一种用于线缆的多方向扰动力测试装置及测试方法与流程

1.本技术涉及线缆测试领域，尤其是涉及一种用于线缆的多方向扰动力测试装置及测试方法。


背景技术：

2.线缆是指用于机电产品总装或部装中连接电气设备或控制装置的柔性电线或线缆总称，其作为各类信号、能源等的传输通道，被广泛应用于各种机电产品中并且已成为机电产品中不可或缺的组件之一，而线缆在机电产品中布局设计的合理性与装配的可靠性将直接影响产品的质量。线缆在不同的布局方式中会产生大小不同的扰动力，即线缆发生形变时内部产生的大小相等但方向相反的反作用力以用于抵抗外力，进而使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
3.机电产品中存在一类特殊的线缆，此类线缆在产品运行过程中通常一端固定，另一端受运动部件牵引而产生多方向的位姿变换，从而产生多方向的扰动力，该扰动力会对高精密的机电产品的运行结果产生巨大的影响，因此对运动中的线缆所产生的扰动力进行测量及研究是非常有必要的。但目前多数机电产品的线缆的扰动力大小在研发过程中被忽略不计，因此针对线缆的扰动力的测试装置很少；而相关的理论分析学术性较强、比较晦涩难懂，并且不易直观明辨扰动力的大小。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于线缆的多方向扰动力测试装置及测试方法，以解决现有线缆的扰动力无法准确直观的测量的问题。
5.根据上述目的，本发明的第一方面提供一种用于线缆的多方向扰动力测试装置，其中，所述用于线缆的多方向测试装置包括：
6.主体，所述主体设置有分别与线缆的两端连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述主体之间无相对位移以形成所述线缆的固定端，所述第二连接部能够相对于所述主体移动以形成所述线缆的活动端；
7.驱动机构，所述驱动机构能够驱动所述线缆的活动端沿所述线缆被拉伸的方向运动；以及
8.传感器组，与所述线缆的活动端连接。
9.优选地，所述主体设置有与所述驱动机构的驱动端连接的移动机构。
10.优选地，所述移动机构包括用于将所述第二连接部与所述主体连接的移动台和安装架，所述移动台形成有多个彼此平行的第一安装部，所述安装架形成有分别与每个所述第一安装部对应的第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部可拆卸连接；所述第二连接部与所述安装架连接。
11.优选地，所述传感器组包括第一力传感器和第二力传感器，所述第一力传感器与所述安装架连接且所述第一力传感器的探测端面对所述线缆的活动端的端点；所述第二力
传感器的探测端连接于所述第二连接部的底部。
12.优选地，所述第二力传感器的背离所述第二连接部的一端连接有滑移组件，所述第二连接部通过所述滑移组件与所述第一力传感器的探测端相贴合。
13.优选地，所述滑移组件包括设置在所述安装架上的滑道以及与所述滑道相适配的滑块，所述第二力传感器与所述滑块连接，所述滑道的导向方向与所述第一力传感器的探测端所在的平面垂直。
14.优选地，所述移动机构与所述主体通过气浮导轨连接，所述气浮导轨的延伸方向与所述线缆被拉伸的方向平行。
15.优选地，所述主体上设置有限位组件，所述限位组件包括位于所述移动机构在移动方向上的两端的至少第一限位件和第二限位件。
16.根据本发明的第二方面提供一种用于线缆的多方向扰动力测试方法，其用于如上所述的用于线缆的多方向扰动力测试装置中，其中，设定所述线缆的延伸方向为y方向，通过控制所述线缆在y方向上的不同移动距离，以测量所述线缆在y方向上处于不同拉伸程度时的扰动力的变化趋势。
17.优选地，设定所述线缆与其延伸的方向垂直的方向为x方向，通过控制所述第二连接部处于不同的安装位置，以使所述线缆在x方向上移动，进而测量所述线缆在y方向上处于同一拉伸程度且不同的弯曲程度时的扰动力的变化趋势。
18.根据本发明的用于线缆的多方向扰动力测试装置及测试方法，通过将主体上设置的与该主体无相对运动的第一连接部和能够相对主体运动的第二连接部分别与线缆的两端连接，能够模拟线缆在机电产品中一端固定且另一端活动的状态，从而通过驱动机构能够驱动线缆按照测试的设计产生多方向的移动，进而再通过传感器组对其产生的扰动力进行实时测量。
19.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1是根据本发明的用于线缆的多方向扰动力测试装置的示意图；
22.图2是根据本发明的实施例的移动机构的示意图；
23.图3是根据本发明的实施例的安装架的示意图。
24.图标：1-线缆；2-主体；20-第一连接部；201-连接板；202-夹板；21-第二连接部；30-移动台；31-安装板；311-第一安装部；32-气浮导轨；33-垫块；34-安装架；341-第二安装部；4-驱动机构；5-限位件；6-挂钩；70-第一力传感器；71-第二力传感器；80-滑道；81-滑块。
具体实施方式
25.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
26.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
27.在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
28.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
29.尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
30.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在
……
之上”根据装置的空间方位而包括“在
……
之上”和“在
……
之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
31.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
32.由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
33.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
34.如图1至图3所示，本实施例的用于线缆的多方向扰动力测试装置可以包括主体2，该主体2上设置有分别用于连接线缆1的两端的第一连接部20和第二连接部21，用于驱动该线缆1拉伸以产生扰动力的驱动机构4以及用于实时测量扰动力大小的传感器组。在下文中，将详细描述根据本发明的用于线缆1的多方向扰动力测试装置的上述组件的具体结构。
35.在本实施例中，如图1所示，主体2作为线缆1以及下述移动机构等各部件的承载体可以被设置为长方体状，其延伸的方向被设置为与线缆1的延伸方向相同以便于下述移动机构通过沿主体2移动以将线缆1拉伸，此外，长方体状的主体2具有平整的侧部，从而使得该主体2能够被稳定地放置于例如地面或桌面等位置处，同时也便于下述其他构件与主体2连接。需要说明的是，主体2的形状并不限于此，例如其也可以为梯台状，只要其能够保证下述各构件连接的稳定性以保证测试能够顺利进行即可。此外，主体2的大小也没有具体要求，但该主体2的长度应该使得线缆1能够满足测试的需要，即当对线缆1进行测试时，该线缆1能够按照测试的预先设计而被拉伸至不同的长度。
36.当主体2被放置在测试场地中时，其顶部被用作测试线缆1的多方向扰动力的空间。在本实施例中，如图1所示，上述主体2的长度方向上的侧部通过螺钉连接有第一连接部20且该第一连接部20与主体2无相对运动，从而通过将该第一连接部20与线缆1的一端连接以形成线缆1的固定端；主体2还设置有第二连接部21且该第二连接部21与下述移动台30可拆卸地连接以形成线缆1的活动端，如此能够模拟机电产品中活动线缆的一端被固定且另一端活动的情况以便于保证测试的准确性。需要说明的是，由于主体2的顶部需要设置例如驱动机构4、移动机构等构件，因此在本实施例中将第一连接部20被设置在主体2的侧部是基于布局合理性考虑的最优选择。
37.具体地，如图1所示，本实施例中的第一连接部20形成有用于连接线缆1的第一夹持部，该第一夹持部包括两个彼此相对而设的夹板202，线缆1的一端被设置在上述两个夹板202的彼此面对的两个侧部之间，进而再通过例如螺钉等连接件将两个夹板202固定以夹紧线缆1。此外，该第一夹持部还包括多个夹块，该夹块位于两个夹板202之间以用于将多股线缆1分隔，从而能够保证线缆1排列的有序性。此外，第一连接部20设置有多个连接板201以用于将上述第一夹持部与主体2连接，从而形成线缆1的固定端。需要说明的是，该第一夹持部仅为了模拟活动线缆在机电产品中一端被固定的情况，因此第一夹持部的夹持位置并不限制于线缆1的端部，只要能够确保线缆1形成有固定端即可。
38.此外，在本实施例中，如图1至图2所示，与上述第一连接部20相似地，第二连接部21形成有第二夹持部，并且该第二夹持部通过两个相对而设的夹板202以及夹块，以将线缆1的另一端牢固地夹持。该第二连接部21也设置有至少两个连接板201，该连接板201与第二夹持部的侧部和底部连接以便于下述传感器组的安装，进而便于线缆1的扰动力的准确测量；此外，如此设置也便于将第二连接部21与移动机构连接，从而形成线缆1的活动端。需要说明的是，上述第二夹持部的侧部是指当线缆1被夹板202夹持测试时所面对线缆1的端点的一侧，而第二夹持部的底部是指当线缆1被夹板202夹持测试时所面对主体2的一侧。而由于传感器测量的要求，需要将线缆1的端点与传感器相对设置，因此第二夹持部的夹持位置应在线缆1的端部。
39.需要进一步说明的是，上述第一夹持部以及第二夹持部中的夹板202的大小、厚度等均应根据实际情况而定，例如测试时需要夹持的线缆1的数量、线缆1的直径等，只要保证
处于测试中的所有线缆1均能够被牢固夹持即可。而每次测试所设置的线缆1的数量也没有具体限制，但其数目不宜过少，例如仅设置单根线缆进行测试时，其产生的扰动力过小，不利于下述传感器组的测量。优选地，可以如本实施例中图1所示，将多根线缆1设置为一组，进而再通过上述夹块将各组线缆1间隔地设置在两个夹板202之间，如此在保证了线缆1的布局有序性的同时，又便于传感器组的测量。此外，相邻两个线缆1应竖直排列，以保证夹板202夹持的紧密性。而夹块仅起到分隔多组线缆1的作用，其大小只要不影响夹板202对线缆1的夹持即可。此外，连接板201的形状和大小没有任何限制，只要能够将上述夹持部与主体2稳定地连接即可。
40.此外，在本实施例中，如图1至图2所示，主体2的顶部设置有移动机构以及与该移动机构连接的驱动机构4，以便使得连接于移动机构的第二连接部21，即线缆1的活动端能够按照测试的预先设计移动。具体地，移动机构包括移动台30和安装架34，前者用于与主体2连接，后者用于与第二连接部21连接，从而通过其二者能够将第二连接部21与主体2连接。该移动台30被设置为类u形状即形成有凹部，该凹部的相对两侧部分别与主体2的宽度方向上的两个侧部连接即使得主体2位于该凹部中，此时，该移动台30的顶部即远离主体2的顶部的一侧用于连接上述安装架34。需要说明的是，移动台30的大小、形状等并不限于此，只要其能够带动第二连接部21同步移动以模拟线缆1的活动端在机电产品中的运动即可。
41.此外，在本实施例中，通过在移动台30凹部的侧部与主体2的对应的侧部之间设置气浮导轨32，实现移动台30沿主体2的长度方向上的移动。该气浮导轨32相较于其他例如带有滑槽的导轨，能够极大降低移动台30与主体2之间的摩擦力，从而使得传感器组测得的数值更加接近活动线缆在机电产品中产生的扰动力的真实数值。
42.此外，在本实施例中，如图1至图2所示，在移动台30的顶部通过多个垫块33连接有安装板31，并且该安装板31上与远离主体2的一侧形成有多个第一安装部311，而上述安装架34形成有与第一安装部311对应的第二安装部341，从而通过将安装板31与安装架34对应连接能够将设置在安装架34上的第二连接部21与移动台30连接。具体地，该第一安装部311为多个连接孔，而连接孔的数量、形式等均没有具体限制，例如其可以被设置为螺纹孔，此时通过对应的螺钉即可将安装架34与安装板31连接；其也可以被设置为光滑通孔，此时连接件则可以为销。上述多个第一安装部311彼此平行的设置在安装板31上，如此，通过将安装架34设置在安装板31上的不同位置能够模拟线缆在机电产品中，在与其延伸方向垂直的方向被拉伸至不同程度的情况，但第一安装部311之间的间隔没有具体要求，应根据实际情况例如测试的预先设计而定。如此，通过驱动机构4驱动移动台30沿主体2延伸的方向移动，同时通过改变第二连接部21在移动台30上的位置，即可模拟线缆在机电产品中的实际运动情况。
43.需要说明的是，柔性线缆实际运行工况为沿线缆延伸方向的拉拽运动，以及沿与其延伸方向垂直的方向的弯曲运动，因此在本实施例中设计线缆1的活动端按照如上所述的方式移动即可模拟线缆的实际运动情况。此外，安装板31与移动台30之间的垫板的作用为垫高安装板31，使其与移动台30之间留有空间以便于连接件的插入，基于此，其大小、数量等并没有具体限制，但所有垫板的高度应保持一直，以保证第二连接部21能够在安装板31上水平移动。
44.此外，在本实施例中，如图1所示，安装架34被设置为l形，其水平部即与安装板31
相面对的一侧形成有上述第二安装部341以将安装架34与安装板31连接，并且该水平部以及竖直部分别连接有下述第二力传感器71和第一力传感器70需要说明的是，该安装架34的大小等没有具体要求，只要便于第二连接部21以及传感器组的连接即可，但其设置方向即其竖直部的朝向应根据第一力传感器70的设置方向的需要而定。
45.在本实施例中，第一力传感器70用于测量线缆1活动时所产生的扰动力的大小。由于对线缆1的拉拽作用，会使其产生恢复自身状态的作用力，该作用力经过第二连接部21传递至第一力传感器70，因此第一力传感器70测得的数值即为线缆1的扰动力大小，而为了保证测量的准确性，第一力传感器70的探测端需面对线缆1的活动端的端点设置，而由于第二连接部21中连接板201的各侧部均为平面，如此保证了第一力传感器70的探测端所面对的连接板201的受力的均匀性，因此第一力传感器70在安装架34的竖直部的位置并不是固定的。但在第一力传感器70的测量过程中存在一定的干扰因素，使得测量结果与实际结果存在一定的差异，例如线缆1的活动端因受重力影响会拉拽第一力传感器70，从而使得第一力传感器70所测得的扰动力数值相较于实际结果偏大；或者，线缆1在大变形之后存在恢复自身状态机制而产生反作用力，此反作用力即被认为是线缆1扰动力，但由于摩擦力的存在，在此过程中需要克服摩擦力作用，此时第一力传感器70所测扰动力数值相较于实际结果偏小。
46.为了尽可能的消除该上述误差，在本实施例中，如图3所示，在第二连接部21的底部即其面对安装架34的水平部的一侧设置有第二力传感器71，该第二力传感器71的探测端与第二连接部21的底部相贴合，并通过螺钉将其二者紧固。在第二力传感器71的安装过程中，调整安装位置并调节安装螺钉的紧固程度使第二力传感器71的测量数值与线缆1的活动端的重力值相等，如此即可抵消线缆1的活动端在重力作用下对第一力传感器70的测量数值所产生的影响。
47.此外，在本实施例中，为了降低摩擦力对第一力传感器70的影响，在第二力传感器71和安装架34的水平部之间还设置有滑移组件。如图3所示，该滑移组件包括设置在安装架34的水平部的滑道80以及与该滑道80相适配的滑块81，而第二力传感器71上远离其探测端的一端通过十字块与该滑块81连接，从而使得该滑块81能够带动第二力传感器71以及第二连接部21同步在滑道80上移动。该滑道80的导向方向与上述第一力传感器70的探测端所在的平面垂直，如此通过该滑移组件即可将第二连接部21与第一力传感器70贴合连接，而由于滑道80的摩擦系数较小，即可抵消摩擦力对第一力传感器70的测量数值所产生的影响。
48.需要说明的是，上述第一力传感器70以及第二力传感器71的种类等没有具体限制，例如其二者可以被设置为拉压传感器。此外，尽管图中未释出，第一力传感器70以及第二力传感器71均与显示器通讯连接，其二者测得的数据能够实时的传输至显示器中显示，同时该显示器能够绘制第一力传感器70所测得的数值大小随时间的变化曲线，能更直观的监测到线缆1的扰动力的大小以及解读其扰动力与线缆1运动位置的关系。
49.此外，在本实施例中，如图1所示，在主体2顶部的四个直角端点处分别设置有限位件5，以对上述移动台30的移动距离进行限位，从而避免发生例如移动台30滑出主体2等情况的发生。每个限位件5包括设置在主体2顶部的轴承座以及与轴承连接的限位柱，该限位柱朝向移动台30的一端即为限位端，当移动台30移动至极限位置时，通过限位端与移动台30接触而实现对移动台30的限位。但限位件5的数量、形状以及位置等并不限于此，只要能
够实现上述效果以对移动台30进行限位即可。此外，上述驱动机构4的具体形式没有限制，其可以为液压驱动装置，也可以为本实施例中的电机，只要能够驱动移动台30移动即可，而出于布局合理性的角度考虑，其被设置在主体2的顶部。此外，在主体2的侧部还设置有多个便于移动本装置的挂钩6，其数量、位置等也没有具体限制。
50.根据本发明的用于线缆1的多方向扰动力测试装置，通过第一连接部20以及第二连接部21分别模拟活动线缆在机电产品中的固定端和活动端，从而再通过驱动移动台30移动来模拟活动线缆在其延伸方向上不同的拉伸程度，以及通过改变第二连接部21在移动台30上的位置来模拟活动线缆在与其延伸方向垂直的方向上不同的弯曲程度，进而通过传感器组测得其扰动力的大小。
51.本发明第二方面提供一种用于线缆的多方向扰动力测试方法，用于如上所述的用于线缆的多方向扰动力测试装置中。首先，设定线缆1的延伸方向为y方向，通过使驱动机构4控制移动台30以同一速度在y方向上移动不同的距离，以及控制移动台30以不同的速度在y方向上移动同一距离，能够测量线缆1在y方向上处于不同拉伸程度时的扰动力的变化趋势。
52.此外，设定线缆1与其延伸的方向垂直的方向为x方向，通过控制第二连接部21在移动台30上不同的安装位置，分别以同一速度在y方向上移动同一距离；以及控制第二连接部21在移动台30上不同的位置，分别以不同的速度在y方向上移动同一距离，能够测量线缆1在y方向上处于同一拉伸程度且不同的弯曲程度时的扰动力的变化趋势。
53.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围。