摩擦力自动测试系统的制作方法

本实用新型涉及太阳电池阵的吊挂展开装置，尤其涉及一种用于检测太阳电池阵的吊挂展开装置的水平导轨与滑车之间摩擦力的摩擦力自动测试系统。

背景技术：

太阳电池阵展开试验是在模拟太阳电池阵微重力状态下，考核太阳电池阵释放功能、展开功能、锁定功能的过程。目前太阳电池阵展开试验主要采用吊挂展开方式，试验前需要对吊挂装置进行精密装调，以确保吊挂装置各项性能参数与产品展开试验要求相匹配。其中，导轨摩擦力是影响太阳电池阵展开的最重要、最直接的一项技术指标，也是导轨水平度、导轨表面粗糙度、滑动组件轴承调试等诸多因素是否满足要求的最终反应，若导轨摩擦力大于展开机构的展开力矩，将直接导致太阳电池阵无法展开，因此在太阳电池阵产品展开试验前，必须对吊挂装置导轨摩擦力进行精确、量化测量，判断是否满足产品使用要求，并根据测量情况决定是否需要对吊挂装置进一步调试及精度控制。若测量数据不准确，导轨实际摩擦力大于产品展开力矩，将有可能导致导轨产品地面展开故障，给型号研制研制带来重要影响。

现有的相关技术中，对吊挂装置导轨摩擦力的测量是采用手持测力计测量吊挂装置导轨上多点的启动摩擦力，然后取最大值作为导轨摩擦力测量值，其测量方式主要存在以下问题：

第一测量结果不精确。测量过程受人为因素影响较大，尤其时启动摩擦力(即最大摩擦力)的测量结果取决于测量人员的操作手感和直觉判断，且测量过程受人为影响存在滑车与导轨接触不均匀的可能，导致在同一工况下，同一操作人员测得的导轨摩擦力数据不稳定，重复性较差，数据可信度不高；

第二测量数据离散、不连续。吊挂装置导轨一般长度数米，手持测力计方式很难进行导轨全程摩擦力测量，只能测量离散的静态点，无法真实地反映出滑车在导轨上全行程动摩擦力情况；

第三工作效率低。目前测量方法每次需测量导轨上多个点，每个点测量三次取最大值，平均每次摩擦力测量工时需要半天。若测量出的摩擦力处于临界值，还需要更换操作人员进行重复测量，浪费大量时间。

技术实现要素：

为了解决以上提到的技术问题中的部分或全部，本实用新型提供了一种摩擦力自动测试系统，用于检测太阳电池阵的吊挂展开装置的水平导轨与滑车之间摩擦力，包括：第一配重结构、第一拉绳、第二拉绳、控制装置和检测装置；所述第一配重结构的重量施加于所述滑车，所述第一配重结构的重量为模拟所述太阳电池阵所需的重量；

所述第一拉绳，用于沿平行于所述水平导轨的第一方向向所述滑车施加第一拉力；所述第二拉绳，用于沿平行于所述水平导轨的第二方向向所述滑车施加第二拉力；所述第一方向与所述第二方向为相背的两个方向；所述检测装置用于检测所述第一拉力和所述第二拉力；

所述检测装置与所述控制装置通讯连接，以使得：所述控制装置能够接收并根据所述检测装置检测到的拉力数据计算得到摩擦力。

可选的，所述的装置，还包括：第一定滑轮和第一施力机构；

所述第一施力机构，用于向所述第一拉绳施加拉力，以使得所述第一拉绳的末端向所述滑车施加所述第一拉力；所述第一拉绳绕过所述第一定滑轮，以转换第一拉绳的运动方向。

可选的，所述第一施力机构包括电机组件、缠绕轮和电气控制器，所述第一拉绳缠绕于所述缠绕轮，所述电机组件用于根据所述电气控制器的控制驱动所述缠绕轮旋转，以向所述第一拉绳施加拉力。

可选的，所述电机组件包括电机、减速器、驱动器和电源；所述驱动器与所述电气控制器和所述电机连接，所述电机的输出轴通过所述减速器传动所述缠绕轮旋转，所述电源分别为所述驱动器和所述电机供电。

可选的，所述的系统，还包括：第二定滑轮和第二施力机构；

所述第二施力机构，用于向所述第二拉绳施加拉力，以使得所述第二拉绳的末端向所述滑车施加所述第二拉力；所述第二拉绳绕过所述第二定滑轮，以转换第二拉绳的运动方向。

可选的，所述第二施力机构包括动滑轮和设于所述动滑轮的第二配重结构；所述第二拉绳的首端位置固定，所述第二拉绳的末端用于施加所述第二拉力；

所述第二拉绳绕过所述动滑轮，所述动滑轮和所述第二配重结构通过自身重力向所述第二拉绳施加拉力，以产生所述第二拉力。

可选的，所述第二施力机构还包括第三定滑轮，所述第二拉绳靠近首端的位置绕过所述第三定滑轮，以转换第二拉绳的运动方向。

可选的，所述滑车设有支架，所述检测装置和/或所述第一配重结构安装于所述支架。。

可选的，所述检测装置包括用于检测所述第一拉力的第一拉力传感器、用于检测所述第二拉力的第二拉力传感器、变换器和第一无线通讯模块，所述变换器的输入端连接所述第一拉力传感器和所述第二拉力传感器，所述变换器的输出端连接所述第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与所述控制装置的第二无线通讯模块通讯连接，所述变换器用于将所述第一拉力传感器和所述第二拉力传感器检测得到的信号转化为模拟信号，并通过所述第一无线通讯模块发送至所述控制装置。

可选的，所述第一拉绳与所述第二拉绳均为凯夫拉绳。

本实用新型提供的摩擦力自动测试系统，通过所述第一拉绳沿平行于所述水平导轨的第一方向向所述滑车施加第一拉力，以及所述第二拉绳沿平行于所述水平导轨的第二方向向所述滑车施加第二拉力，本实用新型为摩擦力测试提供了模拟场景，在受力均衡时，第一拉力和第二拉力的差值，可以视作所需检测的摩擦力，本实用新型避免了利用手持设备进行人工测量的诸多弊端，保障了数据的稳定性、有效性，提高了测量的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一摩擦力自动测试系统的结构示意图；

图2是本实用新型一电机组件和电气控制器的结构示意图；

图3是本实用新型一摩擦力自动测试系统的软件界面示意图。

附图标记说明：

1-第一拉绳；

2-第二拉绳；

3-水平导轨；

4-滑车；

5-第一配重结构；

6-第一容置结构；

7-第一拉力传感器；

8-第二拉力传感器；

9-支架；

10-第二容置结构；

11-第一定滑轮；

12-第二定滑轮；

13-第三定滑轮；

14-电气控制器；

15-控制装置；

16-电机组件；

161-电机；

162-驱动器；

163-减速器；

164-电源；

165-编码器；

17-缠绕轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一摩擦力自动测试系统的结构示意图。

请参考图1，所述的系统，用于检测太阳电池阵的吊挂展开装置的水平导轨3与滑车4之间摩擦力，包括：第一配重结构5、第一拉绳1、第二拉绳2、控制装置15和检测装置6。

所述第一配重结构5的重量施加于所述滑车4，所述第一配重结构5的重量为模拟所述太阳电池阵所需的重量。第一配重结构5可以吊装于滑车4，可以直接吊装，也可以通过支架9吊装于滑车4。第一配重结构5可以为10公斤。

所述第一拉绳1，用于沿平行于所述水平导轨3的第一方向向所述滑车施加第一拉力；所述第二拉绳2，用于沿平行于所述水平导轨3的第二方向向所述滑车4施加第二拉力；所述第一方向与所述第二方向为相背的两个方向。其中，施加的拉力可以直接施加于滑车4，也可以间接施加于滑车4，例如通过支架9间接施加于滑车4，或通过支架8和检测装置中的第一拉力传感器7和第二拉力传感器8间接施加于滑车4。

所述第一拉绳与所述第二拉绳可以均为凯夫拉绳，凯夫拉绳的直径可以为0.5毫米。凯夫拉绳具有自重轻缠拧力小的优点，对测量结果的影响可以忽略不计。

所述检测装置用于检测所述第一拉力和所述第二拉力；所述检测装置与所述控制装置15通讯连接，以使得：所述控制装置15能够接收并根据所述检测装置检测到的拉力数据计算得到摩擦力。其中，滑车4在水平导轨3上滑动时第一拉绳1与第二拉绳2之间的拉力差即可视为滑车4在水平导轨3上的摩擦力。

其中一种实施方式中，所述的装置，还包括：第一定滑轮11和第一施力机构；

所述第一施力机构，用于向所述第一拉绳1施加拉力，以使得所述第一拉绳1的末端向所述滑车4施加所述第一拉力；所述第一拉绳1绕过所述第一定滑轮11，以转换第一拉绳1的运动方向；所述第一拉绳1的末端可以连接于检测装置的第一拉力传感器7，也可以连接于支架9；第一拉绳1的首端可以连接于第一施力机构。

其中，所述第一施力机构可以包括电机组件16、缠绕轮17和电气控制器14，所述第一拉绳1缠绕于所述缠绕轮17，所述电机组件16用于根据所述电气控制器14的控制驱动所述缠绕轮17旋转，以向所述第一拉绳1施加拉力。

图2是本实用新型一电机组件和电气控制器的结构示意图；请参考图2，所述电机组件16包括电机161、减速器163、驱动器162和电源164；所述驱动器162与所述电气控制器14和所述电机161连接，所述电机161的输出轴通过所述减速器163传动所述缠绕轮17旋转，所述电源164分别为所述驱动器162和电机161供电。电源164可以为AC/DC电源，其可以为驱动器162提供满足工作要求的电压和电流。

电机组件16还可以包括用于检测减速器163输出的旋转角度或电机161输出的旋转角度的编码器165，编码器165可以将采集到的旋转角度反馈至驱动器162，以使得：驱动器162根据采集到的旋转角度驱动电机161旋转。

电机组件16还可以包括用于制动所述电机161旋转的制动器166，制动器166可以分别连接所述电机161和电气控制器14，以接收电气控制器14的指令，实施对电机161的制动。

具体实施过程中，所述电机161可以采用MAXON公司的直流无刷电机EC-max30、减速器163可以采用减速箱GP32HP(132:1)、制动器166可以采用制动器AB28，编码器165可以采用编码器R35I，驱动器162可以采用电机驱动器EPOS2 24/5。

电机组件16和电气控制器14可以在控制装置15的控制下，以所需的运动速度、加速度和位移控制第一拉绳1运动，以带动滑车以相应的速度、加速度和位移运动。

其中一种实施方式中，所述的系统，还包括：第二定滑轮12和第二施力机构；

所述第二施力机构，用于向所述第二拉绳2施加拉力，以使得所述第二拉绳2的末端向所述滑车4施加所述第二拉力；所述第二拉绳2绕过所述第二定滑轮12，以转换第二拉绳2的运动方向。

其中，所述第二施力机构包括动滑轮和设于所述动滑轮的第二配重结构；动滑轮和第二配重结构可以设置于第二容置结构10内。所述第二拉绳2的首端位置固定，所述第二拉绳2的末端用于施加所述第二拉力；所述第二拉绳2的末端可以连接于检测装置的第二拉力传感器8，也可以连接于支架9。

所述第二拉绳2绕过所述动滑轮，所述动滑轮和所述第二配重结构通过自身重力向所述第二拉绳2施加拉力，以产生所述第二拉力。第二配重结构可以为200克，可配重固定在动滑轮上，用以平衡电机驱动力。

所述第二施力机构还可以包括第三定滑轮13，所述第二拉绳2靠近首端的位置绕过所述第三定滑轮13，以转换第二拉绳的运动方向。

可见，定滑轮及其固定座用于实现对拉绳的导向，同时可以保证拉绳拉力的水平。动滑轮及其第二配重结构用以增加行程长度和实现力的平衡。所述定滑轮轮径可以为5毫米，所述动滑轮的直径可以为5毫米。

第二定滑轮12、第三定滑轮13、动滑轮及第二配重结构的组合保证第二拉绳2拉力的水平，以第一拉伸1水平拉力，同时可以延长滑车4在水平导轨3上行程，防止因垂直高度不够导致动滑轮及第二配重结构触地，另外第二定滑轮12和第三定滑轮13的之间设定一定的间距可以有效防止因凯夫拉绳在下垂过程中出现拧缠而影响摩擦力测量结果现象发生。

所述滑车4设有支架9，所述检测装置和/或所述第一配重结构5安装于所述支架9。所述检测装置可以包括用于检测所述第一拉力的第一拉力传感器7、用于检测所述第二拉力的第二拉力传感器8、变换器和第一无线通讯模块，所述变换器的输入端连接所述第一拉力传感器7和所述第二拉力传感器8，所述变换器的输出端连接所述第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与所述控制装置15的第二无线通讯模块通讯连接，所述变换器用于将所述第一拉力传感器7和所述第二拉力传感器8检测得到的信号转化为模拟信号，并通过所述第一无线通讯模块发送至所述控制装置15。变换器和第一无线通讯模块可以设置于第一容置结构6内，第一容置结构6可以安装于支架9或直接安装于滑车4。

两个拉力传感器和变换器用以测量两根拉绳的拉力，并将拉力数据数字变换成可以数据传输处理的电压信号，即模拟信号；第一无线通讯模块用以采集拉力传感器采集并经变换器变换为模拟信号的输出数据，并发送至第一无线通信模块，第一无线通信模块和第二无线通信模块可以组成ZIGBEE网络，进行无线互联，并将电压数据上传至控制装置15，具体可以上传至控制装置15中的计算机。

两个拉力传感器可以采用FUTEK公司LRF400拉力传感器。所述无线通信模块可以采用SOC微控制器C8051F340和2.4GHz无线通信芯片CC2530组合而成。

可见，本实用新型针对对现有吊挂装置摩擦力测量工艺方法存在的测量结果不稳定、重复性差、测量数据离散、不连续、测量费时费力等问题，研制一套自动化高精度吊挂装置导轨摩擦力测量装置，提高测量精度，增加测量数据的可信度，并获得导轨全行程的摩擦力，增加数据信息量，提高生产效率，缩短产品生产周期。

此外，控制装置15可以包括笔记本电脑，用以人机交互、接收检测装置传输而来的模拟信号的拉力数据。其中可以配置LabVIEW软件。所述笔记本电脑可以采用THINKPAD便携计算机，T450系列，i5CPU，固态硬盘，并配有外置光驱便于数据导入导出。

LabVIEW软件中软件配置部分，用以完成电机控制、传感器电信号采集、电信号变换以及数据实时显示存储功能，在配置界面中，可对系统测试的工程信息、系统电机位移及摩擦力计算系数、电机通讯参数、电机运动参数、NI采集板卡参数进行设置。

LabVIEW软件中数据储存与处理部分，用以将测试信息、实时采集的采集时间点、滑车位移、电机负载电流、第一拉力传感器输出、第二拉力传感器输出存储为.txt数据文件，数据文件的文件名以测试数据信息和测试起始的时刻命名，测试完成后可自动解析原始数据文件，并生成word结果、excel数据和BMP图片曲线报表文件。数据报表包括word格式、excel格式和BMP图片曲线三种格式。

LabVIEW软件完成传感器电压采集、电机控制以及数据实时显示存储功能，具体的，参看图3，LabVIEW软件的主界面18主要由3个区域组成，分别为测试实时曲线显示区181、程序控制器区182、测试控制区183。

测试实时曲线显示区181包括摩擦力-位移的实时曲线显示区，滑车前向拉力值实时曲线显示区和滑车后向拉力值实时曲线显示区。程序控制器区182中的“开始”、“停止”按钮可用于启动和停止滑车移动，“配置”按钮可用于配置测量传感器端口配置、电机端口配置、电机运动参数配置和测量项目参数配置等；“生成报告”按钮可用于自动根据测试数据生成测试报告。测试控制区183中的“滑车复位”按钮用于自动完成滑车复位。

具体的，参看图1和图3，LabVIEW软件“配置”完成后，点击程序控制器区182中“开始”按钮，电机组件16驱动缠绕轮，第一拉绳1牵引导轨滑车4在水平导轨3上运行，第一拉力传感器7和第二拉力传感器8在第一拉绳1和第二拉绳2的牵引下拉力值发生变化，变换器将第一拉力传感器7和第二拉力传感器8输出信号进行变换处理后，通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块上传至控制装置15，控制装置15中的LabVIEW软件将拉力数据处理后在测试实时曲线显示区181显示位移、摩擦力数据和实时绘制位移-摩擦力曲线。

测试完成后，LabVIEW软件将测试信息、实时采集的采集时间点、滑车位移、电机负载电流、第一拉力传感器输出、第二拉力传感器输出存储为txt数据文件，数据文件的文件名以测试数据信息和测试起始的时刻命名。

测试过程中，可以自主的暂停和启动测试，如开始测试后，无人工干预测试，系统会在滑车位移达到自定义限位位移时自动停止测试。测试停止后，点击测试控制区183中“滑车复位”按钮，软件控制电机自动完成滑车复位。

较佳的，LabVIEW软件可将原始数据进行解析处理，生成自定义的报表文件。测试完成后，点击程序控制器区182“生成报表”按钮，选择需要生成报表的原始数据文件，软件将自动解析原始数据文件，并生成word结果、excel数据和BMP图片曲线报表文件，报表文件包括测试基本信息及解析后的位移-摩擦力数据表。

综上可见，本实用新型相比现有技术具有以下有益效果：改变了过去人工测量太阳电池阵吊挂展开装置导轨摩擦力的生产作业模式，提高测量精度，保证测量数据的可靠性和一致性，获得完整、连续的导轨摩擦力实测数据，提高生产效率，缩短型号研制生产周期。提高了工艺稳定性和太阳电池阵展开试验的准确性、可靠性，满足太阳电池阵的展开试验生产需求，其经济效益和社会效益都较为显著。

同时，还可具备以下优点：

测试效率提升。改变了过去人工测量太阳电池阵吊挂展开装置导轨摩擦力的生产作业模式，提高了测试效率，可以获得完整、连续的导轨摩擦力实测数据，缩短型号研制生产周期，提高了工艺稳定性和太阳电池阵展开试验的准确性、可靠性，满足太阳电池阵的展开试验生产需求；

测试数据量化、可追溯。测试数据可以实时显示、存储，并且数据的可追溯性对太阳电池阵展开试验提供有利支持；

无线测量。无线测量系统是完全自主研发，具备核心技术，较NI公司对应无线测量仪器，具有成本低、精度高、测试速度快等优点；

经济效益。本系统具有一定的可推广性，可以解决导轨或直线机构的摩擦力等参数的测量问题，具有一定的经济效益潜力。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。