一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种儿童约束系统试验设备及其方法，尤其是一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法。
【背景技术】
[0002]机动车儿童乘员用约束系统作为目前国家机动车辆大量安装、使用的强制性检验产品，其抗翻转试验用于评价动态条件下的约束系统对儿童乘员的约束能力，为重要的性能测试环节。儿童约束系统翻转试验设备是一种用于检测机动车儿童乘员用约束系统抗翻转性能的机电一体化装置。依据中华人民共和国国家标准GB 27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》中的条款5.1.3和6.1.2“翻转”的要求规定:将约束有儿童假人的儿童约束系统安装在试验座椅上，整个座椅绕着座椅纵向中心平面内的水平轴线，以2° /秒?5° /秒的速度旋转360°。之后，反方向重复该试验，其中，如有必要，假人仍处于初始位置。绕着位于水平面内的且与上两个试验中旋转轴垂直的轴旋转，再重复进行两个方向的翻转试验。以上试验均使用试验样品所属组别中的最小和最大的两个儿童假人。要求试验过程中儿童假人不从儿童约束系统样品中掉出来，且当试验座椅处于翻转的位置时，沿着垂直于座椅的方向，假人的头部从它的原始位置产生的位移应不超过300_。
[0003]目前国内汽车及零部件检测行业实验室使用的儿童约束系统翻转试验装置翻转动作实现方法和监测方法单一，试验座椅90°转动方式依赖人力，定位不精准，且不停机情况下无法实现自动旋转，自动化程度不高。此类设备通常应包括试验座椅、设备基座、翻转执行机构、试验座椅转向机构和控制系统等，目前国内类似装置多为人工辅助转向，尚未发现有可在翻转状态自动换向的设备。传统的试验座椅转向机构不是自动转向，一般都需借助人力完成。然而，一般常见的儿童约束系统翻转试验装置的翻转执行机构构建方案通常采用三相异步电机、减速机、变频器等匹配实现，以开环控制居多，无法做到精确定位，翻转速度精度不高，且装置整体体积较大;试验座椅上的卷收器安装板设计过于简单，调节位置和角度略显困难，不便于不同规格安全带卷收器的安装;试验座椅对儿童约束系统的安装方式单一，有的只能使用安全带作为儿童约束系统的固定方式，而忽略了目前常见的儿童约束系统有很大一部分采用了 IS0FIX接口 ；试验座椅转向机构设计不合理，安全冗余度过大，操作不便捷，也无法实现不停机状态下自动转向，严重依赖人力，存在一定的安全隐患；装置未采用模块化设计理念，使得装置后期改造、调整或者升级较为困难，对不同国际标准的适应性差，实验室内部使用尚可，不便于技术推广和设备转让。综上所述，这类现有装置往往不能够准确、快捷地对儿童约束系统的抗翻转性能做出理想的判断与评价，甚至一些装置本身都会出现机械失效、电气控制不良、安全事故多发等问题，使用性差，作为设备出售的市场认可度较低。
[0004]鉴于国内尚无自动换向的儿童约束系统翻转试验设备，且目前在用此类试验装置简单的机械结构，不合理的控制方式，以及电气技术陈旧的驱动部分，尤其是在试验样品的适应性上广泛存在的技术应用局限性，另外装置未考虑自动化、智能化的要求及人因工程的因素，不能满足儿童约束系统抗翻转性能检测市场今后发展趋势的要求，因此亟需一类精度较高、安全可靠、操作便捷、对人力依赖小的试验设备，即自动换向型儿童约束系统翻转试验设备。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法，解决了设备不停机状态下试验座椅自动转向问题，还解决了翻转执行机构精准定位等【背景技术】所述的现有技术存在的问题，解决了不同规格安全带卷收器的安装问题，解决了不同安装方式儿童约束系统的安装问题，以及解决了儿童约束系统翻转试验过程中试验座椅旋转90°位置精度问题；
[0006]本发明通过长时间对机动车儿童乘员用约束系统产品形式、种类变化趋势的跟踪，采用了一种创新的检验方式，参考机械、电气新技术，并充分考虑未来儿童约束系统检验行业的发展方向，提供一种成熟的、先进的、适应性强、扩展性良好的机动车儿童乘员用约束系统翻转试验设备。
[0007]本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
[0008]—种机动车儿童乘员用约束系统自动换向翻转试验设备，包括试验座椅、转接架、设备基座、动力基座、翻转执行机构、试验座椅自动转向机构、控制系统和人机界面。
[0009]所述试验座椅包括座椅架、坐垫、靠背、IS0FIX下固定点、安全带固定点，其中座椅架由钢质方管焊接而成，所述座椅架安装有安全带上固定点、卷收器安装固定点、安全带下固定点、IS0FIX下固定点、坐垫、靠背，所述坐垫和靠背均由满足GB27887-2011附录E要求的聚氨酯泡沫、防晒布和铝底板构成，所述各类固定点均由螺栓联接安装于座椅架上。其中IS0FIX的在国家标准中是直接引用的一种固定方式。
[0010]所述转接架为连接试验座椅和试验座椅自动转向机构的装置，由钢质方管焊接而成，起转接和过渡作用。
[0011]所述设备基座为该设备所有组成部分的承载机构，由钢质方管焊接成的底座和底部的福马轮组成。
[0012]所述动力基座由槽钢焊接而成的框架、承重钢板以及减速机安装座等组成，作为翻转执行机构动力源的安装与固定装置，该动力基座通过螺栓联接于设备基座上。
[0013]所述翻转执行机构主要包括伺服电机、减速机、联轴器、轴承座、旋转轴、转动臂、编码器及其承载座，其中伺服电机直接和减速机连接匹配，减速机安装于动力基座上，并通过联轴器和旋转轴连接，带动旋转轴转动，旋转轴的转动传输至转动臂，并由转动臂带动承载座实现翻转动作，编码器通过联轴器和一侧旋转轴连接，主要采集转动的速度信息，并将速度信息反馈至PLC。
[0014]所述试验座椅自动转向机构，由转动基座、弹簧、磁力表座及其安装座、电磁铁及其安装座、磁力表座吸合板、电磁铁吸合板、24VDC可充电电源、光敏开关和继电器模组、光源及电路辅件、安装辅件等部分组成，用于实现试验座椅不借助人力，自动旋转90°的动作。
[0015]本发明还公开了所述一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备的试验方法，包括以下步骤:
[0016]所述试验座椅自动转向机构动作流程为:初始状态下，试验座椅处于初始位置，即试验座椅纵向中心平面平行于设备长轴方向且垂直于水平面，设备上电，电路开关闭合，通过PLC控制光源使其保持熄灭状态，光敏开关模组处于通路状态，通过继电器模组，电磁铁得电，电磁铁吸合板和电磁铁吸合，试验座椅被约束住而不能随意转动，试验座椅在初始状态下开始翻转360°，然后再反向翻转360°，回到初始位置，保持2?5秒，该时间任意可设，但应大于光敏电阻的响应时间。该段时间内，通过PLC内设程序控制光源使其处于点亮状态，照射到光敏电阻上的光线使得光敏开关模组处于断路状态，通过继电器模组，电磁铁失电，在弹簧力作用下，电磁铁吸合板和电磁铁脱开，实现旋转90°动作，然后磁力表座吸合板与磁力表座吸合，试验座椅被约束无法再自由旋转，完成自动转向。试验完成后，如需试验座椅回复至初始位置，可旋转磁力表座旋钮开关，使磁性吸合力被阻断，扳动试验座椅回复原位即可。所述控制系统和人机界面包括可编程逻辑控制器(PLC)、伺服驱动器、光电开关、各类按钮、导线、触摸屏以及其他电气元件。除触摸屏和按钮安装于控制柜上面板外，其余元器件均安装于控制柜内部。结构整体布局简洁、紧凑。
[0017]