本發(fā)明涉及測試裝備技術領域，具體涉及一種自動化剛性測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術：

現(xiàn)有方案是力值、位移值分開測量。首先記錄加力0牛時物體位置，就是記錄施加到設定力值時的物體位置；現(xiàn)有測量方法在記錄加力0牛時物體位置存在誤差，因為0牛位置并不容易捕捉；再就是因為施加到設定力值的過程不容易控制，很容易超過設定力值，測得數(shù)據(jù)誤差也比較大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供了一種自動化剛性測試系統(tǒng)及測試方法，實時記錄和采集不同施力值時測量點的位移值，實現(xiàn)補償設備本身變形，能夠測量多組數(shù)據(jù)自動計算平均值，使測量結(jié)果更加準確。

本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種自動化剛性測試系統(tǒng)，包括移動工作臺、施力裝置、固定夾具和控制器，施力裝置和固定夾具均設置于移動工作臺上，固定夾具設置于施力裝置一側(cè)，施力裝置上設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，測試時待測工件固定于固定夾具上，施力裝置對待測工件施加壓力。

按上述技術方案，所述移動工作臺包括機架、水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動裝置，水平橫移裝置和水平縱移裝置均設置于機架上，豎直移動裝置設置于水平橫移裝置上，施力裝置設置于豎直移動裝置，固定夾具設置于水平縱移裝置上。

按上述技術方案，水平橫移裝置包括第一水平導軌、第一水平滑臺和第一水平絲桿，第一水平導軌橫向設置于機架上，第一水平滑臺設置于第一水平導軌上，第一水平絲桿與第一水平滑臺連接，旋轉(zhuǎn)第一水平絲桿帶動第一水平滑臺沿第一水平導軌橫向水平移動，豎直移動裝置設置于第一水平滑臺上。

按上述技術方案，第一水平導軌的個數(shù)為2個，并排橫向平行設置于機架上。

按上述技術方案，豎直移動裝置包括豎直導軌、豎直滑臺和豎直絲桿，豎直導軌的下端與水平橫移裝置連接，豎直滑臺設置于豎直導軌上，豎直絲桿與豎直滑臺連接，旋轉(zhuǎn)豎直絲桿帶動豎直滑臺沿豎直導軌豎直移動。

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

按上述技術方案，固定塊與豎直移動裝置之間設有旋轉(zhuǎn)盤，通過旋轉(zhuǎn)盤可調(diào)節(jié)固定塊的角度。

按上述技術方案，水平縱移裝置包括第二水平導軌、第二水平滑臺和第二水平絲桿，第二水平導軌縱向設置于機架上，第二水平滑臺設置于第二水平導軌上，第二水平絲桿與第二水平滑臺連接，旋轉(zhuǎn)第二水平絲桿帶動第二水平滑臺沿第二水平導軌縱向水平移動，固定夾具設置于第二水平滑臺上。

按上述技術方案，第二水平導軌的個數(shù)為2個，并排縱向設置于機架上。

按上述技術方案，所述控制系統(tǒng)包括PLC。

采用以上所述的自動化剛性測試系統(tǒng)實施的測量方法，包括以下步驟：

1)通過控制器對施力值設定一個設定值；

2)在固定夾具上選定自測點，操作施力裝置對自測點進行施力，進行多次自測，每次自測時所施加的力均超過設定值即可；

3)控制器通過位移傳感器，采集當力傳感器檢測到的值達到設定值時自測點的位移值，控制器自動求多次自測位移值的平均值，得到所述的自動化剛性測試系統(tǒng)的剛性變形量，即補償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；

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

5)在測量點上進行多次測量，每次測量時所施加的力均超過設定值即可；

6)控制器通過位移傳感器，采集當力傳感器檢測到的值達到設定值時測量點的位移值，控制器自動求多次測量位移值的平均值，得到測量點變形量，為第二組數(shù)據(jù)；

7)控制器將測量點變形量與補償變形量做差求得測量點的實際變形量，即結(jié)論值。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、控制器通過力傳感器和位移傳感器，實時記錄和采集不同施力值時測量點的位移值，在測量時，通過控制器對施加的力設定一個設定值，當操作人員通過施力裝置施加的力超過設定值即可，控制器將采集到達設定值時的瞬時數(shù)據(jù)，進行自動比較和分析，避免需要人為操作達到相應的設定值，減小誤差，還可實現(xiàn)補償設備本身變形，能夠測量多組數(shù)據(jù)自動計算平均值，使測量結(jié)果更加準確。

2、通過水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動裝置在上下、前后、左右三個方向運動調(diào)節(jié)測量模塊與測量點的相對位置，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。

附圖說明

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

圖2是本發(fā)明實施例中施力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

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

圖4是本發(fā)明實施例中測量時位移和力的實時采集值的顯示圖像；

圖中，1-機架，2-第一水平導軌，3-第一水平滑臺，4-第一水平絲桿，5-豎直導軌，6-豎直滑臺，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-導桿，15-導向機構(gòu)，16-旋轉(zhuǎn)盤，17-第二水平導軌，18-第二水平滑臺，19-第二水平絲桿，20-旋轉(zhuǎn)手柄，21-固定夾具。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

參照圖1～圖4所示，本發(fā)明提供的一個實施例中的自動化剛性測試系統(tǒng)，包括移動工作臺、施力裝置、固定夾具和控制器，施力裝置和固定夾具均設置于移動工作臺上，固定夾具設置于施力裝置一側(cè)，施力裝置上設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，測試時待測工件固定于固定夾具上，施力裝置對待測工件施加壓力；控制器通過力傳感器和位移傳感器，實時記錄和采集不同施力值時測量點的位移值，在測量時，通過控制器對施加的力設定一個設定值，當操作人員通過施力裝置施加的力超過設定值即可，控制器將采集到達設定值時的瞬時數(shù)據(jù)，進行自動比較和分析，避免需要人為操作達到相應的設定值，減小誤差，還可實現(xiàn)補償設備本身變形，能夠測量多組數(shù)據(jù)自動計算平均值，使測量結(jié)果更加準確。

進一步地，所述移動工作臺包括機架、水平橫移裝置、水平縱移裝置和豎直移動裝置，水平橫移裝置和水平縱移裝置均設置于機架上，豎直移動裝置設置于水平橫移裝置上，施力裝置設置于豎直移動裝置，固定夾具設置于水平縱移裝置上。

進一步地，水平橫移裝置包括第一水平導軌、第一水平滑臺和第一水平絲桿，第一水平導軌橫向設置于機架上，第一水平滑臺設置于第一水平導軌上，第一水平絲桿與第一水平滑臺連接，旋轉(zhuǎn)第一水平絲桿帶動第一水平滑臺沿第一水平導軌橫向水平移動，豎直移動裝置設置于第一水平滑臺上。

進一步地，第一水平導軌的個數(shù)為2個，水平并排橫向平行設置于機架上。

進一步地，豎直移動裝置包括豎直導軌、豎直滑臺和豎直絲桿，豎直導軌的下端與水平橫移裝置連接，豎直滑臺設置于豎直導軌上，豎直絲桿與豎直滑臺連接，旋轉(zhuǎn)豎直絲桿帶動豎直滑臺沿豎直導軌豎直移動。

進一步地，施力裝置包括梯形螺桿、固定塊和壓力塊，固定塊設置于豎直移動裝置上，梯形螺桿通過螺紋與固定塊連接，梯形螺桿穿過固定塊，壓力塊設置于梯形螺桿的一端，壓力塊上設有球形壓頭，梯形螺桿的另一端設有旋轉(zhuǎn)手柄，固定塊上還設有導向機構(gòu)，導向機構(gòu)內(nèi)設有導桿，導桿的一端與固定塊連接，位移傳感器設置于固定塊上，位移傳感器的一端與固定塊連接，力傳感器設置于球形壓頭和壓力塊之間。

進一步地，固定塊與豎直移動裝置之間設有旋轉(zhuǎn)盤，通過旋轉(zhuǎn)盤可調(diào)節(jié)固定塊的角度。

進一步地，旋轉(zhuǎn)盤設有調(diào)節(jié)手柄，通過調(diào)節(jié)手柄可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)位移。

進一步地，水平縱移裝置包括第二水平導軌、第二水平滑臺和第二水平絲桿，第二水平導軌縱向設置于機架上，第二水平滑臺設置于第二水平導軌上，第二水平絲桿與第二水平滑臺連接，旋轉(zhuǎn)第二水平絲桿帶動第二水平滑臺沿第二水平導軌縱向水平移動，固定夾具設置于第二水平滑臺上。

進一步地，第二水平導軌的個數(shù)為2個，水平并排縱向設置于機架上，固定家具個數(shù)為2個，2個固定家具分別設置于第二水平導軌上。

進一步地，所述控制系統(tǒng)包括PLC。

進一步地，第一水平絲桿、第二水平絲桿和豎直絲桿的末端均設有旋轉(zhuǎn)手柄。

進一步地，移動工作臺的底部設有滾輪。

進一步地，導向機構(gòu)為固定軸承。

進一步地，控制器還包括顯示器，控制器將測量結(jié)果通過顯示器顯示出來，顯示器為觸控屏。

采用以上所述的自動化剛性測試系統(tǒng)實施的測量方法，包括以下步驟：

1)通過控制器對施力值設定一個設定值；

2)在固定夾具上選定自測點，操作施力裝置對自測點進行施力，進行多次自測(此處的多次一般為三至五次)，每次自測時所施加的力均超過設定值即可；

3)控制器通過位移傳感器，采集當力傳感器檢測到的值達到設定值時自測點的位移值，控制器自動求多次自測位移值的平均值，得到所述的自動化剛性測試系統(tǒng)的剛性變形量，即補償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；

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

5)在測量點上進行多次測量(此處的多次一般為三至五次)，每次測量時所施加的力均超過設定值即可；

6)控制器通過位移傳感器，采集當力傳感器檢測到的值達到設定值時測量點的位移值，控制器自動求多次測量位移值的平均值，得到測量點變形量，為第二組數(shù)據(jù)；

7)控制器將測量點變形量與補償變形量做差求得測量點的實際變形量，即結(jié)論值。

進一步地，若第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)均在設備本身上測定，結(jié)論值則可認為是系統(tǒng)誤差值。

本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明的工作原理：

PLC可編程控制器自1969年問世以來，已經(jīng)廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、制造業(yè)、建筑業(yè)、公共交通、娛樂行業(yè)等眾多領域，與工業(yè)機器人、計算機輔助設計和輔助制造一起形成工業(yè)自動化的三大支柱。交通信號燈、電梯、銀行取款機、自動門、機械手、音樂噴泉、舞臺控制、自動售貨機等都是身邊經(jīng)常見到的PLC控制案例。PLC可編程控制器技術是自動化行業(yè)的重要元件，在自動化設備中得到普遍的使用。

針對現(xiàn)有技術的缺點，將力值與位移值數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，設定施加力值以后，在0N到達和施加力值到達時實時記錄位移傳感器數(shù)值，兩組數(shù)據(jù)做差得到位移值；更重要的是本測量系統(tǒng)能夠補償設備本身變形，能夠測量多組數(shù)據(jù)自動計算平均值，測量結(jié)果更加準確。

設備結(jié)構(gòu)圖介紹：設備可在上下、前后、左右三個方向運動調(diào)節(jié)測量模塊與測量點的相對位置，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。

觸摸屏測試畫面如下圖所示，測量時先在測量點附近設備上面找一點測量三次，系統(tǒng)自動求平均值得到設備本身的剛性變形量，即補償變形量，為第一組數(shù)據(jù)；然后在測量點測量三次，系統(tǒng)自動求平均得到測量點變形量，為第二組數(shù)據(jù)；系統(tǒng)將測量點變形量與補償變形量做差求得測量點的實際變形量，即結(jié)論值。

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

關鍵點：(1)自動測量(2)剛性測量；

欲保護點：自動化剛性變形測量系統(tǒng)

由于施力值和位移值均為需要測定的變量，傳統(tǒng)測量方法為一個變量值(施力值)到達設定值時再去測定另一個變量值(位移值)，第一個變量(施力值)的測定過程并不容易采集，很容易比設定值大，所以測量數(shù)據(jù)存在較大誤差。

可編程控制器：是一種數(shù)字運算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。

觸摸屏：又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。

本發(fā)明通過對第一個變量(施力值)的準確控制，即時采集第二個變量的數(shù)值，即使第一個變量施加大于設定數(shù)值，第二個變量的數(shù)據(jù)采集已經(jīng)完成，不影響測量結(jié)果。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。