踏板单元测试系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种踏板单元的测试系统及其控制方法，包括夹具、踏板检测机构；所述夹具固定踏板单元；踏板检测机构包括伺服电机，该伺服电机带动丝杆旋转，丝杆驱动测试推杆进退，该测试推杆推动踏板单元的踏板旋转；测试推杆上设置有压力传感器,所述压力传感器用于检测踏板的阻力；伺服电机的输出轴上设置有旋转编码器，所述旋转编码器用于检测测试推杆的位移；伺服电机、压力传感器、旋转编码器均连接到数据处理装置，数据处理装置读取压力传感器以及旋转编码器的输出数据并结合丝杆导程、踏板固定参数，计算并输出踏板转动角度和踏板阻力数据。本发明能够精确且高效地测量踏板转动角度以及踏板阻力，测试过程由软件控制自动运行。
【专利说明】
踏板单元测试系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车工程测试技术领域，主要是涉及一种踏板单元测试系统及其控制 方法。
【背景技术】
[0002] 汽车踏板单元包括踏板箱、油门踏板、刹车踏板、离合踏板、离主气缸、脚刹阀等部 件组成。踏板单元产品是否满足技术要求直接影响着汽车的安全性和稳定性，本发明主要 是针对踏板单元中油门踏板、刹车踏板以及离合踏板转动过程中的阻力，以及当阻力达到 最大值后踏板转过的角度的测量。在现有的生产线中，实现踏板转动角度测量的方法一般 是用角度传感器，旋转电位计或者位移传感器来测量，但是这种检测方法在生产流水线中 检测效率不高，传感器的放置不方便，本发明可以不用任何位移传感器和角度传感器就能 实现汽车踏板转动角度和位移的测量。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种踏板单元测试系统及其控制方法，能够精确且高效地 测量踏板单元的踏板转动角度以及踏板阻力，操作简单，测试过程由软件控制自动运行。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] -种踏板单元测试系统，其关键在于:包括夹具、踏板检测机构、数据处理装置；
[0006] 所述夹具用于固定踏板单元；
[0007] 踏板检测机构包括伺服电机，所述伺服电机通过联轴器带动丝杆旋转，丝杆驱动 测试推杆进退，该测试推杆推动所述踏板单元的踏板旋转；
[0008] 所述测试推杆上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测踏板的阻力；伺服 电机的输出轴上设置有旋转编码器，所述旋转编码器用于检测测试推杆的位移；
[0009] 旋转编码器通过检测伺服电机的输出轴的转数结合丝杆的导程计算测试推杆的 位移;该计算过程属于现有技术，不再赘述。
[0010] 伺服电机、压力传感器、旋转编码器均连接到数据处理装置，所述数据处理装置控 制伺服电机的运转从而通过测试推杆推动踏板单元的踏板旋转;所述数据处理装置读取压 力传感器以及旋转编码器的输出数据并结合丝杆的导程以及踏板单元的踏板固定参数，计 算并输出踏板转动角度和踏板阻力数据。
[0011] 该踏板单元测试系统由于采用压力传感器采集踏板单元踏板的阻力，通过旋转编 码器检测测试推杆的位移，压力传感器的输出数据经数据处理装置处理后变为踏板阻力数 据，而踏板的转动角度与测试推杆的位移、踏板单元的踏板固定参数相关，经数据处理装置 进行数学变换后，转换成踏板的转动角度，省去了角度传感器，整个测试过程自动控制进 行，效率尚。
[0012] 所述数据处理装置包括计算机，所述计算机设置有数据采集卡、运动控制卡、显示 器，计算机通过数据采集卡读取压力传感器的输出数据;计算机通过运动控制卡控制伺服 电机的运动，计算机还通过运动控制卡读取旋转编码器的输出数据;计算机通过显示器显 示踏板的转动角度和踏板阻力数据。
[0013] 计算机通过运动控制卡控制伺服电机运动，通过伺服电机的输出轴上的旋转编码 器计算测试推杆的位移，保证测试推杆位移的准确性。
[0014] 所述踏板检测机构安装在气缸滑台上，所述踏板单元的踏板包括刹车踏板、油门 踏板、离合踏板，气缸滑台推动踏板检测机构在刹车踏板、油门踏板、离合踏板的三个工位 之间运动；
[0015]所述计算机还设置有数字量I/O卡，计算机通过数字量I/O卡控制气缸滑台推动踏 板检测机构运动。
[0016] 所述气缸滑台设置有水平气缸以及垂直气缸，水平气缸以及垂直气缸带动气缸滑 台在油门踏板与刹车踏板、离合踏板三个工位之间运动。
[0017] 所述设置便于将油门踏板与刹车踏板、离合踏板在一次检测过程中完成，提高效 率。
[0018] 所述计算机还连接有扫描仪和打标机，扫描仪用于扫描踏板单元的条码，打标机 用于打印踏板单元的铭牌数据。
[0019] 所述设置便于提高操作者的工作效率，省去人工输条码、打印铭牌的麻烦。
[0020] -种踏板单元测试系统的控制方法，适用于所述的一种踏板单元测试系统，所述 计算机通过该踏板单元测试系统的控制方法对踏板单元进行测试，所述计算机内设置有测 试模块，所述的测试模块包括主线程模块、硬件管理线程模块、运动控制线程模块、模拟及 数字线程模块；
[0021] 所述的主线程模块内设置有命令控制台、数据处理模块、数据库、显示模块;所述 硬件管理线程模块设置有自动检测模块；
[0022] 所述踏板单元测试系统的控制方法包括如下步骤：
[0023] 步骤a:命令控制台向自动检测模块发送测试指令；
[0024] 步骤b:自动检测模块获取测试指令后，通过运动控制线程模块控制伺服电机进 给，并通过运动控制线程模块读取旋转编码器的输出数据；
[0025] 自动检测模块还通过模拟及数字线程模块读取压力传感器的输出数据；
[0026] 步骤c:自动检测模块将获取的旋转编码器的输出数据以及压力传感器的输出数 据传送给数据处理模块；
[0027] 步骤d:数据处理模块根据旋转编码器的输出数据结合丝杆的导程以及踏板单元 的踏板固定参数计算踏板单元的踏板转动角度；
[0028]数据处理模块还将压力传感器的输出数据转换成踏板阻力数据；
[0029] 步骤e:数据处理模块将计算获得的踏板单元的踏板转动角度以及转换获得的踏 板阻力数据送到数据库进行保存；
[0030] 数据处理模块通过显示模块显示踏板转动角度以及转换获得的踏板阻力数据。
[0031] 所述测试模块为测试程序，该测试程序装入计算机内，由计算机执行该测试程序， 整个测试过程在计算机的控制下自动完成，效率高。
[0032] 所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其关键在于:所述主线程模块内还设置 有点动测试模块;所述硬件管理线程模块内还设置有点动硬件管理模块，点动测试模块向 点动硬件管理模块发送点动指令；点动硬件管理模块获取指令后，通过运动控制线程模块 控制伺服电机点动，或者通过运动控制线程模块控制气缸滑台点动。
[0033] 点动测试模块主要用于设备安装和维修时使用，平时一般不用。
[0034] 所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其关键在于:所述的主线程模块内还设 置有传感器矫正模块;数据处理模块通过传感器矫正模块设置的矫正参数将压力传感器的 输出数据转换成踏板阻力数据。
[0035]该步骤是指将压力传感器的输出数据乘以矫正参数后获得压力数据。
[0036] 所述步骤便于使数据处理模块输出的压力数据更加准确。
[0037] 所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其关键在于:所述主线程模块内还设置 有产品型号管理模块，该产品型号管理模块用于将踏板单元的产品合格参数输入、输出数 据库，数据处理模块读取数据库内该产品合格参数判断所测试踏板单元的踏板是否合格；
[0038] 产品合格参数是指该型号踏板单元的刹车角度下限、刹车角度上限、刹车力下限、 刹车力上限；以及离合角度上限、离合角度下限、离合力上限、离合力下限；油门踏板角度下 限、油门踏板角度上限、踩油门力下限、踩油门力上限。
[0039] 数据处理模块将测试所获结果数据与产品合格参数相比较，以判断踏板单元的该 踏板测试数据是否合格。
[0040] 所述主线程模块内还设置有订单管理模块，订单管理模块用于将该批踏板单元订 单参数输入、输出数据库;数据处理模块读取数据库内该批踏板单元订单参数判断该批踏 板单元是否完工；
[0041] 所述该批踏板单元订单参数是指该批踏板单元的数量以及测试完成数量，数据处 理模块实时修正测试完成数量，并读取数据库内该批踏板单元订单参数以及测试完成数量 判断该批踏板单元是否完工。
[0042] 所述主线程模块内还设置有历史与报表模块，历史与报表模块用于查询数据库中 以前的踏板单元测试结果；
[0043] 历史与报表模块用于读取数据库存储的以前所测试的踏板单元的踏板刹车角度 参数、刹车阻力参数、离合角度参数、离合阻力参数、油门踏板角度参数、踩油门力参数。 [0044]所述主线程模块内还设置用户管理模块;用户管理模块用于将计算机的用户相关 信息输入输出数据库;所述计算机根据该用户相关信息判断用户有无计算机的使用权限；
[0045]该用户相关信息是指计算机的操作者的相关信息，包括操作者的名称，密码，以确 定该操作者有无该计算机的操作权限，该技术属于成熟技术。
[0046]所述显示模块适时显示产品型号管理模块、订单管理模块、历史与报表模块、用户 管理模块的操作结果。
[0047]显示模块动态显示操作结果，使用户对操作结果一目了然。
[0048]所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其关键在于:所述数据处理模块通过扫 描仪扫描踏板单元的条码，通过打标机打印踏板单元的铭牌数据，并将踏板单元的条码、铭 牌数据输入数据库。
[0049] 数据处理模块通过扫描仪扫描踏板条码，省去了操作者输入条码的过程，并将测 试合格的踏板单元通过打标机打印出铭牌数据，节省操作者劳动量。
[0050] 所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其关键在于:所述自动检测模块测量完 踏板单元的其中一个踏板后，通过运动控制线程模块控制气缸滑台推动踏板检测机构移动 到下一个踏板工位进行测量。
[0051 ]该踏板单元的踏板包括油门踏板、离合踏板以及刹车踏板，所述方法便于将油门 踏板、离合踏板与刹车踏板一次测试完工。
[0052]数据处理模块通过如下方法根据旋转编码器的输出数据结合丝杆的导程以及踏 板单元的踏板固定参数计算踏板转动角度，该方法包括如下步骤：
[0053]步骤一、定义测试推杆顶端的起始点为B点，定义测试推杆顶端接触到踏板时的接 触点为C点，定义测试推杆顶端推动踏板到极限位置时的接触点为D点，线段BD与线段CD通 过旋转编码器的读数计算得到，确立C点位置通过压力传感器压力的起始值对应的旋转编 码器的读数计算获得；
[0054]步骤二、定义踏板的回转中心A点，定义C'点为C点绕回转中心A点旋转的终点，AC =ACSZ(yAC即为踏板的转动角度，由于踏板单元固定在夹具上，所以A点位置确定，A点到 B点的线段A B为踏板单元的踏板固定参数之一，A点、B点、D点形成的角Z A B D也为踏板单元 的踏板固定参数之一，定义直线段AE是踏板臂曲线在A点的切线，定义直线段CT是切线AE 的垂线，CE的长度也为踏板单元的踏板固定参数之一;线段AB、角ZABD、直线段CE均测量 得到；
[0055]步骤三、数据处理模块采用如下公式进行计算踏板的转动角度ZCAC，
[0057]其中AD为A点到D点的距离；
[0058] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0059] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X((BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0060] 其中线段AB、角ZABD、直线段C'E均测量得到，线段BD与线段⑶通过旋转编码器的 读数结合丝杆的导程计算得到。
[0061] 显著效果:本发明提供了一种踏板单元测试系统及其控制方法，能够精确且高效 地测量踏板单元的踏板转动角度以及踏板阻力，操作简单，测试过程由软件控制自动运行。
【附图说明】
[0062] 图1是踏板检测机构原理图；
[0063]图2是图1的俯视图；
[0064]图3是数据处理装置结构图；
[0065]图4是测试模块的结构图；
[0066]图5是测试模块的方法流程图；
[0067] 图6是计算踏板单元的踏板转动角度的数学模型图。
【具体实施方式】：
[0068] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0069]如图1-图6所示，一种踏板单元测试系统，包括夹具1、踏板检测机构2、数据处理装 置；
[0070] 所述夹具1用于固定踏板单元；
[0071] 踏板检测机构2包括伺服电机21，所述伺服电机21通过联轴器22带动丝杆23旋转， 丝杆23驱动测试推杆24进退，该测试推杆24推动所述踏板单元的踏板旋转；
[0072]所述测试推杆24上设置有压力传感器25,所述压力传感器25用于检测踏板的阻 力；伺服电机21的输出轴上设置有旋转编码器26,所述旋转编码器26用于检测测试推杆24 的位移；
[0073]旋转编码器26通过检测伺服电机21输出轴的转数结合丝杆23的导程检测测试推 杆24的位移；
[0074]伺服电机21、压力传感器25、旋转编码器26均连接到数据处理装置，所述数据处理 装置控制伺服电机21的运转从而通过测试推杆24推动踏板单元的踏板旋转;所述数据处理 装置读取压力传感器25以及旋转编码器26的输出数据并结合丝杆23的导程以及踏板单元 的踏板固定参数，计算并输出踏板的转动角度和踏板阻力数据。
[0075]所述数据处理装置包括计算机3,所述计算机3设置有数据采集卡、运动控制卡、显 示器，计算机3通过数据采集卡读取压力传感器25的输出数据;计算机3通过运动控制卡控 制伺服电机21的运动，计算机3还通过运动控制卡读取旋转编码器26的输出数据;计算机3 通过显示器显示踏板转动角度和踏板阻力数据。
[0076] 所述踏板检测机构2安装在气缸滑台4上，所述踏板单元的踏板包括刹车踏板、油 门踏板、离合踏板，气缸滑台4推动踏板检测机构2在刹车踏板、油门踏板、离合踏板的三个 工位之间运动；
[0077] 所述计算机3还设置有数字量I/O卡，计算机3通过数字量I/O卡控制气缸滑台4推 动踏板检测机构2运动。
[0078] 所述计算机3还连接有扫描仪5和打标机6,扫描仪5用于扫描踏板单元的条码，打 标机6用于打印踏板单元的铭牌数据。
[0079] 如图4、图5所示，一种踏板单元测试系统的控制方法，适用于所述的一种踏板单元 测试系统，所述计算机3通过该踏板单元测试系统的控制方法对踏板单元进行测试，所述计 算机3内设置有测试模块，所述的测试模块包括主线程模块、硬件管理线程模块、运动控制 线程模块、模拟及数字线程模块；
[0080] 所述的主线程模块内设置有命令控制台、数据处理模块、数据库、显示模块;所述 硬件管理线程模块设置有自动检测模块；
[0081 ]所述踏板单元测试系统的控制方法包括如下步骤：
[0082]步骤a:命令控制台向自动检测模块发送测试指令；
[0083]步骤b:自动检测模块获取测试指令后，通过运动控制线程模块控制伺服电机21进 给，并通过运动控制线程模块读取旋转编码器26的输出数据；
[0084] 自动检测模块还通过模拟及数字线程模块读取压力传感器25的输出数据；
[0085] 步骤c:自动检测模块将获取的旋转编码器26的输出数据以及压力传感器25的输 出数据传送给数据处理模块；
[0086]步骤d:数据处理模块根据旋转编码器26的输出数据结合丝杆23的导程以及踏板 单元的踏板固定参数计算踏板单元的踏板转动角度；
[0087]数据处理模块还将压力传感器25的输出数据转换成踏板阻力数据；
[0088]步骤e:数据处理模块将计算获得的踏板单元的踏板转动角度以及转换获得的踏 板阻力数据送到数据库进行保存；
[0089]数据处理模块通过显示模块显示踏板转动角度以及转换获得的踏板阻力数据。
[0090] 所述主线程模块内还设置有点动测试模块;所述硬件管理线程模块内还设置有点 动硬件管理模块，点动测试模块向点动硬件管理模块发送点动指令；点动硬件管理模块获 取指令后，通过运动控制线程模块控制伺服电机21点动，或者通过运动控制线程模块控制 气缸滑台4点动。
[0091] 所述的主线程模块内还设置有传感器矫正模块;数据处理模块通过传感器矫正模 块设置的矫正参数将压力传感器25的输出数据转换成踏板阻力数据。
[0092]所述主线程模块内还设置有产品型号管理模块，该产品型号管理模块用于将踏板 单元的产品合格参数输入、输出数据库，数据处理模块读取数据库内该产品合格参数判断 所测试踏板单元的踏板是否合格；
[0093]所述主线程模块内还设置有订单管理模块，订单管理模块用于将该批踏板单元订 单参数输入、输出数据库;数据处理模块读取数据库内该批踏板单元订单参数判断该批踏 板单元是否完工；
[0094]所述主线程模块内还设置有历史与报表模块，历史与报表模块用于查询数据库中 以前的踏板单元测试结果；
[0095]所述主线程模块内还设置用户管理模块；用户管理模块用于将计算机3的用户相 关信息输入输出数据库;所述计算机3根据该用户相关信息判断用户有无计算机3的使用权 限；
[0096]所述显示模块适时显示产品型号管理模块、订单管理模块、历史与报表模块、用户 管理模块的操作结果。
[0097]所述数据处理模块通过扫描仪5扫描踏板单元的条码，通过打标机6打印踏板单元 的铭牌，并将踏板单元的条码、铭牌数据输入数据库。
[0098] 所述自动检测模块测量完踏板单元的其中一个踏板后，通过运动控制线程模块控 制气缸滑台4推动踏板检测机构2移动到下一个踏板工位进行测量。
[0099] 数据处理模块通过如下方法根据旋转编码器的输出数据结合踏板单元的固定参 数计算踏板转动角度，该方法包括如下步骤：
[0100] 步骤一、定义测试推杆4顶端的起始点为B点，定义测试推杆4顶端接触到踏板时的 接触点为C点，定义测试推杆4顶端推动踏板到极限位置时的接触点为D点，线段BD与线段CD 通过旋转编码器26的读数计算得到，确立C点位置通过压力传感器25压力的起始值对应的 旋转编码器26的读数计算获得；
[01 01 ]步骤二、定义踏板的回转中心A点，定义C'点为C点绕回转中心A点旋转的终点，AC iACSZC'AC即为踏板的转动角度，由于踏板单元固定在夹具1上，所以A点位置确定，A点 到B点的线段AB为踏板单元的踏板固定参数之一，A点、B点、D点形成的角ZABD也为踏板单 元的踏板固定参数之一，定义直线段AE是踏板臂曲线在A点的切线，定义直线段C'E是切线 AE的垂线，CE的长度也为踏板单元的踏板固定参数之一;线段AB、角ZABD、直线段CT均测 量得到；
[0102]步骤三、数据处理模块采用如下公式进行计算踏板的转动角度ZCAC，
[0104] 其中AD为A点到D点的距离；
[0105] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0106] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X(BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0107] 其中线段AB、角ZABD、直线段CE均测量得到，线段BD与线段⑶通过旋转编码器26 的读数结合丝杆23的导程计算得到(BD与CD计算属于现有技术）。
[0108] 下面结合图1、图6,解释数据处理装置采用如下方法，通过将旋转编码器26输出数 据结合踏板单元的踏板固定参数计算踏板单元的踏板转动角度。
[0109] 当踏板单元被固定在夹具1上，操作者按下开始按钮后，检测流程自动运行，伺服 电机21正转，通过连轴器22驱动丝杆23旋转，丝杆23通过轴承27支承在气缸滑台4上，丝杆 23驱动测试推杆24前进，测试推杆24顶端的起始点如图1和图6中的B点，测试推杆24顶端接 触到踏板时为图1和图6中的C点，测试推杆24推动踏板到极限位置时为图1和图6中的D点， 然后伺服电机21反转，测试推杆24退回，测试推杆24顶端刚与踏板分离时如图1和图6中的C 点，最后测试推杆24退回到初始位置B点。数据采集卡实时采集压力传感器25的输出数据发 送到模拟及数字线程模块，软件系统将会记录如图1和图6中C点和D点时旋转编码器26的脉 冲值。旋转编码器26分辨率为131072p/r，伺服电机21电子齿轮比为13.1072:5,选用测试推 杆24的导程为5mm，因此旋转编码器26每产生10000个脉冲，测试推杆24前进1mm。因此BD和 CD的长度能通过旋转编码器26的脉冲值换算得到。
[0110] 如图6所示，踏板绕着回转中心A点旋转，根据该图所示的几何关系，可以通过测试 推杆24推动踏板转动的直线位移计算得到踏板转动的角度。C是C点绕踏板回转中心A点旋 转的极限位置，即踏板沿着C 转动，D点是踏板旋转到达极限位置时测试推杆24与踏板的 接触点。直线AE是踏板臂曲线在A点的切线且(/ E丄AE，然后将AAEC关于直线AC/中心对称 后得到ΛΑΕΥ'，根据上述可知直线AE'的长度只由踏板臂本身的形状决定为踏板单元的固 定参数，延长直线Ε' 交直线BD于V，由于在踏板转过的任意位置上，D与V几乎重合，并且 线段my的长度很小，对踏板转动角度ZC/AC的影响完全可以忽略，所以认为在踏板转过的 任意位置上任意位置上D与V是重合的。ZC'AC就是踏板单元的转动角度。
[0111] 踏板转动角度的算法。如图6，AB，ZABD和AE的值为踏板单元的踏板固定参数，事 先已通过其他方式测得，BD和CD的值通过旋转编码器26采集的位置脉冲换算得到。根据踏 板的转动不意图，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中根据余弦定理求到，其式为：
[0119] 在式(6)中ZACf的值可以在RTAAEY中求得，其式为：
[0121] 在式(6)中ZADE'的值可以在RTAAE'D中求得，其式为：
[0123]有了上述准备工作，现在可以轻松地得出ZC/AC的计算公式，根据式(6)(7)(8) (9)，可以得到如下结果：
[0125] 在推导出的踏板转动角度公式（10)中，直线AE '= C'E的长度已经事先测得，为踏 板单元的踏板固定参数，AC'iAC，直线CD的长度是由位置脉冲换算得到，
[0126] 因此公式(10)可演变为
[0128] 而AD和AC需要另外求解。
[0129] 求解AD和AC的过程的思路是在某个三角形中根据余弦定理求解。其详细经过如 下：
[0130] 要求AD，我们选定AABD，在AABD中应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的值已经事先测得，直线BD的长度由位置脉冲换算得到。因此我 们可以根据式(2)求得AD的长度。
[0133] 另外要求AC，我们选定AABC，在AABC中应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的值已经事先测得，直线BD和⑶的长度由位置脉冲换算得到。因 此也可以求到AC的值。
[0136] 最后将(2)式求得的AD、（3)式求得的AC，带入到（1)式中，可以最终计算出踏板转 角ZCAC的值。
[0137] 综上所述，本发明提供了一种踏板单元测试系统及其控制方法，能够精确且高效 地测量踏板转动角度以及踏板阻力，操作简单，测试过程由软件控制自动运行。
【主权项】
1. 一种踏板单元测试系统，其特征在于:包括夹具（I)、踏板检测机构（2)、数据处理装 置； 所述夹具（1)用于固定踏板单元； 踏板检测机构（2)包括伺服电机（21)，所述伺服电机（21)通过联轴器（22)带动丝杆 (23)旋转，丝杆(23)驱动测试推杆(24)进退，该测试推杆(24)推动所述踏板单元的踏板旋 转； 所述测试推杆(24)上设置有压力传感器(25)，所述压力传感器(25)用于检测踏板的阻 力；伺服电机(21)的输出轴上设置有旋转编码器(26)，所述旋转编码器(26)用于检测测试 推杆(24)的位移； 旋转编码器(26)通过检测伺服电机(21)输出轴的转数结合丝杆(23)的导程检测测试 推杆(24)的位移； 伺服电机(21)、压力传感器(25)、旋转编码器(26)均连接到数据处理装置，所述数据处 理装置控制伺服电机(21)的运转从而通过测试推杆(24)推动踏板单元的踏板旋转;所述数 据处理装置读取压力传感器(25)以及旋转编码器(26)的输出数据并结合丝杆(23)的导程 以及踏板单元的踏板固定参数，计算并输出踏板转动角度和踏板阻力数据。2. 根据权利要求1所述的一种踏板单元测试系统，其特征在于:所述数据处理装置包括 计算机(3)，所述计算机(3)设置有数据采集卡、运动控制卡、显示器，计算机(3)通过数据采 集卡读取压力传感器(25)的输出数据;计算机(3)通过运动控制卡控制伺服电机(21)的运 动，计算机(3)还通过运动控制卡读取旋转编码器(26)的输出数据;计算机(3)通过显示器 显示踏板转动角度和踏板阻力数据。3. 根据权利要求2所述的一种踏板单元测试系统，其特征在于:所述踏板检测机构（2) 安装在气缸滑台（4)上，所述踏板单元的踏板包括刹车踏板、油门踏板、离合踏板，气缸滑台 (4)推动踏板检测机构(2)在刹车踏板、油门踏板、离合踏板的三个工位之间运动； 所述计算机(3)还设置有数字量I/O卡，计算机(3)通过数字量I/O卡控制气缸滑台（4) 推动踏板检测机构(2)运动。4. 根据权利要求3所述的一种踏板单元测试系统，其特征在于:所述计算机(3)还连接 有扫描仪(5)和打标机(6)，扫描仪(5)用于扫描踏板单元的条码，打标机(6)用于打印踏板 单元的铭牌数据。5. -种踏板单元测试系统的控制方法，适用于权利要求4所述的一种踏板单元测试系 统，所述计算机(3)通过该踏板单元测试系统的控制方法对踏板单元进行测试，所述计算机 (3)内设置有测试模块，所述的测试模块包括主线程模块、硬件管理线程模块、运动控制线 程模块、模拟及数字线程模块； 所述的主线程模块内设置有命令控制台、数据处理模块、数据库、显示模块;所述硬件 管理线程模块设置有自动检测模块； 所述踏板单元测试系统的控制方法包括如下步骤： 步骤a:命令控制台向自动检测模块发送测试指令； 步骤b:自动检测模块获取测试指令后，通过运动控制线程模块控制伺服电机（21)进 给，并通过运动控制线程模块读取旋转编码器(26)的输出数据； 自动检测模块还通过模拟及数字线程模块读取压力传感器(25)的输出数据； 步骤c:自动检测模块将获取的旋转编码器(26)的输出数据以及压力传感器(25)的输 出数据传送给数据处理模块； 步骤d:数据处理模块根据旋转编码器(26)的输出数据结合丝杆(23)的导程以及踏板 单元的踏板固定参数计算踏板单元的踏板转动角度； 数据处理模块还将压力传感器(25)的输出数据转换成踏板阻力数据； 步骤e:数据处理模块将计算获得的踏板单元的踏板转动角度以及转换获得的踏板阻 力数据送到数据库进行保存； 数据处理模块通过显示模块显示踏板转动角度以及转换获得的踏板阻力数据。6. 根据权利要求5所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其特征在于:所述主线程模 块内还设置有点动测试模块;所述硬件管理线程模块内还设置有点动硬件管理模块，点动 测试模块向点动硬件管理模块发送点动指令；点动硬件管理模块获取指令后，通过运动控 制线程模块控制伺服电机(21)点动，或者通过运动控制线程模块控制气缸滑台（4)点动。7. 根据权利要求5所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其特征在于:所述的主线程 模块内还设置有传感器矫正模块;数据处理模块通过传感器矫正模块设置的矫正参数将压 力传感器(25)的输出数据转换成踏板阻力数据。8. 根据权利要求5所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其特征在于:所述主线程模 块内还设置有产品型号管理模块，该产品型号管理模块用于将踏板单元的产品合格参数输 入、输出数据库，数据处理模块读取数据库内该产品合格参数判断所测试踏板单元的踏板 是否合格； 所述主线程模块内还设置有订单管理模块，订单管理模块用于将该批踏板单元订单参 数输入、输出数据库;数据处理模块读取数据库内该批踏板单元订单参数判断该批踏板单 元是否完工； 所述主线程模块内还设置有历史与报表模块，历史与报表模块用于查询数据库中以前 的踏板单元测试结果； 所述主线程模块内还设置用户管理模块；用户管理模块用于将计算机(3)的用户相关 信息输入输出数据库;所述计算机(3)根据该用户相关信息判断用户有无计算机(3)的使用 权限； 所述显示模块适时显示产品型号管理模块、订单管理模块、历史与报表模块、用户管理 模块的操作结果。9. 根据权利要求5所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其特征在于:数据处理模块 通过如下方法根据旋转编码器的输出数据结合丝杆（23)的导程以及踏板单元的踏板固定 参数计算踏板转动角度，该方法包括如下步骤： 步骤一、定义测试推杆(24)顶端的起始点为B点，定义测试推杆(24)顶端接触到踏板时 的接触点为C点，定义测试推杆(24)顶端推动踏板到极限位置时的接触点为D点，线段BD与 线段CD通过旋转编码器(26)的读数计算得到，确立C点位置通过压力传感器(25)的压力起 始值对应的旋转编码器(26)的读数计算获得； 步骤二、定义踏板的回转中心A点，定义C'点为C点绕回转中心A点旋转的终点，A C = A C'，ZC'AC即为踏板的转动角度，由于踏板单元固定在夹具上，所以A点位置确定，A点到B点 的线段AB为踏板单元的踏板固定参数之一 ,A点、B点、D点形成的角ZABD也为踏板单元的踏 板固定参数之一，定义直线段AE是踏板臂曲线在A点的切线，定义直线段CE是切线AE的垂 线，的长度也为踏板单元的踏板固定参数之一；线段AB、角ZABD、直线段CE均测量得 到； 步骤三、数据处理模块采用如下公式进行计算踏板的转动角度ZCAC，其中AD为A点到D点的距离； 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) 其中线段AB、角ZABD、直线段CE均测量得到，线段BD与线段CD通过旋转编码器(26)的 读数结合丝杆(23)的导程计算得到。10.根据权利要求5所述一种踏板单元测试系统的控制方法，其特征在于:所述自动检 测模块测量完踏板单元的其中一个踏板后，通过运动控制线程模块控制气缸滑台（4)推动 踏板检测机构(2)移动到下一个踏板工位进行测量。
【文档编号】G01M17/007GK106017943SQ201610340762
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】刘小峰, 曾柯
【申请人】重庆大学