专利名称：转向器试验台自动控制系统及其控制转向器试验的方法
技术领域：
本发明关于一种转向器试验台自动控制系统及其控制转向器试验的方法，尤其是一种能够自动控制转向器试验台对不同型号的转向器进行耐久试验的转向器试验台自动控制系统及其相应的自动控制方法。
背景技术：
随着越来越多的人开始拥有私用汽车，汽车的安全性能也越来越多地为人们所关注。因此，在将汽车投入市场进行销售之前，必须对汽车的各个零部件、组件进行各种性能测试，以将可能的安全隐患降至最低限度。于是，人们即开发出各种各样的检验、测试设备，以针对不同的零部件来进行相应的性能试验。
相关的现有技术例如美国专利USP6,305,217，其是关于一种“车用诊断测试仪”，主要用于测试汽车的各种零部件在汽车组装完成后，是否能正常执行各项功能。该测试仪直接装在汽车的方向盘上，从汽车相应接口接收故障信号，可以一边开车、一边作测试。
中国实用新型专利ZL02220571.3则公开了一种多功能汽车转向器总成试验台，其能够模拟汽车的实际转向阻力和阻尼，实现变负荷加载。该专利所揭露的试验台实质为汽车转向器试验台四大组成(驱动装置、加载装置、控制装置、测试装置)之一的加载装置，其特点是能实现变负荷加载，以对动力转向器和机械转向器进行相应的试验。
另一件中国实用新型专利ZL92223334.9也是有关于一种汽车转向器总成变负荷试验台，其加载装置采用两个相同的加载箱，分别置于转向器输出端的两侧。该试验台能够模拟转向器实际常用工况下的负荷特性，还可用于齿轮齿条式、循环球式及其动力转向器总成装配线终端的性能检测、或室内性能和寿命试验。
转向器试验台是车辆转向器性能测试和耐久试验必不可少的设备，通常由驱动装置、加载装置、控制装置、测试和数据采集处理装置几部分组成。常规的转向器试验台应具有以下功能1)以一定的速度驱动转向器输入轴做正、反向往复运转；2)往复旋转的角度应能根据需要进行调整；3)每经过一个循环之后能重新回到中立位置。
转向器耐久试验台一般采用电机或液压马达作为动力，通过某种运动机构将电机的旋转运动转换成输入轴的往复摆动。常规的转向器试验台正、反向往复摆动的转角范围，通常有机构调节式和位置调节式两种调整方式。
但是，在耐久试验过程中，由于转向器型号不同，总回转圈数不同。因而，每做一次试验都要通过一定的机构调整输入轴转角范围，给试验带来很多不便，而且精度比较低。
另外，对有些转向器的耐久试验，要求输入轴自中立位置左转和右转，每转动10个小循环(±180°)后，进行一个90％的大循环(自中立位置至左、右死点)。如此反复循环，使得试验中输入轴转角范围呈周期性变化(即变转角循环)。而且，针对不同型号的汽车转向器，其大、小循环试验要求的转角范围并不都一样，大、小循环试验的次数也各不相同。然而，目前现有转向器试验台则通常是通过机构调节式和位置调节式两种方式，进行相应的人工调整以适用不同类型转向器的试验要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种转向器试验台自动控制系统，针对不同型号的待测转向器，只要输入预设的相关实验参数，其即能自动控制转向器试验台完成相应的转向器耐久试验。
本发明的另一目的还在于提供一种自动控制转向器试验台进行转向器耐久试验的方法，针对不同型号的待测转向器，通过该方法只要输入预设的相关实验参数，其即能自动控制转向器试验台完成相应的转向器耐久试验。
本发明的技术要点是提供一种转向器试验台自动控制系统，其中该转向器试验台包括对待测转向器进行耐久测试的试验运行装置。该自动控制系统包括与待测转向器的输入轴相联的传感器、中央控制装置、以及与该试验运行装置相联的执行装置。其中，该传感器为将待测转向器输入轴的转角信号反馈至该可编程控制器的光电编码器，或者其它适当的旋转角度检测装置。该中央控制装置接收光电编码器发来的转向器输入轴的旋转角度信号，并向该执行装置发出进行相关试验的信号，以控制该试验运行装置对待测转向器进行相应的试验。
该中央控制装置包括可编程控制器和用于将相关参数输入至该可编程控制器的拨码开关装置。可编程控制器对光电编码器的输出方式为继电器方式输出。执行装置为与该试验运行装置相联的电磁换向阀，该电磁换向阀包括正转电磁铁和反转电磁铁。试验运行装置包括与该电磁换向阀相联的驱动装置和与待测转向器输入轴相联的减速器。该驱动装置可以是液压马达或电机等其它动力装置。
其中，中央控制装置的可编程控制器通过控制该电磁换向阀的通断来控制液压马达的转动及转向，并通过减速器带动待测转向器输入轴作正、反向往复运动。
该中央控制装置还包括手动转向控制装置，其与该可编程控制器相联，以通过控制该执行装置来控制试验运行装置对待测转向器的试验。该手动转向控制装置包括手动正转控制装置和手动反转控制装置。
该中央控制装置进一步包括与该可编程控制器相联的警报器，用于在试验出现异常时通过可编程控制器发出相应的警报信号。该中央控制装置进一步包括与可编程控制器相联的限位保护开关，可通过该可编程控制器输出限位保护信号执行相应的限位保护功能。该中央控制装置进一步包括显示装置，用于显示各项实验数据。
本发明还涉及一种自动控制转向器试验台进行转向器耐久试验的方法，包括以下步骤步骤一将待测转向器安装至转向器试验台上；步骤二输入相关参数至转向器试验台的中央控制装置；步骤三在该中央控制装置控制下进行转向器小循环试验；步骤四在该中央控制装置控制下进行转向器大循环试验。
步骤一包括将待测转向器输入轴与一个光电编码器同轴相联，且该光电编码器将测得的待测转向器输入轴的转角信息反馈给中央控制装置。
步骤一还包括将一个减速器一端与待测转向器的输入轴相联，该减速器另一端与一个驱动装置一端相联；同时，该驱动装置的另一端和一个由中央控制装置控制的执行装置相联，该中央控制装置通过控制该执行装置，可以控制驱动装置经由减速器来控制转向器输入轴的转动和转向。
该执行装置为电磁换向阀，包括正转电磁铁和反转电磁铁。所有步骤中所涉及的中央控制装置包括可编程控制器和可向该可编程控制器输入相关参数的拨码开关。
步骤二包括通过该拨码开关向可编程控制器输入小循环转角范围值、大循环转角范围值、循环次数等参数。
步骤三包括对小循环变量进行自动加法计数，并当该小循环变量小于预设的小循环次数时，自动对待测转向器进行小循环试验；若小循环变量不小于预设的小循环次数时，则进入步骤四。步骤三进一步包括在进行小循环试验过程中，将待测转向器的转角值设为小循环转角值。
步骤四包括在进行大循环试验过程中，将待测转向器转角值设为大循环转角值。步骤四进一步包括在进行大循环试验后，先对小循环变量进行清零，再对大循环变量进行自动加法计数，当大循环变量大于预设的大循环次数时，则结束试验；当大循环变量不大于预设的大循环次数时，则返回步骤三重新进行小循环试验。
本发明转向器综合试验台自动控制系统主要由反馈系统光电编码器、可编程控制器及执行机构电磁换向阀组成。液压马达经减速器与转向器的输入轴相联，光电编码器与转向器输入轴同轴联接。用光电编码器测量转向器输入轴的转角并反馈到PLC，大、小循环转角等参数由拨码开关输入可编程控制器(PLC)，利用可编程控制器(PLC)的高速记数和区间比较功能控制电磁换向阀的闭合，从而实现对转向器试验台的自动控制。
另外，本发明采用步进电机和液压马达两套驱动装置，相互切换、一次安装即可完成转向器的性能和耐久试验，它集动力转向器、全液压转向器及机械转向器的试验于一身，集机电液技术于一体，测试精度高，综合性强，能进行定转角循环和变转角循环，实现了试验条件和过程的自动控制。
图1是本发明的工作原理示意图；图2是本发明转向器综合试验台自动控制系统的硬件构成示意图；图3是本发明的工作流程示意图。
具体实施例方式
现结合说明书附图，对本发明转向器试验台自动控制系统及其自动控制转向器试验台的方法作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明关于一种转向器试验台自动控制系统1，其中该转向器试验台包括对待测转向器(图略)进行耐久测试的试验运行装置(图略)。该自动控制系统1包括与待测转向器的输入轴相联的传感器20、中央控制装置10、以及与该试验运行装置相联的执行装置26。其中，该中央控制装置10接收传感器20发来的转向器输入轴的旋转角度信号，并向该执行装置26发出进行相关试验的信号，以控制该试验运行装置对待测转向器进行相应的试验。
该传感器20可以是任何适当的旋转角度检测装置，例如可以是一种光电编码器20，将待测转向器输入轴的转角信号反馈至该可中央控制装置10。
该中央控制装置10包括可编程控制器16和用于将相关参数输入至该可编程控制器16的拨码开关装置11。可编程控制器16对光电编码器20的输出方式为继电器方式输出。执行装置26为与该试验运行装置相联的电磁换向阀26，该电磁换向阀26包括正转电磁铁201和反转电磁铁202。试验运行装置包括与该电磁换向阀26相联的驱动装置24和与待测转向器输入轴相联的减速器22。该驱动装置24可以是液压马达或步进电机，或者可以同时包括液压马达和步进电机。
其中，中央控制装置10的可编程控制器16通过控制该电磁换向阀26的通断，来控制液压马达24的转动及转向，并通过减速器22带动待测转向器输入轴作正向、反向往复运动。
该中央控制装置10还可包括手动转向控制装置15，其与该可编程控制器16相联，以通过控制该执行装置26来控制试验运行装置对待测转向器的试验。该手动转向控制装置15包括手动正转控制装置和手动反转控制装置。
该中央控制装置10进一步包括与该可编程控制器16相联的警报器12，用于在试验出现异常情况时通过可编程控制器16发出相应的警报信号。该中央控制装置10进一步包括与可编程控制器16相联的限位保护开关13，可通过该可编程控制器16输出限位保护信号来执行相应的限位保护功能。该中央控制装置10进一步包括显示装置14，用于显示各项实验数据。
本发明还包括一种自动控制转向器试验台进行转向器耐久试验的方法，包括以下步骤步骤一将待测转向器安装至转向器试验台上；步骤二输入相关参数至转向器试验台的中央控制装置10；步骤三在该中央控制装置10控制下进行转向器小循环试验；
步骤四在该中央控制装置10控制下进行转向器大循环试验。
其中，步骤一包括将待测转向器输入轴与一个光电编码器20同轴相联，且该光电编码器14将测得的待测转向器输入轴的转角信息反馈给中央控制装置10。
本发明自动控制转向器试验台进行转向器耐久试验的方法的流程图可参阅图3。
步骤一还包括将一个减速器22一端与待测转向器的输入轴相联，该减速器22另一端与一个驱动装置24一端相联；同时，该驱动装置24的另一端和一个由中央控制装置10控制的执行装置26相联，该中央控制装置10通过控制该执行装置26，可以控制驱动装置24经由减速器22来控制转向器输入轴的转动和转向。
该执行装置26为电磁换向阀，包括正转电磁铁201和反转电磁铁202。所有步骤中所涉及的中央控制装置10包括可编程控制器16和可向该可编程控制器16输入相关参数的拨码开关11。
步骤二包括通过该拨码开关11向可编程控制器16输入小循环转角范围值n1、大循环转角范围值n2、循环次数M等参数。
步骤三包括对小循环变量I进行自动加法计数，并当该小循环变量I小于预设的小循环次数(如图3中所示可设为10，但亦可根据需要设为其它适当的值)时，自动对待测转向器进行小循环试验；若小循环变量I不小于预设的小循环次数10时，则进入步骤四。步骤三进一步包括在进行小循环试验过程中，将待测转向器的转角值n设为小循环转角值n1。
步骤四包括在进行大循环试验过程中，将待测转向器转角值n设为大循环转角值n2。步骤四进一步包括在进行大循环试验后，先对小循环变量I进行清零，再对大循环变量J进行自动加法计数，当大循环变量J大于预设的大循环次数M时，则结束试验；当大循环变量J不大于预设的大循环次数M时，则返回步骤三重新进行小循环试验。
本发明转向器综合试验台自动控制系统主要由反馈系统光电编码器20、可编程控制器16及执行机构电磁换向阀26组成。液压马达24经减速器22与转向器的输入轴相联，光电编码器20与转向器输入轴同轴联接。用光电编码器20测量转向器输入轴的转角并反馈到可编程控制器(PLC)16，大、小循环转角n1、n2等参数由拨码开关11输入可编程控制器16，利用可编程控制器16的高速记数和区间比较功能控制电磁换向阀26的闭合，从而实现对转向器试验台的自动控制。
另外，本发明可同时采用步进电机和液压马达两套驱动装置，相互切换，一次安装即可完成转向器的性能和耐久试验。它集动力转向器、全液压转向器及机械转向器的试验于一身，并集机电液技术于一体，测试精度高，综合性强，能进行定转角循环和变转角循环，实现了试验条件和过程的自动控制。
本发明中，可编程控制器(PLC)16可采用日本三菱公司生产的FX2型，其高速记数器是按中断方式进行的，独立于扫描周期。其A-B相高速计数器可将A相与B相信号自动鉴相，确定增减计数关系，并通过特殊的继电器来判断计数器是处于增计数还是减计数状态。编码器用增量式光电旋转编码器，精度为500脉冲/转。A-B相计数频率折算时需乘以4计入频率总和，以满足可编程控制器(PLC)16计数频率总和的要求。
可编程控制器(PLC)16控制电磁换向阀电磁铁201、202的通断，进而控制液压马达24的转动及转向，并通过减速器22带动转向器输入轴作正、反向往复运动。光电编码器20的作用是监测转向器输入轴的位置和转角，并将这些信号反馈到可编程控制器(PLC)16进行处理，再对电磁换向阀26实施控制。这里需要说明的是，即使换向阀两电磁铁201、202的通、断电时间相同，由于换向阀内油道的微观不对称性及液压马达正、反转动滞后量的差异等因素，也会造成液压马达左右转动量的不均衡，使得转向器左转和右转角度不相等，在经过若干个循环之后，转向器的中立位置会跑偏，因此不能用电磁阀通断电的时间的长短来控制转向器转动的角度，而必须用转向器输入轴的实际位置信号来进行控制。
此外，本发明的转向器试验台采用步进电机和液压马达两套驱动装置，相互切换，一次安装即可完成转向器的性能和耐久试验，它集动力转向器、全液压转向器及机械转向器的试验于一身，集机电液技术于一体，测试精度高，综合性强，能进行定转角循环和变转角循环，实现了试验条件和过程的自动控制。
本发明自动控制系统适用于汽车、工程机械、轮式拖拉机装配的各种型号的动力、全液压及机械转向器试验，适用性广，控制精度高，是车辆转向器试验必不可少的装置，具有广泛的应用前景。
权利要求
1.一种转向器试验台自动控制装置，其中该试验台包括对待测转向器进行耐久测试的试验运行装置；其特征在于该转向器试验台自动控制装置包括与待测转向器的输入轴相联的传感器、一个中央控制装置、以及与该试验运行装置相联的执行装置；其中，该中央控制装置接收传感器发来的转向器输入轴的旋转角度信号，并向该执行装置发出进行相关试验的信号，以控制该试验运行装置对待测转向器进行相应的试验。
2.如权利要求1所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该中央控制装置包括可编程控制器和用于将相关参数输入至该可编程控制器的拨码开关装置。
3.如权利要求2所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于所述传感器为将待测转向器输入轴的转角信号反馈至该可编程控制器的光电编码器。
4.如权利要求3所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该可编程控制器对光电编码器的输出方式为继电器方式输出。
5.如权利要求3所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该执行装置为与该试验运行装置相联的电磁换向阀。
6.如权利要求5所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该电磁换向阀包括正转电磁铁和反转电磁铁。
7.如权利要求5所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该试验运行装置包括与该电磁换向阀相联的驱动装置和与待测转向器输入轴相联的减速器。
8.如权利要求7所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于其中中央控制装置的可编程控制器通过控制该电磁换向阀的通断来控制液压马达的转动及转向，并通过减速器带动待测转向器输入轴作正、反向往复运动。
9.如权利要求8所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该驱动装置可以是液压马达或电机等其他动力装置。
10.如权利要求9所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该驱动装置可包括液压马达或电机等其他动力装置。
11.如权利要求2所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该中央控制装置还包括手动转向控制装置，其与该可编程控制器相联，以通过控制该执行装置来控制试验运行装置对待测转向器的试验。
12.如权利要求11所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该手动转向控制装置包括手动正转控制装置和手动反转控制装置。
13.如权利要求2所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该中央控制装置进一步包括与该可编程控制器相联的警报器，用于在试验出现异常时通过可编程控制器发出相应的警报信号。
14.如权利要求2所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该中央控制装置进一步包括与可编程控制器相联的限位保护开关，可通过该可编程控制器输出限位保护信号执行相应的限位保护功能。
15.如权利要求2所述的转向器试验台自动控制装置，其特征在于该中央控制装置进一步包括显示装置，用于显示各项实验数据。
16.一种采用如权利要求1所述的转向器试验台自动控制装置控制转向器试验的方法，包括以下步骤步骤一将待测转向器安装至转向器试验台上；步骤二输入相关参数至转向器试验台的中央控制装置；步骤三在该中央控制装置控制下进行转向器小循环试验；和步骤四在该中央控制装置控制下进行转向器大循环试验。
17.如权利要求16所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤一包括将待测转向器输入轴与一个光电编码器同轴相联，且该光电编码器将测得的待测转向器输入轴的转角信息反馈给中央控制装置。
18.如权利要求17所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤一还包括将一个减速器一端与待测转向器的输入轴相联，该减速器另一端与一个驱动装置一端相联；同时，该驱动装置的另一端和一个由中央控制装置控制的执行装置相联，该中央控制装置通过控制该执行装置，可以控制驱动装置经由减速器来控制转向器输入轴的转动和转向。
19.如权利要求18所述的控制转向器试验的方法，其特征在于该执行装置为电磁换向阀，包括正转电磁铁和反转电磁铁。
20.如权利要求18所述的控制转向器试验的方法，其特征在于所有步骤中所涉及的中央控制装置包括可编程控制器和可向该可编程控制器输入相关参数的拨码开关。
21.如权利要求20所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤二包括通过该拨码开关向可编程控制器输入小循环转角范围值、大循环转角范围值、循环次数等参数。
22.如权利要求21所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤三包括对小循环变量进行自动加法计数，并当该小循环变量小于预设的小循环次数时，继续进入对待测转向器进行的小循环试验；若小循环变量不小于预设的小循环次数时，则进入步骤四。
23.如权利要求22所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤三进一步包括将待测转向器转角设为小循环转角值，再进行小循环试验。
24.如权利要求23所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤四包括在进行大循环试验过程中，将待测转向器转角设为大循环转角值。
25.如权利要求24所述的控制转向器试验的方法，其特征在于步骤四进一步包括在进行大循环试验后，先对小循环变量进行清零，再对大循环变量进行自动加法计数，当大循环变量大于预设的大循环次数时，则结束试验；当大循环变量不大于预设的大循环次数时，则返回步骤三重新进行小循环试验。
全文摘要
本发明关于转向器试验台自动控制系统，包括试验运行装置、与待测转向器的输入轴相联的光电编码、中央控制装置、以及与该试验运行装置相联的执行装置。中央控制装置接收光电传感器发来的转向器输入轴的旋转角度信号，及向执行装置发出进行相关试验的信号，以控制试验运行装置对待测转向器进行相应试验。本发明还涉及自动控制转向器试验台进行转向器耐久试验的方法，包括以下步骤将待测转向器安装至转向器试验台上；输入相关参数至转向器试验台的中央控制装置；在中央控制装置控制下进行转向器小循环试验；及在中央控制装置控制下进行转向器大循环试验。
文档编号G05B19/04GK1673914SQ200410017219
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者李西秦, 刘冰 申请人:上海工程技术大学