专利名称：用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车测试控制装置，特别是涉及一种用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器。
背景技术：
球销是汽车上的重要部件，尤其是转向拉杆球销以及悬挂用球销，其可靠性及耐久性直接关系到汽车行驶稳定性及安全性。球销球面一旦磨损而导致产生的间隙过大，将使汽车操纵失稳。如果球销断裂，则将导致操纵失灵，产生重大安全问题，因此对汽车球销进行耐久性试验具有非常重要的作用，汽车球销耐久性试验台就是进行相关试验的重要设备。球销在实车状态中主要存在四自由度的运动或受力状况:轴向受力、径向受力、旋转运动和摆动运动，在车辆行驶过程中，根据驾驶员不同的操纵动作和复杂的路面情况，球销实际处于多自由度复合加载状态，且各自由度加载力的大小、频率、运动角度和频率都不尽相同，极为复杂。现行的国内外球销试验标准对该类试验设备的要求日益提高、不仅要求模拟实车状态实现对球销进行四个自由度的运动或受力加载，而且对加载的波形和频率都做了较高的要求，例如要求加载频率达到30HZ，加载波形涵盖正弦波、方波、三角波等，甚至要求试验设备能根据设定好的路面情况对球销自动加载对应的运动或力。目前，国内在相关试验设备方面有所研究，但效果都不是太好，不能满足球销耐久性试验需求，多自由度复合加载控制器是球销耐久性试验台的核心部件，由于各自由度控制器之间不能实现协同控制，存在系统间隙影响及多自由度复合加载时各自由度之间互扰问题，因此在球销耐久性试验上难以取得突破。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服多自由度复合加载时各自由度之间互扰问题的汽车球销耐久性试验台多自由度复合加载控制器。为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，包括主控单元和电源模块，所述电源模块向所述主控单元供电，还包括压力传感器、位移传感器、旋转编码器和以太网通讯模块；所述压力传感器(3)和所述位移传感器(4)分别与所述主控单元(I)连接，所述压力传感器和所述位移传感器分别发送信号给所述主控单元；所述主控单元的第一输入端连接旋转编码器的输出端；所述主控单元与所述以太网通讯模块双向连接，所述以太网通讯模块分别与上位机、轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器双向连接；所述轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器分别与伺服油缸的伺服阀连接，所述轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器分别发送信号给所述伺服阀。主控单元分别接收压力传感器、位移传感器和旋转编码器的信号，然后通过以太网通讯模块发送指令给轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器，轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器发送控制信号给所述伺服阀，从而实现各伺服油缸运动，同时主控单元还能通过以太网通讯模块与上位机进行数据交互，由于能够准确检测伺服油缸的动作情况，主控单元能够控制多个伺服油缸的动作使其避免相互干扰，上述方案能够实现多自由度复合加载，可靠性高，抗干扰能力强，能够满足工程实践的需要。采用以太网通讯，主控电脑、各控制单元的连接以以太网作为数据链路和物理层协议，TCP/IP作为高层通讯协议实现了全系统统一、高效、实时的控制策略，能够进行远程控制，保证了控制命令和数据的可靠传输及试验台的安全可靠运行，与传统的串口控制网络相比，以太网的传输速度更快，传输距离更长，数据传输的可靠性更高，抗干扰能力更强，同时所有模块的网络化，有利于信息资源和软硬件资源的共享，简化了网络结构，降低了安装、维护的难度和成本。本实用新型可设置多个伺服阀，每个伺服阀连接对应的轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器，可独立进行加载波形、幅值及频率的设定，同时各控制器之间通过以太网总线实现协同，可实现相互相位关系设定及控制。[0008]进一步的，还包括脉冲量测量模块，所述脉冲量测量模块用于采集脉冲信号并计算采集到的脉冲信号频率及个数；所述旋转编码器的输出端连接所述脉冲量测量模块的输入端，所述脉冲量测量模块的输出端连接所述主控单元的第一输入端，脉冲量测量模块采集旋转编码器发出的脉冲信号，并计算该脉冲信号的频率和个数得出伺服油缸的旋转角度，然后将计算结果发送给主控单元，由于旋转编码器通过脉冲量测量模块发送信号给主控单元，其测量精度更高。[0009]进一步的，还包括输入装置、开关量输入输出模块和信号调理板；所述输入装置的输出端连接所述开关量输入输出模块的输入端，所述开关量输入输出模块的输出端连接所述信号调理板的输入端，所述信号调理板的输出端连接所述主控单元的第二输入端，输入装置发送信号给所述开关量输入输出模块，开关量输入输出模块采集到信号后发送给信号调理板进行隔离整形处理，本实用新型能够通过输入装置、开关量输入输出模块和信号调理板能进行手动调整。[0010]进一步的，还包括A/D转换模块，所述压力传感器的输出端连接所述A/D转换模块的第一输入端，所述位移传感器的输出端连接所述A/D转换模块的第二输入端，所述A/D转换模块的输出端连接所述主控单元的第三输入端。[0011]进一步的，还包括存储模块；所述主控单元与所述存储模块双向连接，能够存储并调用检测到的数据，以便查询。[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型能够实现多自由度复合加载，可靠性及精度高，抗干扰能力强，能够满足工程实践的需要，同时有利于信息资源和软硬件资源的共享，简化了网络结构，降低了安装、维护的难度和成本。
[0013]图1是本实用新型一具体实施方式
的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合 附图和实施例对本实用新型作进一步说明:[0015]如图1所示，一种用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，包括主控单元1、电源模块2、压力传感器3、位移传感器4、旋转编码器5、脉冲量测量模块7、输入装置8、开关量输入输出模块9、信号调理板10、A/D转换模块11、以太网通讯模块12、上位机13、轴向加载控制器14、摆动控制器15、旋转控制器16和存储模块17，所述电源模块2向所述主控单元I供电，所述脉冲量测量模块7用于采集脉冲信号并计算采集到的脉冲信号频率及个数；所述旋转编码器5的输出端连接所述脉冲量测量模块7的输入端，所述脉冲量测量模块7的输出端连接所述主控单元I的第一输入端，所述输入装置8的输出端连接所述开关量输入输出模块9的输入端，所述开关量输入输出模块9的输出端连接所述信号调理板10的输入端，所述信号调理板10的输出端连接所述主控单元I的第二输入端，所述压力传感器3的输出端连接所述A/D转换模块11的第一输入端，所述位移传感器4的输出端连接所述A/D转换模块11的第二输入端，所述A/D转换模块11的输出端连接所述主控单元I的第三输入端，所述主控单元I与所述以太网通讯模块12双向连接，所述以太网通讯模块12分别与上位机13、轴向加载控制器14、摆动控制器15和旋转控制器16双向连接；所述轴向加载控制器14、摆动控制器15和旋转控制器16分别与所述伺服阀6连接，所述轴向加载控制器14、摆动控制器15和旋转控制器16分别发送信号给所述伺服阀6，所述主控单元I与所述存储模块17双向连接。本实施例 中，所述主控单元I采用单片机实现，所述输入装置采用按钮开关实现，应当注意的是，本实用新型可以设置多个伺服阀及对应的轴向加载控制器、摆动控制器、旋转控制器、压力传感器、位移传感器和旋转编码器，可独立进行加载波形、幅值及频率的设定，同时各控制器之间通过以太网总线实现协同，可实现相互相位关系设定及控制。以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求1.一种用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，包括主控单元(I)和电源模块(2)，所述电源模块(2)向所述主控单元(I)供电，其特征在于:还包括压力传感器(3)、位移传感器(4)、旋转编码器(5)和以太网通讯模块(12);所述压力传感器(3)和所述位移传感器(4)分别与所述主控单元(I)连接，所述压力传感器(3)和所述位移传感器(4)分别发送信号给所述主控单元(I);所述主控单元(I)的第一输入端连接旋转编码器(5)的输出端；所述主控单元(I)与所述以太网通讯模块(12)双向连接，所述以太网通讯模块(12)分别与上位机(13)、轴向加载控制器(14)、摆动控制器(15)和旋转控制器(16)双向连接；所述轴向加载控制器(14)、摆动控制器(15)和旋转控制器(16)分别与伺服油缸的伺服阀(6)连接，所述轴向加载控制器(14)、摆动控制器(15)和旋转控制器(16)分别发送信号给所述伺服阀(6)。
2.如权利要求1所述的用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，其特征是:还包括脉冲量测量模块(7)，所述脉冲量测量模块(7)用于采集脉冲信号并计算采集到的脉冲信号频率及个数；所述旋转编码器(5)的输出端连接所述脉冲量测量模块(7)的输入端，所述脉冲量测量模块(7)的输出端连接所述主控单元(I)的第一输入端。
3.如权利要求1所述的用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，其特征是:还包括输入装置(8)、开关量输入输出模块(9)和信号调理板(10);所述输入装置(8)的输出端连接所述开关量输入输出模块(9)的输入端，所述开关量输入输出模块(9)的输出端连接所述信号调理板(10)的输入端，所述信号调理板(10)的输出端连接所述主控单元(I)的第二输入端。
4.如权利要求1或2或3所述的用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，其特征是:还包括A/D转换模块(11)，所述压力传感器(3)的输出端连接所述A/D转换模块(11)的第一输入端，所述位移传感器(4)的输出端连接所述A/D转换模块(11)的第二输入端，所述A/D转换模块(11)的输出端连接所述主控单元(I)的第三输入端。
5.如权利要求4所述的用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载控制器，其特征是:还包括存储模块(1·7);所述主控单元(I)与所述存储模块(17)双向连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于汽车球销耐久性试验台的多自由度复合加载制器，涉及一种汽车测试控制装置，包括主控单元和电源模块，电源模块向控单元供电，还包括压力传感器、位移传感器、旋转编码器和以太网通讯模块压力传感器和位移传感器分别发送信号给主控单元；主控单元的第一输入端接旋转编码器的输出端；主控单元与以太网通讯模块双向连接，以太网通讯块分别与上位机、轴向加载控制器、摆动控制器和旋转控制器双向连接；轴加载控制器、摆动控制器和旋转控制器分别发送信号给伺服阀，本实用新型够实现多自由度复合加载，可靠性及精度高，抗干扰能力强，能够满足工程践的需要。
文档编号G05D27/02GK203133643SQ20132011987
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者王曦, 谌发坤, 章仕华, 吴亚东 申请人:中国汽车工程研究院股份有限公司, 重庆凯瑞汽车试验设备开发有限公司