踏板單元測試系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種踏板單元的測試系統(tǒng)及其控制方法，包括夾具、踏板檢測機構(gòu)；所述夾具固定踏板單元；踏板檢測機構(gòu)包括伺服電機，該伺服電機帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿驅(qū)動測試推桿進退，該測試推桿推動踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn)；測試推桿上設置有壓力傳感器,所述壓力傳感器用于檢測踏板的阻力；伺服電機的輸出軸上設置有旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測測試推桿的位移；伺服電機、壓力傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器均連接到數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置讀取壓力傳感器以及旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)并結(jié)合絲桿導程、踏板固定參數(shù)，計算并輸出踏板轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠精確且高效地測量踏板轉(zhuǎn)動角度以及踏板阻力，測試過程由軟件控制自動運行。
【專利說明】
踏板單元測試系統(tǒng)及其控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及汽車工程測試技術領域，主要是涉及一種踏板單元測試系統(tǒng)及其控制 方法。
【背景技術】
[0002] 汽車踏板單元包括踏板箱、油門踏板、剎車踏板、離合踏板、離主氣缸、腳剎閥等部 件組成。踏板單元產(chǎn)品是否滿足技術要求直接影響著汽車的安全性和穩(wěn)定性，本發(fā)明主要 是針對踏板單元中油門踏板、剎車踏板以及離合踏板轉(zhuǎn)動過程中的阻力，以及當阻力達到 最大值后踏板轉(zhuǎn)過的角度的測量。在現(xiàn)有的生產(chǎn)線中，實現(xiàn)踏板轉(zhuǎn)動角度測量的方法一般 是用角度傳感器，旋轉(zhuǎn)電位計或者位移傳感器來測量，但是這種檢測方法在生產(chǎn)流水線中 檢測效率不高，傳感器的放置不方便，本發(fā)明可以不用任何位移傳感器和角度傳感器就能 實現(xiàn)汽車踏板轉(zhuǎn)動角度和位移的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種踏板單元測試系統(tǒng)及其控制方法，能夠精確且高效地 測量踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
[0004] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0005] -種踏板單元測試系統(tǒng)，其關鍵在于:包括夾具、踏板檢測機構(gòu)、數(shù)據(jù)處理裝置；
[0006] 所述夾具用于固定踏板單元；
[0007] 踏板檢測機構(gòu)包括伺服電機，所述伺服電機通過聯(lián)軸器帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿驅(qū)動 測試推桿進退，該測試推桿推動所述踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn)；
[0008] 所述測試推桿上設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測踏板的阻力；伺服 電機的輸出軸上設置有旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測測試推桿的位移；
[0009] 旋轉(zhuǎn)編碼器通過檢測伺服電機的輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合絲桿的導程計算測試推桿的 位移;該計算過程屬于現(xiàn)有技術，不再贅述。
[0010] 伺服電機、壓力傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器均連接到數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置控 制伺服電機的運轉(zhuǎn)從而通過測試推桿推動踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn);所述數(shù)據(jù)處理裝置讀取壓 力傳感器以及旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)并結(jié)合絲桿的導程以及踏板單元的踏板固定參數(shù)，計 算并輸出踏板轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0011] 該踏板單元測試系統(tǒng)由于采用壓力傳感器采集踏板單元踏板的阻力，通過旋轉(zhuǎn)編 碼器檢測測試推桿的位移，壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置處理后變?yōu)樘ぐ遄枇?shù) 據(jù)，而踏板的轉(zhuǎn)動角度與測試推桿的位移、踏板單元的踏板固定參數(shù)相關，經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置 進行數(shù)學變換后，轉(zhuǎn)換成踏板的轉(zhuǎn)動角度，省去了角度傳感器，整個測試過程自動控制進 行，效率尚。
[0012] 所述數(shù)據(jù)處理裝置包括計算機，所述計算機設置有數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、顯示 器，計算機通過數(shù)據(jù)采集卡讀取壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù);計算機通過運動控制卡控制伺服 電機的運動，計算機還通過運動控制卡讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù);計算機通過顯示器顯 示踏板的轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0013] 計算機通過運動控制卡控制伺服電機運動，通過伺服電機的輸出軸上的旋轉(zhuǎn)編碼 器計算測試推桿的位移，保證測試推桿位移的準確性。
[0014] 所述踏板檢測機構(gòu)安裝在氣缸滑臺上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油門 踏板、離合踏板，氣缸滑臺推動踏板檢測機構(gòu)在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個工位 之間運動；
[0015]所述計算機還設置有數(shù)字量I/O卡，計算機通過數(shù)字量I/O卡控制氣缸滑臺推動踏 板檢測機構(gòu)運動。
[0016] 所述氣缸滑臺設置有水平氣缸以及垂直氣缸，水平氣缸以及垂直氣缸帶動氣缸滑 臺在油門踏板與剎車踏板、離合踏板三個工位之間運動。
[0017] 所述設置便于將油門踏板與剎車踏板、離合踏板在一次檢測過程中完成，提高效 率。
[0018] 所述計算機還連接有掃描儀和打標機，掃描儀用于掃描踏板單元的條碼，打標機 用于打印踏板單元的銘牌數(shù)據(jù)。
[0019] 所述設置便于提高操作者的工作效率，省去人工輸條碼、打印銘牌的麻煩。
[0020] -種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，適用于所述的一種踏板單元測試系統(tǒng)，所述 計算機通過該踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法對踏板單元進行測試，所述計算機內(nèi)設置有測 試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制線程模塊、模擬及 數(shù)字線程模塊；
[0021] 所述的主線程模塊內(nèi)設置有命令控制臺、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、顯示模塊;所述 硬件管理線程模塊設置有自動檢測模塊；
[0022] 所述踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟：
[0023] 步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發(fā)送測試指令；
[0024] 步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)；
[0025] 自動檢測模塊還通過模擬及數(shù)字線程模塊讀取壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)以及壓力傳感器的輸出數(shù) 據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0027] 步驟d:數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合絲桿的導程以及踏板單元 的踏板固定參數(shù)計算踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度；
[0028]數(shù)據(jù)處理模塊還將壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)；
[0029] 步驟e:數(shù)據(jù)處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏 板阻力數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫進行保存；
[0030] 數(shù)據(jù)處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0031] 所述測試模塊為測試程序，該測試程序裝入計算機內(nèi)，由計算機執(zhí)行該測試程序， 整個測試過程在計算機的控制下自動完成，效率高。
[0032] 所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其關鍵在于:所述主線程模塊內(nèi)還設置 有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內(nèi)還設置有點動硬件管理模塊，點動測試模塊向 點動硬件管理模塊發(fā)送點動指令；點動硬件管理模塊獲取指令后，通過運動控制線程模塊 控制伺服電機點動，或者通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺點動。
[0033] 點動測試模塊主要用于設備安裝和維修時使用，平時一般不用。
[0034] 所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其關鍵在于:所述的主線程模塊內(nèi)還設 置有傳感器矯正模塊;數(shù)據(jù)處理模塊通過傳感器矯正模塊設置的矯正參數(shù)將壓力傳感器的 輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0035]該步驟是指將壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)乘以矯正參數(shù)后獲得壓力數(shù)據(jù)。
[0036] 所述步驟便于使數(shù)據(jù)處理模塊輸出的壓力數(shù)據(jù)更加準確。
[0037] 所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其關鍵在于:所述主線程模塊內(nèi)還設置 有產(chǎn)品型號管理模塊，該產(chǎn)品型號管理模塊用于將踏板單元的產(chǎn)品合格參數(shù)輸入、輸出數(shù) 據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該產(chǎn)品合格參數(shù)判斷所測試踏板單元的踏板是否合格；
[0038] 產(chǎn)品合格參數(shù)是指該型號踏板單元的剎車角度下限、剎車角度上限、剎車力下限、 剎車力上限；以及離合角度上限、離合角度下限、離合力上限、離合力下限；油門踏板角度下 限、油門踏板角度上限、踩油門力下限、踩油門力上限。
[0039] 數(shù)據(jù)處理模塊將測試所獲結(jié)果數(shù)據(jù)與產(chǎn)品合格參數(shù)相比較，以判斷踏板單元的該 踏板測試數(shù)據(jù)是否合格。
[0040] 所述主線程模塊內(nèi)還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂 單參數(shù)輸入、輸出數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該批踏板單元訂單參數(shù)判斷該批踏 板單元是否完工；
[0041] 所述該批踏板單元訂單參數(shù)是指該批踏板單元的數(shù)量以及測試完成數(shù)量，數(shù)據(jù)處 理模塊實時修正測試完成數(shù)量，并讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該批踏板單元訂單參數(shù)以及測試完成數(shù)量 判斷該批踏板單元是否完工。
[0042] 所述主線程模塊內(nèi)還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數(shù)據(jù)庫中 以前的踏板單元測試結(jié)果；
[0043] 歷史與報表模塊用于讀取數(shù)據(jù)庫存儲的以前所測試的踏板單元的踏板剎車角度 參數(shù)、剎車阻力參數(shù)、離合角度參數(shù)、離合阻力參數(shù)、油門踏板角度參數(shù)、踩油門力參數(shù)。 [0044]所述主線程模塊內(nèi)還設置用戶管理模塊;用戶管理模塊用于將計算機的用戶相關 信息輸入輸出數(shù)據(jù)庫;所述計算機根據(jù)該用戶相關信息判斷用戶有無計算機的使用權限；
[0045]該用戶相關信息是指計算機的操作者的相關信息，包括操作者的名稱，密碼，以確 定該操作者有無該計算機的操作權限，該技術屬于成熟技術。
[0046]所述顯示模塊適時顯示產(chǎn)品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶 管理模塊的操作結(jié)果。
[0047]顯示模塊動態(tài)顯示操作結(jié)果，使用戶對操作結(jié)果一目了然。
[0048]所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其關鍵在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊通過掃 描儀掃描踏板單元的條碼，通過打標機打印踏板單元的銘牌數(shù)據(jù)，并將踏板單元的條碼、銘 牌數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫。
[0049] 數(shù)據(jù)處理模塊通過掃描儀掃描踏板條碼，省去了操作者輸入條碼的過程，并將測 試合格的踏板單元通過打標機打印出銘牌數(shù)據(jù)，節(jié)省操作者勞動量。
[0050] 所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其關鍵在于:所述自動檢測模塊測量完 踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺推動踏板檢測機構(gòu)移動 到下一個踏板工位進行測量。
[0051 ]該踏板單元的踏板包括油門踏板、離合踏板以及剎車踏板，所述方法便于將油門 踏板、離合踏板與剎車踏板一次測試完工。
[0052]數(shù)據(jù)處理模塊通過如下方法根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合絲桿的導程以及踏 板單元的踏板固定參數(shù)計算踏板轉(zhuǎn)動角度，該方法包括如下步驟：
[0053]步驟一、定義測試推桿頂端的起始點為B點，定義測試推桿頂端接觸到踏板時的接 觸點為C點，定義測試推桿頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與線段CD通 過旋轉(zhuǎn)編碼器的讀數(shù)計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器壓力的起始值對應的旋轉(zhuǎn)編 碼器的讀數(shù)計算獲得；
[0054]步驟二、定義踏板的回轉(zhuǎn)中心A點，定義C'點為C點繞回轉(zhuǎn)中心A點旋轉(zhuǎn)的終點，AC =ACSZ(yAC即為踏板的轉(zhuǎn)動角度，由于踏板單元固定在夾具上，所以A點位置確定，A點到 B點的線段A B為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一，A點、B點、D點形成的角Z A B D也為踏板單元 的踏板固定參數(shù)之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段CT是切線AE 的垂線，CE的長度也為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一;線段AB、角ZABD、直線段CE均測量 得到；
[0055]步驟三、數(shù)據(jù)處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉(zhuǎn)動角度ZCAC，
[0057]其中AD為A點到D點的距離；
[0058] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0059] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X((BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0060] 其中線段AB、角ZABD、直線段C'E均測量得到，線段BD與線段⑶通過旋轉(zhuǎn)編碼器的 讀數(shù)結(jié)合絲桿的導程計算得到。
[0061] 顯著效果:本發(fā)明提供了一種踏板單元測試系統(tǒng)及其控制方法，能夠精確且高效 地測量踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
【附圖說明】
[0062] 圖1是踏板檢測機構(gòu)原理圖；
[0063]圖2是圖1的俯視圖；
[0064]圖3是數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0065]圖4是測試模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0066]圖5是測試模塊的方法流程圖；
[0067] 圖6是計算踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度的數(shù)學模型圖。
【具體實施方式】：
[0068] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0069]如圖1-圖6所示，一種踏板單元測試系統(tǒng)，包括夾具1、踏板檢測機構(gòu)2、數(shù)據(jù)處理裝 置；
[0070] 所述夾具1用于固定踏板單元；
[0071] 踏板檢測機構(gòu)2包括伺服電機21，所述伺服電機21通過聯(lián)軸器22帶動絲桿23旋轉(zhuǎn)， 絲桿23驅(qū)動測試推桿24進退，該測試推桿24推動所述踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn)；
[0072]所述測試推桿24上設置有壓力傳感器25,所述壓力傳感器25用于檢測踏板的阻 力；伺服電機21的輸出軸上設置有旋轉(zhuǎn)編碼器26,所述旋轉(zhuǎn)編碼器26用于檢測測試推桿24 的位移；
[0073]旋轉(zhuǎn)編碼器26通過檢測伺服電機21輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合絲桿23的導程檢測測試推 桿24的位移；
[0074]伺服電機21、壓力傳感器25、旋轉(zhuǎn)編碼器26均連接到數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理 裝置控制伺服電機21的運轉(zhuǎn)從而通過測試推桿24推動踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn);所述數(shù)據(jù)處理 裝置讀取壓力傳感器25以及旋轉(zhuǎn)編碼器26的輸出數(shù)據(jù)并結(jié)合絲桿23的導程以及踏板單元 的踏板固定參數(shù)，計算并輸出踏板的轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0075]所述數(shù)據(jù)處理裝置包括計算機3,所述計算機3設置有數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、顯 示器，計算機3通過數(shù)據(jù)采集卡讀取壓力傳感器25的輸出數(shù)據(jù);計算機3通過運動控制卡控 制伺服電機21的運動，計算機3還通過運動控制卡讀取旋轉(zhuǎn)編碼器26的輸出數(shù)據(jù);計算機3 通過顯示器顯示踏板轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0076] 所述踏板檢測機構(gòu)2安裝在氣缸滑臺4上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油 門踏板、離合踏板，氣缸滑臺4推動踏板檢測機構(gòu)2在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個 工位之間運動；
[0077] 所述計算機3還設置有數(shù)字量I/O卡，計算機3通過數(shù)字量I/O卡控制氣缸滑臺4推 動踏板檢測機構(gòu)2運動。
[0078] 所述計算機3還連接有掃描儀5和打標機6,掃描儀5用于掃描踏板單元的條碼，打 標機6用于打印踏板單元的銘牌數(shù)據(jù)。
[0079] 如圖4、圖5所示，一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，適用于所述的一種踏板單元 測試系統(tǒng)，所述計算機3通過該踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法對踏板單元進行測試，所述計 算機3內(nèi)設置有測試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制 線程模塊、模擬及數(shù)字線程模塊；
[0080] 所述的主線程模塊內(nèi)設置有命令控制臺、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、顯示模塊;所述 硬件管理線程模塊設置有自動檢測模塊；
[0081 ]所述踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟：
[0082]步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發(fā)送測試指令；
[0083]步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機21進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉(zhuǎn)編碼器26的輸出數(shù)據(jù)；
[0084] 自動檢測模塊還通過模擬及數(shù)字線程模塊讀取壓力傳感器25的輸出數(shù)據(jù)；
[0085] 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉(zhuǎn)編碼器26的輸出數(shù)據(jù)以及壓力傳感器25的輸 出數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0086]步驟d:數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器26的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合絲桿23的導程以及踏板 單元的踏板固定參數(shù)計算踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度；
[0087]數(shù)據(jù)處理模塊還將壓力傳感器25的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)；
[0088]步驟e:數(shù)據(jù)處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏 板阻力數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫進行保存；
[0089]數(shù)據(jù)處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0090] 所述主線程模塊內(nèi)還設置有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內(nèi)還設置有點 動硬件管理模塊，點動測試模塊向點動硬件管理模塊發(fā)送點動指令；點動硬件管理模塊獲 取指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機21點動，或者通過運動控制線程模塊控制 氣缸滑臺4點動。
[0091] 所述的主線程模塊內(nèi)還設置有傳感器矯正模塊;數(shù)據(jù)處理模塊通過傳感器矯正模 塊設置的矯正參數(shù)將壓力傳感器25的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)。
[0092]所述主線程模塊內(nèi)還設置有產(chǎn)品型號管理模塊，該產(chǎn)品型號管理模塊用于將踏板 單元的產(chǎn)品合格參數(shù)輸入、輸出數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該產(chǎn)品合格參數(shù)判斷 所測試踏板單元的踏板是否合格；
[0093]所述主線程模塊內(nèi)還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂 單參數(shù)輸入、輸出數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該批踏板單元訂單參數(shù)判斷該批踏 板單元是否完工；
[0094]所述主線程模塊內(nèi)還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數(shù)據(jù)庫中 以前的踏板單元測試結(jié)果；
[0095]所述主線程模塊內(nèi)還設置用戶管理模塊；用戶管理模塊用于將計算機3的用戶相 關信息輸入輸出數(shù)據(jù)庫;所述計算機3根據(jù)該用戶相關信息判斷用戶有無計算機3的使用權 限；
[0096]所述顯示模塊適時顯示產(chǎn)品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶 管理模塊的操作結(jié)果。
[0097]所述數(shù)據(jù)處理模塊通過掃描儀5掃描踏板單元的條碼，通過打標機6打印踏板單元 的銘牌，并將踏板單元的條碼、銘牌數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫。
[0098] 所述自動檢測模塊測量完踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控 制氣缸滑臺4推動踏板檢測機構(gòu)2移動到下一個踏板工位進行測量。
[0099] 數(shù)據(jù)處理模塊通過如下方法根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合踏板單元的固定參 數(shù)計算踏板轉(zhuǎn)動角度，該方法包括如下步驟：
[0100] 步驟一、定義測試推桿4頂端的起始點為B點，定義測試推桿4頂端接觸到踏板時的 接觸點為C點，定義測試推桿4頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與線段CD 通過旋轉(zhuǎn)編碼器26的讀數(shù)計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器25壓力的起始值對應的 旋轉(zhuǎn)編碼器26的讀數(shù)計算獲得；
[01 01 ]步驟二、定義踏板的回轉(zhuǎn)中心A點，定義C'點為C點繞回轉(zhuǎn)中心A點旋轉(zhuǎn)的終點，AC iACSZC'AC即為踏板的轉(zhuǎn)動角度，由于踏板單元固定在夾具1上，所以A點位置確定，A點 到B點的線段AB為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一，A點、B點、D點形成的角ZABD也為踏板單 元的踏板固定參數(shù)之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段C'E是切線 AE的垂線，CE的長度也為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一;線段AB、角ZABD、直線段CT均測 量得到；
[0102]步驟三、數(shù)據(jù)處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉(zhuǎn)動角度ZCAC，
[0104] 其中AD為A點到D點的距離；
[0105] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0106] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X(BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0107] 其中線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得到，線段BD與線段⑶通過旋轉(zhuǎn)編碼器26 的讀數(shù)結(jié)合絲桿23的導程計算得到(BD與CD計算屬于現(xiàn)有技術）。
[0108] 下面結(jié)合圖1、圖6,解釋數(shù)據(jù)處理裝置采用如下方法，通過將旋轉(zhuǎn)編碼器26輸出數(shù) 據(jù)結(jié)合踏板單元的踏板固定參數(shù)計算踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度。
[0109] 當踏板單元被固定在夾具1上，操作者按下開始按鈕后，檢測流程自動運行，伺服 電機21正轉(zhuǎn)，通過連軸器22驅(qū)動絲桿23旋轉(zhuǎn)，絲桿23通過軸承27支承在氣缸滑臺4上，絲桿 23驅(qū)動測試推桿24前進，測試推桿24頂端的起始點如圖1和圖6中的B點，測試推桿24頂端接 觸到踏板時為圖1和圖6中的C點，測試推桿24推動踏板到極限位置時為圖1和圖6中的D點， 然后伺服電機21反轉(zhuǎn)，測試推桿24退回，測試推桿24頂端剛與踏板分離時如圖1和圖6中的C 點，最后測試推桿24退回到初始位置B點。數(shù)據(jù)采集卡實時采集壓力傳感器25的輸出數(shù)據(jù)發(fā) 送到模擬及數(shù)字線程模塊，軟件系統(tǒng)將會記錄如圖1和圖6中C點和D點時旋轉(zhuǎn)編碼器26的脈 沖值。旋轉(zhuǎn)編碼器26分辨率為131072p/r，伺服電機21電子齒輪比為13.1072:5,選用測試推 桿24的導程為5mm，因此旋轉(zhuǎn)編碼器26每產(chǎn)生10000個脈沖，測試推桿24前進1mm。因此BD和 CD的長度能通過旋轉(zhuǎn)編碼器26的脈沖值換算得到。
[0110] 如圖6所示，踏板繞著回轉(zhuǎn)中心A點旋轉(zhuǎn)，根據(jù)該圖所示的幾何關系，可以通過測試 推桿24推動踏板轉(zhuǎn)動的直線位移計算得到踏板轉(zhuǎn)動的角度。C是C點繞踏板回轉(zhuǎn)中心A點旋 轉(zhuǎn)的極限位置，即踏板沿著C 轉(zhuǎn)動，D點是踏板旋轉(zhuǎn)到達極限位置時測試推桿24與踏板的 接觸點。直線AE是踏板臂曲線在A點的切線且(/ E丄AE，然后將AAEC關于直線AC/中心對稱 后得到ΛΑΕΥ'，根據(jù)上述可知直線AE'的長度只由踏板臂本身的形狀決定為踏板單元的固 定參數(shù)，延長直線Ε' 交直線BD于V，由于在踏板轉(zhuǎn)過的任意位置上，D與V幾乎重合，并且 線段my的長度很小，對踏板轉(zhuǎn)動角度ZC/AC的影響完全可以忽略，所以認為在踏板轉(zhuǎn)過的 任意位置上任意位置上D與V是重合的。ZC'AC就是踏板單元的轉(zhuǎn)動角度。
[0111] 踏板轉(zhuǎn)動角度的算法。如圖6，AB，ZABD和AE的值為踏板單元的踏板固定參數(shù)，事 先已通過其他方式測得，BD和CD的值通過旋轉(zhuǎn)編碼器26采集的位置脈沖換算得到。根據(jù)踏 板的轉(zhuǎn)動不意圖，zdc等于：
[0112] ZC,AC=ZDAC-ZDAC, (4)
[0113] 其中ZDAC等于：
[0114] ZDAC，= ZAC，E，-ZADE， (5)
[0115] 由（4)(5)可得：
[0116] ZC,AC=ZDAC-ZAC,E, + ZADE, (6)
[0117] 在式(6)中ZDAC的值可以在AADC中根據(jù)余弦定理求到，其式為：
[0119] 在式(6)中ZACf的值可以在RTAAEY中求得，其式為：
[0121] 在式(6)中ZADE'的值可以在RTAAE'D中求得，其式為：
[0123]有了上述準備工作，現(xiàn)在可以輕松地得出ZC/AC的計算公式，根據(jù)式(6)(7)(8) (9)，可以得到如下結(jié)果：
[0125] 在推導出的踏板轉(zhuǎn)動角度公式（10)中，直線AE '= C'E的長度已經(jīng)事先測得，為踏 板單元的踏板固定參數(shù)，AC'iAC，直線CD的長度是由位置脈沖換算得到，
[0126] 因此公式(10)可演變?yōu)?br>[0128] 而AD和AC需要另外求解。
[0129] 求解AD和AC的過程的思路是在某個三角形中根據(jù)余弦定理求解。其詳細經(jīng)過如 下：
[0130] 要求AD，我們選定AABD，在AABD中應用余弦定理可以求得AD:
[0131] AD2 = BD2+AB2-2 X BD X AB X cos Z ABD (2)
[0132] 式⑶中AB，ZABD的值已經(jīng)事先測得，直線BD的長度由位置脈沖換算得到。因此我 們可以根據(jù)式(2)求得AD的長度。
[0133] 另外要求AC，我們選定AABC，在AABC中應用余弦定理可以求得AC:
[0134] AC2 = (K)-CD)2+AB2-2 X (BD-CD) X AB X cosZABD(3)
[0135] 式(3)中AB，ZABD的值已經(jīng)事先測得，直線BD和⑶的長度由位置脈沖換算得到。因 此也可以求到AC的值。
[0136] 最后將(2)式求得的AD、（3)式求得的AC，帶入到（1)式中，可以最終計算出踏板轉(zhuǎn) 角ZCAC的值。
[0137] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種踏板單元測試系統(tǒng)及其控制方法，能夠精確且高效 地測量踏板轉(zhuǎn)動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
【主權項】
1. 一種踏板單元測試系統(tǒng)，其特征在于:包括夾具（I)、踏板檢測機構(gòu)（2)、數(shù)據(jù)處理裝 置； 所述夾具（1)用于固定踏板單元； 踏板檢測機構(gòu)（2)包括伺服電機（21)，所述伺服電機（21)通過聯(lián)軸器（22)帶動絲桿 (23)旋轉(zhuǎn)，絲桿(23)驅(qū)動測試推桿(24)進退，該測試推桿(24)推動所述踏板單元的踏板旋 轉(zhuǎn)； 所述測試推桿(24)上設置有壓力傳感器(25)，所述壓力傳感器(25)用于檢測踏板的阻 力；伺服電機(21)的輸出軸上設置有旋轉(zhuǎn)編碼器(26)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器(26)用于檢測測試 推桿(24)的位移； 旋轉(zhuǎn)編碼器(26)通過檢測伺服電機(21)輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)結(jié)合絲桿(23)的導程檢測測試 推桿(24)的位移； 伺服電機(21)、壓力傳感器(25)、旋轉(zhuǎn)編碼器(26)均連接到數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處 理裝置控制伺服電機(21)的運轉(zhuǎn)從而通過測試推桿(24)推動踏板單元的踏板旋轉(zhuǎn);所述數(shù) 據(jù)處理裝置讀取壓力傳感器(25)以及旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的輸出數(shù)據(jù)并結(jié)合絲桿(23)的導程 以及踏板單元的踏板固定參數(shù)，計算并輸出踏板轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種踏板單元測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理裝置包括 計算機(3)，所述計算機(3)設置有數(shù)據(jù)采集卡、運動控制卡、顯示器，計算機(3)通過數(shù)據(jù)采 集卡讀取壓力傳感器(25)的輸出數(shù)據(jù);計算機(3)通過運動控制卡控制伺服電機(21)的運 動，計算機(3)還通過運動控制卡讀取旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的輸出數(shù)據(jù);計算機(3)通過顯示器 顯示踏板轉(zhuǎn)動角度和踏板阻力數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種踏板單元測試系統(tǒng)，其特征在于:所述踏板檢測機構(gòu)（2) 安裝在氣缸滑臺（4)上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油門踏板、離合踏板，氣缸滑臺 (4)推動踏板檢測機構(gòu)(2)在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個工位之間運動； 所述計算機(3)還設置有數(shù)字量I/O卡，計算機(3)通過數(shù)字量I/O卡控制氣缸滑臺（4) 推動踏板檢測機構(gòu)(2)運動。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種踏板單元測試系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機(3)還連接 有掃描儀(5)和打標機(6)，掃描儀(5)用于掃描踏板單元的條碼，打標機(6)用于打印踏板 單元的銘牌數(shù)據(jù)。5. -種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，適用于權利要求4所述的一種踏板單元測試系 統(tǒng)，所述計算機(3)通過該踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法對踏板單元進行測試，所述計算機 (3)內(nèi)設置有測試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制線 程模塊、模擬及數(shù)字線程模塊； 所述的主線程模塊內(nèi)設置有命令控制臺、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、顯示模塊;所述硬件 管理線程模塊設置有自動檢測模塊； 所述踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟： 步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發(fā)送測試指令； 步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機（21)進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的輸出數(shù)據(jù)； 自動檢測模塊還通過模擬及數(shù)字線程模塊讀取壓力傳感器(25)的輸出數(shù)據(jù)； 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的輸出數(shù)據(jù)以及壓力傳感器(25)的輸 出數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊； 步驟d:數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合絲桿(23)的導程以及踏板 單元的踏板固定參數(shù)計算踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度； 數(shù)據(jù)處理模塊還將壓力傳感器(25)的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)； 步驟e:數(shù)據(jù)處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏板阻 力數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫進行保存； 數(shù)據(jù)處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉(zhuǎn)動角度以及轉(zhuǎn)換獲得的踏板阻力數(shù)據(jù)。6. 根據(jù)權利要求5所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述主線程模 塊內(nèi)還設置有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內(nèi)還設置有點動硬件管理模塊，點動 測試模塊向點動硬件管理模塊發(fā)送點動指令；點動硬件管理模塊獲取指令后，通過運動控 制線程模塊控制伺服電機(21)點動，或者通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺（4)點動。7. 根據(jù)權利要求5所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的主線程 模塊內(nèi)還設置有傳感器矯正模塊;數(shù)據(jù)處理模塊通過傳感器矯正模塊設置的矯正參數(shù)將壓 力傳感器(25)的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成踏板阻力數(shù)據(jù)。8. 根據(jù)權利要求5所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述主線程模 塊內(nèi)還設置有產(chǎn)品型號管理模塊，該產(chǎn)品型號管理模塊用于將踏板單元的產(chǎn)品合格參數(shù)輸 入、輸出數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該產(chǎn)品合格參數(shù)判斷所測試踏板單元的踏板 是否合格； 所述主線程模塊內(nèi)還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂單參 數(shù)輸入、輸出數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)處理模塊讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)該批踏板單元訂單參數(shù)判斷該批踏板單 元是否完工； 所述主線程模塊內(nèi)還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數(shù)據(jù)庫中以前 的踏板單元測試結(jié)果； 所述主線程模塊內(nèi)還設置用戶管理模塊；用戶管理模塊用于將計算機(3)的用戶相關 信息輸入輸出數(shù)據(jù)庫;所述計算機(3)根據(jù)該用戶相關信息判斷用戶有無計算機(3)的使用 權限； 所述顯示模塊適時顯示產(chǎn)品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶管理 模塊的操作結(jié)果。9. 根據(jù)權利要求5所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:數(shù)據(jù)處理模塊 通過如下方法根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出數(shù)據(jù)結(jié)合絲桿（23)的導程以及踏板單元的踏板固定 參數(shù)計算踏板轉(zhuǎn)動角度，該方法包括如下步驟： 步驟一、定義測試推桿(24)頂端的起始點為B點，定義測試推桿(24)頂端接觸到踏板時 的接觸點為C點，定義測試推桿(24)頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與 線段CD通過旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的讀數(shù)計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器(25)的壓力起 始值對應的旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的讀數(shù)計算獲得； 步驟二、定義踏板的回轉(zhuǎn)中心A點，定義C'點為C點繞回轉(zhuǎn)中心A點旋轉(zhuǎn)的終點，A C = A C'，ZC'AC即為踏板的轉(zhuǎn)動角度，由于踏板單元固定在夾具上，所以A點位置確定，A點到B點 的線段AB為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一 ,A點、B點、D點形成的角ZABD也為踏板單元的踏 板固定參數(shù)之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段CE是切線AE的垂 線，的長度也為踏板單元的踏板固定參數(shù)之一；線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得 到； 步驟三、數(shù)據(jù)處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉(zhuǎn)動角度ZCAC，其中AD為A點到D點的距離； 其中AD2 = BD2+AB2-2 XK) XAB X cosZAK) (2) 其中AC2 = (BD-CD)2+AB2-2 X (K)-CD) XAB X cosZABD (3) 其中線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得到，線段BD與線段CD通過旋轉(zhuǎn)編碼器(26)的 讀數(shù)結(jié)合絲桿(23)的導程計算得到。10.根據(jù)權利要求5所述一種踏板單元測試系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述自動檢 測模塊測量完踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺（4)推動 踏板檢測機構(gòu)(2)移動到下一個踏板工位進行測量。
【文檔編號】G01M17/007GK106017943SQ201610340762
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】劉小峰, 曾柯
【申請人】重慶大學