)記錄和采集不同施力值時(shí)測(cè)量點(diǎn)的位移值，在測(cè)量時(shí)，通過(guò)控制器對(duì)施加的力設(shè)定一個(gè)設(shè)定值，當(dāng)操作人員通過(guò)施力裝置施加的力超過(guò)設(shè)定值即可，控制器將采集到達(dá)設(shè)定值時(shí)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)比較和分析，避免需要人為操作達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值，減小誤差，還可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償設(shè)備本身變形，能夠測(cè)量多組數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平均值，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

2、通過(guò)水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動(dòng)裝置在上下、前后、左右三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量模塊與測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位置，由于梯形螺桿具有自鎖功能，手輪調(diào)整到位以后不必鎖死。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中施力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中施力裝置設(shè)置于豎直移動(dòng)裝置上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量時(shí)位移和力的實(shí)時(shí)采集值的顯示圖像；

圖中，1-機(jī)架，2-第一水平導(dǎo)軌，3-第一水平滑臺(tái)，4-第一水平絲桿，5-豎直導(dǎo)軌，6-豎直滑臺(tái)，7-豎直絲桿，8-梯形螺桿，9-固定塊，10-壓力塊，11-球形壓頭，12-位移傳感器，13-力傳感器，14-導(dǎo)桿，15-導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，16-旋轉(zhuǎn)盤(pán)，17-第二水平導(dǎo)軌，18-第二水平滑臺(tái)，19-第二水平絲桿，20-旋轉(zhuǎn)手柄，21-固定夾具。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1～圖4所示，本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中的自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)，包括移動(dòng)工作臺(tái)、施力裝置、固定夾具和控制器，施力裝置和固定夾具均設(shè)置于移動(dòng)工作臺(tái)上，固定夾具設(shè)置于施力裝置一側(cè)，施力裝置上設(shè)有力傳感器和位移傳感器，力傳感器和位移傳感器分別與控制器連接，測(cè)試時(shí)待測(cè)工件固定于固定夾具上，施力裝置對(duì)待測(cè)工件施加壓力；控制器通過(guò)力傳感器和位移傳感器，實(shí)時(shí)記錄和采集不同施力值時(shí)測(cè)量點(diǎn)的位移值，在測(cè)量時(shí)，通過(guò)控制器對(duì)施加的力設(shè)定一個(gè)設(shè)定值，當(dāng)操作人員通過(guò)施力裝置施加的力超過(guò)設(shè)定值即可，控制器將采集到達(dá)設(shè)定值時(shí)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)比較和分析，避免需要人為操作達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值，減小誤差，還可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償設(shè)備本身變形，能夠測(cè)量多組數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平均值，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)工作臺(tái)包括機(jī)架、水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動(dòng)裝置，水平橫移裝置和水平縱移裝置均設(shè)置于機(jī)架上，豎直移動(dòng)裝置設(shè)置于水平橫移裝置上，施力裝置設(shè)置于豎直移動(dòng)裝置，固定夾具設(shè)置于水平縱移裝置上。

進(jìn)一步地，水平橫移裝置包括第一水平導(dǎo)軌、第一水平滑臺(tái)和第一水平絲桿，第一水平導(dǎo)軌橫向設(shè)置于機(jī)架上，第一水平滑臺(tái)設(shè)置于第一水平導(dǎo)軌上，第一水平絲桿與第一水平滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)第一水平絲桿帶動(dòng)第一水平滑臺(tái)沿第一水平導(dǎo)軌橫向水平移動(dòng)，豎直移動(dòng)裝置設(shè)置于第一水平滑臺(tái)上。

進(jìn)一步地，第一水平導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為2個(gè)，水平并排橫向平行設(shè)置于機(jī)架上。

進(jìn)一步地，豎直移動(dòng)裝置包括豎直導(dǎo)軌、豎直滑臺(tái)和豎直絲桿，豎直導(dǎo)軌的下端與水平橫移裝置連接，豎直滑臺(tái)設(shè)置于豎直導(dǎo)軌上，豎直絲桿與豎直滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)豎直絲桿帶動(dòng)豎直滑臺(tái)沿豎直導(dǎo)軌豎直移動(dòng)。

進(jìn)一步地，施力裝置包括梯形螺桿、固定塊和壓力塊，固定塊設(shè)置于豎直移動(dòng)裝置上，梯形螺桿通過(guò)螺紋與固定塊連接，梯形螺桿穿過(guò)固定塊，壓力塊設(shè)置于梯形螺桿的一端，壓力塊上設(shè)有球形壓頭，梯形螺桿的另一端設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄，固定塊上還設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的一端與固定塊連接，位移傳感器設(shè)置于固定塊上，位移傳感器的一端與固定塊連接，力傳感器設(shè)置于球形壓頭和壓力塊之間。

進(jìn)一步地，固定塊與豎直移動(dòng)裝置之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤(pán)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤(pán)可調(diào)節(jié)固定塊的角度。

進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)有調(diào)節(jié)手柄，通過(guò)調(diào)節(jié)手柄可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)位移。

進(jìn)一步地，水平縱移裝置包括第二水平導(dǎo)軌、第二水平滑臺(tái)和第二水平絲桿，第二水平導(dǎo)軌縱向設(shè)置于機(jī)架上，第二水平滑臺(tái)設(shè)置于第二水平導(dǎo)軌上，第二水平絲桿與第二水平滑臺(tái)連接，旋轉(zhuǎn)第二水平絲桿帶動(dòng)第二水平滑臺(tái)沿第二水平導(dǎo)軌縱向水平移動(dòng)，固定夾具設(shè)置于第二水平滑臺(tái)上。

進(jìn)一步地，第二水平導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為2個(gè)，水平并排縱向設(shè)置于機(jī)架上，固定家具個(gè)數(shù)為2個(gè)，2個(gè)固定家具分別設(shè)置于第二水平導(dǎo)軌上。

進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括PLC。

進(jìn)一步地，第一水平絲桿、第二水平絲桿和豎直絲桿的末端均設(shè)有旋轉(zhuǎn)手柄。

進(jìn)一步地，移動(dòng)工作臺(tái)的底部設(shè)有滾輪。

進(jìn)一步地，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為固定軸承。

進(jìn)一步地，控制器還包括顯示器，控制器將測(cè)量結(jié)果通過(guò)顯示器顯示出來(lái)，顯示器為觸控屏。

采用以上所述的自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施的測(cè)量方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)控制器對(duì)施力值設(shè)定一個(gè)設(shè)定值；

2)在固定夾具上選定自測(cè)點(diǎn)，操作施力裝置對(duì)自測(cè)點(diǎn)進(jìn)行施力，進(jìn)行多次自測(cè)(此處的多次一般為三至五次)，每次自測(cè)時(shí)所施加的力均超過(guò)設(shè)定值即可；

3)控制器通過(guò)位移傳感器，采集當(dāng)力傳感器檢測(cè)到的值達(dá)到設(shè)定值時(shí)自測(cè)點(diǎn)的位移值，控制器自動(dòng)求多次自測(cè)位移值的平均值，得到所述的自動(dòng)化剛性測(cè)試系統(tǒng)的剛性變形量，即補(bǔ)償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；

4)將待測(cè)工件固定于固定夾具上，在待測(cè)工件上選定測(cè)量點(diǎn)，調(diào)整施力裝置與固定夾具的相對(duì)位置；

5)在測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行多次測(cè)量(此處的多次一般為三至五次)，每次測(cè)量時(shí)所施加的力均超過(guò)設(shè)定值即可；

6)控制器通過(guò)位移傳感器，采集當(dāng)力傳感器檢測(cè)到的值達(dá)到設(shè)定值時(shí)測(cè)量點(diǎn)的位移值，控制器自動(dòng)求多次測(cè)量位移值的平均值，得到測(cè)量點(diǎn)變形量，為第二組數(shù)據(jù)；

7)控制器將測(cè)量點(diǎn)變形量與補(bǔ)償變形量做差求得測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際變形量，即結(jié)論值。

進(jìn)一步地，若第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)均在設(shè)備本身上測(cè)定，結(jié)論值則可認(rèn)為是系統(tǒng)誤差值。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的工作原理：

PLC可編程控制器自1969年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、制造業(yè)、建筑業(yè)、公共交通、娛樂(lè)行業(yè)等眾多領(lǐng)域，與工業(yè)機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造一起形成工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。交通信號(hào)燈、電梯、銀行取款機(jī)、自動(dòng)門(mén)、機(jī)械手、音樂(lè)噴泉、舞臺(tái)控制、自動(dòng)售貨機(jī)等都是身邊經(jīng)常見(jiàn)到的PLC控制案例。PLC可編程控制器技術(shù)是自動(dòng)化行業(yè)的重要元件，在自動(dòng)化設(shè)備中得到普遍的使用。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，將力值與位移值數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)定施加力值以后，在0N到達(dá)和施加力值到達(dá)時(shí)實(shí)時(shí)記錄位移傳感器數(shù)值，兩組數(shù)據(jù)做差得到位移值；更重要的是本測(cè)量系統(tǒng)能夠補(bǔ)償設(shè)備本身變形，能夠測(cè)量多組數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平均值，測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

設(shè)備結(jié)構(gòu)圖介紹：設(shè)備可在上下、前后、左右三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量模塊與測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位置，由于梯形絲杠具有自鎖功能，手輪調(diào)整到位以后不必鎖死。

觸摸屏測(cè)試畫(huà)面如下圖所示，測(cè)量時(shí)先在測(cè)量點(diǎn)附近設(shè)備上面找一點(diǎn)測(cè)量三次，系統(tǒng)自動(dòng)求平均值得到設(shè)備本身的剛性變形量，即補(bǔ)償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；然后在測(cè)量點(diǎn)測(cè)量三次，系統(tǒng)自動(dòng)求平均得到測(cè)量點(diǎn)變形量，為第二組數(shù)據(jù)；系統(tǒng)將測(cè)量點(diǎn)變形量與補(bǔ)償變形量做差求得測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際變形量，即結(jié)論值。

若第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)均在設(shè)備本身上測(cè)定，結(jié)論值則可認(rèn)為是系統(tǒng)誤差值。

關(guān)鍵點(diǎn)：(1)自動(dòng)測(cè)量(2)剛性測(cè)量；

欲保護(hù)點(diǎn)：自動(dòng)化剛性變形測(cè)量系統(tǒng)

由于施力值和位移值均為需要測(cè)定的變量，傳統(tǒng)測(cè)量方法為一個(gè)變量值(施力值)到達(dá)設(shè)定值時(shí)再去測(cè)定另一個(gè)變量值(位移值)，第一個(gè)變量(施力值)的測(cè)定過(guò)程并不容易采集，很容易比設(shè)定值大，所以測(cè)量數(shù)據(jù)存在較大誤差。

可編程控制器：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子的電子系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。

觸摸屏：又稱(chēng)為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)第一個(gè)變量(施力值)的準(zhǔn)確控制，即時(shí)采集第二個(gè)變量的數(shù)值，即使第一個(gè)變量施加大于設(shè)定數(shù)值，第二個(gè)變量的數(shù)據(jù)采集已經(jīng)完成，不影響測(cè)量結(jié)果。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。