專利名稱：用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電氣自動化、工業(yè)機器人領域，尤其涉及一種用于汽 車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
目前在國際和國內，在先進的工業(yè)生產上，己高度的自動化和廣 泛的使用工業(yè)機器人，如汽車裝配線、顯像管生產線、巻煙生產線等， 在這些生產線的機器人工作工位上，機器人能在總控自動系統(tǒng)的程序指 令下，單獨精確地、千萬次重復地進行著準確的工作。
但是，在實驗室用機器人模擬人駕駛汽車的動作來進行測試汽車 零部件的疲勞以及根據(jù)測試的要求模擬各種不同的動作來滿足測試要 求是絕無僅有的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，而提供一種用于汽車零部件 疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)及其控制方法，它能夠在實驗室用機器人模擬 人駕駛汽車的動作來進行測試汽車零部件的疲勞以及根據(jù)測試的要求 模擬各種不同的動作來滿足測試要求。
實現(xiàn)上述目的的技術方案是
本發(fā)明之一的一種用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，通 過模擬各種仿真動作來測試汽車零件，其中，它包括一工控機、與所述 的工控機通過PCI總線連接的總線接口卡、伺服控制卡和采樣板卡， 還包括與所述的總線接口卡相連的機器人，與所述的伺服控制卡相連的 伺服電機，與所述的采樣板卡相連的氣缸和采樣機構，其中
5所述的工控機上安裝有PCI控制卡；
所述的總線接口卡接受來自工控機的通過PCI總線發(fā)布的命令， 并且將機器人的狀態(tài)通過PCI總線反饋給工控機； ' 所述的伺服控制卡實現(xiàn)伺服電機的控制；
所述的采樣板卡采集來自采樣機構的信號，并且控制氣缸的運行;
所述的機器人模擬仿真各種動作來測試汽車零件；
所述的伺服電機實現(xiàn)汽車零部件的控制；
所述的氣缸通過調節(jié)氣缸內的壓縮空氣的壓力來控制氣缸的輸出
力；
所述的采樣機構采集機器人、伺服電機以及氣缸的各個模擬量。 上述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其中，所述的 采樣機構包括拉壓力傳感器、扭矩傳感器以及六維傳感器，其中 所述的拉壓力傳感器檢測氣缸以及機器人動作產生的力； 所述的扭矩傳感器采集伺服電機和機器人旋轉動作時產生的扭
矩；
所述的六維傳感器檢測機器人動作時的三個方向的力和扭矩。
上述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其中，所述的 采樣板卡包括數(shù)據(jù)采集卡、A/D卡以及I/0卡。
上述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其中，所述的 工控機上運行l(wèi)abview軟件平臺。
上述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其中，所述的 伺服控制卡控制伺服電機的方式包括角度控制和扭矩控制。
本發(fā)明之二的一種用如上的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試 系統(tǒng)實現(xiàn)的加力控制方法，根據(jù)測試要求控制目標值力，在設定的型變 內加力，其中，它包括以下步驟
步驟S1，設置所需的加力數(shù)值L;
步驟S2，設置加力的最大位移Y;
步驟S3，設置加力循環(huán)的次數(shù)n;
步驟S4，控制機器人按照加力的方向進行移動；步驟S5，判斷檢測到的加力的最大位移是否小于或等于步驟S2 中設置的加力最大位移Y，
若是，即測量的加力的最大位移小于或等于步驟S2中設置的 加力最大位移Y，則迸入步驟S6;
若否，即測量的加力的最大位移大于步驟S2中設置的加力最
大位移Y，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S8;
步驟S6，判斷力傳感器采樣的數(shù)值是否大于或者等于步驟Sl中所 設置的加力數(shù)值L，
若是，即傳感器采樣的數(shù)值大于或者等于步驟S1中所設置的 加力數(shù)值L，則進入步驟S7;'
若否，即傳感器采樣的數(shù)值小于步驟S1中所設置的加力數(shù)值 L，則返回步驟S4;
步驟S7，判斷是否完成一次加力，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減1是 否等于0，
若是，即完成一次加力，則進入步驟S8; 如否，即未完成一次加力，則進入步驟S71;
步驟S71，進行其他測試動作，然后返回步驟S4; 步驟S8，結束測試。
本發(fā)明之三的一種用如上的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試 系統(tǒng)實現(xiàn)的位置控制方法，通過測試扭矩來進行測試，其中，它包括以
下步驟
步驟S1'，設置旋轉角度a;
步驟S2'，設置旋轉過程中的最大扭矩Y'; 步驟S3'，設置加力循環(huán)次數(shù)n; 步驟S4'，控制機器人進行旋轉操作；
步驟S5'，判斷檢測旋轉的扭矩是否小于或者等于步驟S2'中設 置的最大扭矩Y'，
若是，即檢測到的旋轉的扭矩小于或者等于步驟S2'中設置 的最大扭矩Y，，則進入步驟S6;若否，即檢測到的旋轉的扭矩大于步驟S2'中設置的最大扭 矩Y'，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S7';
步驟S6'，判斷是否完成一次測試，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減l 是否等于0，
若是，即完成一次加力，則進入步驟S7'; 如否，即未完成一次加力，則進入步驟S61';
歩驟S61'，進行其他測試動作，然后返回步驟S4'; 步驟S7'，結束測試。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過一個仿真測試系統(tǒng)，在汽車零部
件疲勞測試臺，利用機器人模擬人的動作進行測試，具有效率高，操作 簡單的優(yōu)點，系統(tǒng)易于維護和升級。


圖1是本發(fā)明之一的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)的
結構示意圖2是本發(fā)明之二的加力控制方法的流程圖3是本發(fā)明之三的位置控制方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
請參閱圖1，圖中示出了本發(fā)明之一的一種用于汽車零部件疲勞測 試的仿真測試系統(tǒng)，通過模擬各種仿真動作來測試汽車零件，它包括一
工控機i、與工控機1通過PCI總線11連接的總線接口卡2、伺服控 制卡3和采樣板卡4，還包括與總線接口卡2相連的機器人5，與伺服 控制卡3相連的伺服電機6，與采樣板卡4相連的氣缸7和采樣機構8， 本實施例中，汽車的零件包含有管柱和鑰匙，其中
工控機1上安裝有PCI控制卡，并且運行l(wèi)abview軟件平臺； 總線接口卡2接受來自工控機1的通過PCI總線11發(fā)布的命令， 并且將機器人5的狀態(tài)通過PCI總線11反饋給工控機1，本實施例中，總線接口卡2的型號為PCI-DNET;
伺服控制卡3實現(xiàn)伺服電機6的控制，本實施例中，伺服控制卡3 的型號為PCI-7342，它控制伺服電機6的方式包括角度控制和扭矩控 制；
采樣板卡4采集來自采樣機構8的信號，并且控制氣缸7的運行，
它包括數(shù)據(jù)采集卡(圖中未示出)、A/D卡(圖中未示出)以及I/0卡 (圖中未示出)，數(shù)據(jù)采集卡的型號為PCI-6220， 1/0卡和A/D卡型號
分別為PCI-6514、 6232，數(shù)據(jù)采集卡用來采集六維傳感器的數(shù)值，
A/D,I/0卡的模擬量用來采集傳感器的數(shù)值，數(shù)字量用來采集位置信號，
數(shù)字量輸出控制電磁闊推動氣缸7運行；
機器人5模擬仿真各種動作來測試汽車零件； 伺服電機6實現(xiàn)汽車零部件的控制，用來旋轉管柱(圖中未示出)
和鑰匙(圖中未示出)，控制系統(tǒng)采集扭矩傳感器(圖中未示出)數(shù)值，
可以行程一個扭矩的閉環(huán)控制，通過采集編碼器(圖中未示出)的數(shù)值
可以形成一個位置控制的閉環(huán)；
氣缸7通過電磁閥的通斷，控制氣缸的動作，通過調節(jié)氣缸內的
壓縮空氣的壓力來控制氣缸7的輸出力；
采樣機構8采集機器人5、伺服電機6以及氣缸7的各個模擬量，
采樣機構8包括拉壓力傳感器(圖中未示出)、扭矩傳感器(圖中未示
出)以及六維傳感器(圖中未示出)，其中
拉壓力傳感器檢測氣缸7以及機器人5動作產生的力； 扭矩傳感器采集伺服電機6和機器人5旋轉動作時產生的扭矩； 六維傳感器檢測機器人5動作時的三個方向的力和扭矩。 請參閱圖2，圖中示出了本發(fā)明之二的一種采用本發(fā)明之一的用于
汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)的加力控制方法，根據(jù)測試要
求控制目標值力，在設定的型變內加力，它包括以下步驟 步驟S1，設置所需的加力數(shù)值L，本實施例中為700N; 步驟S2，設置加力的最大位移Y，本實施例中為15mm; 步驟S3，設置加力循環(huán)的次數(shù)n，本實施例中位6500;
9步驟S4，控制機器人按照加力的方向進行移動；
步驟S5，判斷檢測到的加力的最大位移是否小于或等于步驟S2 中設置的加力最大位移Y，
若是，即測量的加力的最大位移小于或等于步驟S2中設置的 加力最大位移Y，則進入步驟S6;
若否，即測量的加力的最大位移大于步驟S2中設置的加力最 大位移Y，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S8; 步驟S6，判斷力傳感器采樣的數(shù)值是否大于或者等于步驟Sl中所 設置的加力數(shù)值L，
若是，即傳感器采樣的數(shù)值大于或者等于步驟S1中所設置的 加力數(shù)值L，則進入步驟S7;
若否，即傳感器采樣的數(shù)值小于步驟S1中所設置的加力數(shù)值 L，則返回步驟S4;
步驟S7，判斷是否完成一次加力，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減1是 否等于0，
若是，即完成一次加力，則進入步驟S8; 如否，即未完成一次加力，則進入步驟S71;
步驟S71，進行其他測試動作，然后返回步驟S4; 步驟S8，結束測試。
加力控制時，測試要求控制目標值力，在設定的型變內要加上力， 例如實驗測試管上下移動鎖緊功能管柱就是采樣這種控制方式。
請參閱圖3，圖中示出了本發(fā)明之三的一種用本發(fā)明之一的用于汽 車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)的位置控制方法，通過測試扭矩
來進行測試，它包括以下步驟
步驟sr ，設置旋轉角度a，本實施例中設置為i20。；
步驟S2'，設置旋轉過程中的最大扭矩Y'，本實施例中為0.6Nm; 步驟S3'，設置加力循環(huán)次數(shù)n，本實施例中為6500; 步驟S4'，控制機器人進行旋轉操作；
步驟S5'，判斷檢測旋轉的扭矩是否小于或者等于步驟S2'中設置的最大扭矩Y'，
若是，即檢測到的旋轉的扭矩小于或者等于步驟S2'中設置 的最大扭矩Y，，則進入步驟S6;
若否，即檢測到的旋轉的扭矩大于步驟S2'中設置的最大扭 矩Y'，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S7'; 步驟S6'，判斷是否完成一次測試，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減l 是否等于0，
若是，即完成一次加力，則進入步驟S7';
如否，即未完成一次加力，則進入步驟S61';
步驟S61'，進行其他測試動作，然后返回步驟S4'; 步驟S7'，結束測試。
位置控制時，在用機器人來轉鑰匙的實驗中用的是位置控制方式， 要求把汽車鑰匙從OFF位置轉動到RUN，角度為120度，在旋轉過程 中要實時檢測扭矩，當扭矩超過設定值，實驗就停止，說明鎖己損壞。
以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明保護范圍的限 制。有關本技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，還可以作出各種變換或變型，而所有等同的技術方案也應歸屬 于本發(fā)明保護的范疇之內，由各權利要求所限定。
權利要求
1.一種用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，通過模擬各種仿真動作來測試汽車零件，其特征在于，它包括一工控機、與所述的工控機通過PCI總線連接的總線接口卡、伺服控制卡和采樣板卡，還包括與所述的總線接口卡相連的機器人，與所述的伺服控制卡相連的伺服電機，與所述的采樣板卡相連的氣缸和采樣機構，其中所述的工控機上安裝有PCI控制卡；所述的總線接口卡接受來自工控機的通過PCI總線發(fā)布的命令，并且將機器人的狀態(tài)通過PCI總線反饋給工控機；所述的伺服控制卡實現(xiàn)伺服電機的控制；所述的采樣板卡采集來自采樣機構的信號，并且控制氣缸的運行；所述的機器人模擬仿真各種動作來測試汽車零件；所述的伺服電機實現(xiàn)汽車零部件的控制；所述的氣缸通過調節(jié)氣缸內的壓縮空氣的壓力來控制氣缸的輸出力；所述的采樣機構采集機器人、伺服電機以及氣缸的各個模擬量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其 特征在于，所述的采樣機構包括拉壓力傳感器、扭矩傳感器以及六維傳感器， 其中所述的拉壓力傳感器檢測氣缸以及機器人動作產生的力；所述的扭矩傳感器采集伺服電機和機器人旋轉動作時產生的扭矩；所述的六維傳感器檢測機器人動作時的三個方向的力和扭矩。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)， 其特征在于，所述的采樣板卡包括數(shù)據(jù)采集卡、A/D卡以及I/0卡。
4. 根據(jù)權利要求1所述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其 特征在于，所述的工控機上運行l(wèi)abview軟件平臺。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)，其 特征在于，所述的伺服控制卡控制伺服電機的方式包括角度控制和扭矩控制。
6. —種用權利要求1的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)的加力控制方法，根據(jù)測試要求控制目標值力，在設定的型變內加力，其特征在 于，它包括以下步驟步驟S1，設置所需的加力數(shù)值L;步驟S2，設置加力的最大位移Y;步驟S3，設置加力循環(huán)的次數(shù)n;步驟S4，控制機器人按照加力的方向進行移動；步驟S5，判斷檢測到的加力的最大位移是否小于或等于步驟S2中設置的 加力最大位移Y，若是，即測量的加力的最大位移小于或等于步驟S2中設置的加力最 大位移Y，則進入步驟S6;若否，即測量的加力的最大位移大于步驟S2中設置的加力最大位移 Y，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S8;步驟S6，判斷力傳感器采樣的數(shù)值是否大于或者等于步驟S1中所設置的 加力數(shù)值L，若是，即傳感器采樣的數(shù)值大于或者等于步驟S1中所設置的加力數(shù) 值L，則進入步驟S7;若否，即傳感器采樣的數(shù)值小于步驟S1中所設置的加力數(shù)值L，則 返回步驟S4;步驟S7，判斷是否完成一次加力，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減1是否等于0，若是，即完成一次加力，則進入歩驟S8;如否，即未完成一次加力，則進入步驟S71;步驟S71，進行其他測試動作，然后返回步驟S4; 步驟S8，結束測試。
7. —種用權利要求1的用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)的位置控制方法，通過測試扭矩來進行測試，其特征在于，它包括以下步驟步驟sr ，設置旋轉角度a;步驟S2'，設置旋轉過程中的最大扭矩Y';步驟S3，，設置加力循環(huán)次數(shù)n; 步驟S4'，控制機器人進行旋轉操作；步驟S5',判斷檢測旋轉的扭矩是否小于或者等于步驟S2'中設置的最 大扭矩Y，，若是，即檢測到的旋轉的扭矩小于或者等于步驟S2'中設置的最大扭矩Y'，則進入步驟S6;若否，即檢測到的旋轉的扭矩大于步驟S2'中設置的最大扭矩Y'，則測試結果為沒有通過測試，直接進入步驟S7';步驟S6'，判斷是否完成一次測試，即判斷加力循環(huán)次數(shù)n減1是否等于.0， 若是，即完成一次加力，則進入步驟S7'; 如否，即未完成一次加力，則進入步驟S61';步驟S61'，進行其他測試動作，然后返回步驟S4'; 步驟S7'，結束測試。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于汽車零部件疲勞測試的仿真測試系統(tǒng)及其控制方法，通過模擬各種仿真動作來測試汽車零件，系統(tǒng)包括一工控機、與所述的工控機通過PCI總線連接的總線接口卡、伺服控制卡和采樣板卡，還包括與所述的總線接口卡相連的機器人，與所述的伺服控制卡相連的伺服電機，與所述的采樣板卡相連的氣缸和采樣機構；方法包括加力控制方法以及位置控制方法。本發(fā)明能夠在實驗室用機器人模擬人駕駛汽車的動作來進行測試汽車零部件的疲勞以及根據(jù)測試的要求模擬各種不同的動作來滿足測試要求。
文檔編號G01M17/007GK101650264SQ20081004164
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權日2008年8月13日
發(fā)明者華小龍, 華建強, 鑫 夏, 勤 孫, 明 李 申請人:上海電氣自動化設計研究所有限公司