踏板單元測試系統及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種踏板單元的測試系統及其控制方法，包括夾具、踏板檢測機構；所述夾具固定踏板單元；踏板檢測機構包括伺服電機，該伺服電機帶動絲桿旋轉，絲桿驅動測試推桿進退，該測試推桿推動踏板單元的踏板旋轉；測試推桿上設置有壓力傳感器,所述壓力傳感器用于檢測踏板的阻力；伺服電機的輸出軸上設置有旋轉編碼器，所述旋轉編碼器用于檢測測試推桿的位移；伺服電機、壓力傳感器、旋轉編碼器均連接到數據處理裝置，數據處理裝置讀取壓力傳感器以及旋轉編碼器的輸出數據并結合絲桿導程、踏板固定參數，計算并輸出踏板轉動角度和踏板阻力數據。本發明能夠精確且高效地測量踏板轉動角度以及踏板阻力，測試過程由軟件控制自動運行。
【專利說明】
踏板單元測試系統及其控制方法
技術領域
[0001] 本發明涉及汽車工程測試技術領域，主要是涉及一種踏板單元測試系統及其控制 方法。
【背景技術】
[0002] 汽車踏板單元包括踏板箱、油門踏板、剎車踏板、離合踏板、離主氣缸、腳剎閥等部 件組成。踏板單元產品是否滿足技術要求直接影響著汽車的安全性和穩定性，本發明主要 是針對踏板單元中油門踏板、剎車踏板以及離合踏板轉動過程中的阻力，以及當阻力達到 最大值后踏板轉過的角度的測量。在現有的生產線中，實現踏板轉動角度測量的方法一般 是用角度傳感器，旋轉電位計或者位移傳感器來測量，但是這種檢測方法在生產流水線中 檢測效率不高，傳感器的放置不方便，本發明可以不用任何位移傳感器和角度傳感器就能 實現汽車踏板轉動角度和位移的測量。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種踏板單元測試系統及其控制方法，能夠精確且高效地 測量踏板單元的踏板轉動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
[0004] 本發明的技術方案如下：
[0005] -種踏板單元測試系統，其關鍵在于:包括夾具、踏板檢測機構、數據處理裝置；
[0006] 所述夾具用于固定踏板單元；
[0007] 踏板檢測機構包括伺服電機，所述伺服電機通過聯軸器帶動絲桿旋轉，絲桿驅動 測試推桿進退，該測試推桿推動所述踏板單元的踏板旋轉；
[0008] 所述測試推桿上設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測踏板的阻力；伺服 電機的輸出軸上設置有旋轉編碼器，所述旋轉編碼器用于檢測測試推桿的位移；
[0009] 旋轉編碼器通過檢測伺服電機的輸出軸的轉數結合絲桿的導程計算測試推桿的 位移;該計算過程屬于現有技術，不再贅述。
[0010] 伺服電機、壓力傳感器、旋轉編碼器均連接到數據處理裝置，所述數據處理裝置控 制伺服電機的運轉從而通過測試推桿推動踏板單元的踏板旋轉;所述數據處理裝置讀取壓 力傳感器以及旋轉編碼器的輸出數據并結合絲桿的導程以及踏板單元的踏板固定參數，計 算并輸出踏板轉動角度和踏板阻力數據。
[0011] 該踏板單元測試系統由于采用壓力傳感器采集踏板單元踏板的阻力，通過旋轉編 碼器檢測測試推桿的位移，壓力傳感器的輸出數據經數據處理裝置處理后變為踏板阻力數 據，而踏板的轉動角度與測試推桿的位移、踏板單元的踏板固定參數相關，經數據處理裝置 進行數學變換后，轉換成踏板的轉動角度，省去了角度傳感器，整個測試過程自動控制進 行，效率尚。
[0012] 所述數據處理裝置包括計算機，所述計算機設置有數據采集卡、運動控制卡、顯示 器，計算機通過數據采集卡讀取壓力傳感器的輸出數據;計算機通過運動控制卡控制伺服 電機的運動，計算機還通過運動控制卡讀取旋轉編碼器的輸出數據;計算機通過顯示器顯 示踏板的轉動角度和踏板阻力數據。
[0013] 計算機通過運動控制卡控制伺服電機運動，通過伺服電機的輸出軸上的旋轉編碼 器計算測試推桿的位移，保證測試推桿位移的準確性。
[0014] 所述踏板檢測機構安裝在氣缸滑臺上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油門 踏板、離合踏板，氣缸滑臺推動踏板檢測機構在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個工位 之間運動；
[0015]所述計算機還設置有數字量I/O卡，計算機通過數字量I/O卡控制氣缸滑臺推動踏 板檢測機構運動。
[0016] 所述氣缸滑臺設置有水平氣缸以及垂直氣缸，水平氣缸以及垂直氣缸帶動氣缸滑 臺在油門踏板與剎車踏板、離合踏板三個工位之間運動。
[0017] 所述設置便于將油門踏板與剎車踏板、離合踏板在一次檢測過程中完成，提高效 率。
[0018] 所述計算機還連接有掃描儀和打標機，掃描儀用于掃描踏板單元的條碼，打標機 用于打印踏板單元的銘牌數據。
[0019] 所述設置便于提高操作者的工作效率，省去人工輸條碼、打印銘牌的麻煩。
[0020] -種踏板單元測試系統的控制方法，適用于所述的一種踏板單元測試系統，所述 計算機通過該踏板單元測試系統的控制方法對踏板單元進行測試，所述計算機內設置有測 試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制線程模塊、模擬及 數字線程模塊；
[0021] 所述的主線程模塊內設置有命令控制臺、數據處理模塊、數據庫、顯示模塊;所述 硬件管理線程模塊設置有自動檢測模塊；
[0022] 所述踏板單元測試系統的控制方法包括如下步驟：
[0023] 步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發送測試指令；
[0024] 步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉編碼器的輸出數據；
[0025] 自動檢測模塊還通過模擬及數字線程模塊讀取壓力傳感器的輸出數據；
[0026] 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉編碼器的輸出數據以及壓力傳感器的輸出數 據傳送給數據處理模塊；
[0027] 步驟d:數據處理模塊根據旋轉編碼器的輸出數據結合絲桿的導程以及踏板單元 的踏板固定參數計算踏板單元的踏板轉動角度；
[0028]數據處理模塊還將壓力傳感器的輸出數據轉換成踏板阻力數據；
[0029] 步驟e:數據處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉動角度以及轉換獲得的踏 板阻力數據送到數據庫進行保存；
[0030] 數據處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉動角度以及轉換獲得的踏板阻力數據。
[0031] 所述測試模塊為測試程序，該測試程序裝入計算機內，由計算機執行該測試程序， 整個測試過程在計算機的控制下自動完成，效率高。
[0032] 所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其關鍵在于:所述主線程模塊內還設置 有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內還設置有點動硬件管理模塊，點動測試模塊向 點動硬件管理模塊發送點動指令；點動硬件管理模塊獲取指令后，通過運動控制線程模塊 控制伺服電機點動，或者通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺點動。
[0033] 點動測試模塊主要用于設備安裝和維修時使用，平時一般不用。
[0034] 所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其關鍵在于:所述的主線程模塊內還設 置有傳感器矯正模塊;數據處理模塊通過傳感器矯正模塊設置的矯正參數將壓力傳感器的 輸出數據轉換成踏板阻力數據。
[0035]該步驟是指將壓力傳感器的輸出數據乘以矯正參數后獲得壓力數據。
[0036] 所述步驟便于使數據處理模塊輸出的壓力數據更加準確。
[0037] 所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其關鍵在于:所述主線程模塊內還設置 有產品型號管理模塊，該產品型號管理模塊用于將踏板單元的產品合格參數輸入、輸出數 據庫，數據處理模塊讀取數據庫內該產品合格參數判斷所測試踏板單元的踏板是否合格；
[0038] 產品合格參數是指該型號踏板單元的剎車角度下限、剎車角度上限、剎車力下限、 剎車力上限；以及離合角度上限、離合角度下限、離合力上限、離合力下限；油門踏板角度下 限、油門踏板角度上限、踩油門力下限、踩油門力上限。
[0039] 數據處理模塊將測試所獲結果數據與產品合格參數相比較，以判斷踏板單元的該 踏板測試數據是否合格。
[0040] 所述主線程模塊內還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂 單參數輸入、輸出數據庫;數據處理模塊讀取數據庫內該批踏板單元訂單參數判斷該批踏 板單元是否完工；
[0041] 所述該批踏板單元訂單參數是指該批踏板單元的數量以及測試完成數量，數據處 理模塊實時修正測試完成數量，并讀取數據庫內該批踏板單元訂單參數以及測試完成數量 判斷該批踏板單元是否完工。
[0042] 所述主線程模塊內還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數據庫中 以前的踏板單元測試結果；
[0043] 歷史與報表模塊用于讀取數據庫存儲的以前所測試的踏板單元的踏板剎車角度 參數、剎車阻力參數、離合角度參數、離合阻力參數、油門踏板角度參數、踩油門力參數。 [0044]所述主線程模塊內還設置用戶管理模塊;用戶管理模塊用于將計算機的用戶相關 信息輸入輸出數據庫;所述計算機根據該用戶相關信息判斷用戶有無計算機的使用權限；
[0045]該用戶相關信息是指計算機的操作者的相關信息，包括操作者的名稱，密碼，以確 定該操作者有無該計算機的操作權限，該技術屬于成熟技術。
[0046]所述顯示模塊適時顯示產品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶 管理模塊的操作結果。
[0047]顯示模塊動態顯示操作結果，使用戶對操作結果一目了然。
[0048]所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其關鍵在于:所述數據處理模塊通過掃 描儀掃描踏板單元的條碼，通過打標機打印踏板單元的銘牌數據，并將踏板單元的條碼、銘 牌數據輸入數據庫。
[0049] 數據處理模塊通過掃描儀掃描踏板條碼，省去了操作者輸入條碼的過程，并將測 試合格的踏板單元通過打標機打印出銘牌數據，節省操作者勞動量。
[0050] 所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其關鍵在于:所述自動檢測模塊測量完 踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺推動踏板檢測機構移動 到下一個踏板工位進行測量。
[0051 ]該踏板單元的踏板包括油門踏板、離合踏板以及剎車踏板，所述方法便于將油門 踏板、離合踏板與剎車踏板一次測試完工。
[0052]數據處理模塊通過如下方法根據旋轉編碼器的輸出數據結合絲桿的導程以及踏 板單元的踏板固定參數計算踏板轉動角度，該方法包括如下步驟：
[0053]步驟一、定義測試推桿頂端的起始點為B點，定義測試推桿頂端接觸到踏板時的接 觸點為C點，定義測試推桿頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與線段CD通 過旋轉編碼器的讀數計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器壓力的起始值對應的旋轉編 碼器的讀數計算獲得；
[0054]步驟二、定義踏板的回轉中心A點，定義C'點為C點繞回轉中心A點旋轉的終點，AC =ACSZ(yAC即為踏板的轉動角度，由于踏板單元固定在夾具上，所以A點位置確定，A點到 B點的線段A B為踏板單元的踏板固定參數之一，A點、B點、D點形成的角Z A B D也為踏板單元 的踏板固定參數之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段CT是切線AE 的垂線，CE的長度也為踏板單元的踏板固定參數之一;線段AB、角ZABD、直線段CE均測量 得到；
[0055]步驟三、數據處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉動角度ZCAC，
[0057]其中AD為A點到D點的距離；
[0058] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0059] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X((BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0060] 其中線段AB、角ZABD、直線段C'E均測量得到，線段BD與線段⑶通過旋轉編碼器的 讀數結合絲桿的導程計算得到。
[0061] 顯著效果:本發明提供了一種踏板單元測試系統及其控制方法，能夠精確且高效 地測量踏板單元的踏板轉動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
【附圖說明】
[0062] 圖1是踏板檢測機構原理圖；
[0063]圖2是圖1的俯視圖；
[0064]圖3是數據處理裝置結構圖；
[0065]圖4是測試模塊的結構圖；
[0066]圖5是測試模塊的方法流程圖；
[0067] 圖6是計算踏板單元的踏板轉動角度的數學模型圖。
【具體實施方式】：
[0068] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0069]如圖1-圖6所示，一種踏板單元測試系統，包括夾具1、踏板檢測機構2、數據處理裝 置；
[0070] 所述夾具1用于固定踏板單元；
[0071] 踏板檢測機構2包括伺服電機21，所述伺服電機21通過聯軸器22帶動絲桿23旋轉， 絲桿23驅動測試推桿24進退，該測試推桿24推動所述踏板單元的踏板旋轉；
[0072]所述測試推桿24上設置有壓力傳感器25,所述壓力傳感器25用于檢測踏板的阻 力；伺服電機21的輸出軸上設置有旋轉編碼器26,所述旋轉編碼器26用于檢測測試推桿24 的位移；
[0073]旋轉編碼器26通過檢測伺服電機21輸出軸的轉數結合絲桿23的導程檢測測試推 桿24的位移；
[0074]伺服電機21、壓力傳感器25、旋轉編碼器26均連接到數據處理裝置，所述數據處理 裝置控制伺服電機21的運轉從而通過測試推桿24推動踏板單元的踏板旋轉;所述數據處理 裝置讀取壓力傳感器25以及旋轉編碼器26的輸出數據并結合絲桿23的導程以及踏板單元 的踏板固定參數，計算并輸出踏板的轉動角度和踏板阻力數據。
[0075]所述數據處理裝置包括計算機3,所述計算機3設置有數據采集卡、運動控制卡、顯 示器，計算機3通過數據采集卡讀取壓力傳感器25的輸出數據;計算機3通過運動控制卡控 制伺服電機21的運動，計算機3還通過運動控制卡讀取旋轉編碼器26的輸出數據;計算機3 通過顯示器顯示踏板轉動角度和踏板阻力數據。
[0076] 所述踏板檢測機構2安裝在氣缸滑臺4上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油 門踏板、離合踏板，氣缸滑臺4推動踏板檢測機構2在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個 工位之間運動；
[0077] 所述計算機3還設置有數字量I/O卡，計算機3通過數字量I/O卡控制氣缸滑臺4推 動踏板檢測機構2運動。
[0078] 所述計算機3還連接有掃描儀5和打標機6,掃描儀5用于掃描踏板單元的條碼，打 標機6用于打印踏板單元的銘牌數據。
[0079] 如圖4、圖5所示，一種踏板單元測試系統的控制方法，適用于所述的一種踏板單元 測試系統，所述計算機3通過該踏板單元測試系統的控制方法對踏板單元進行測試，所述計 算機3內設置有測試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制 線程模塊、模擬及數字線程模塊；
[0080] 所述的主線程模塊內設置有命令控制臺、數據處理模塊、數據庫、顯示模塊;所述 硬件管理線程模塊設置有自動檢測模塊；
[0081 ]所述踏板單元測試系統的控制方法包括如下步驟：
[0082]步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發送測試指令；
[0083]步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機21進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉編碼器26的輸出數據；
[0084] 自動檢測模塊還通過模擬及數字線程模塊讀取壓力傳感器25的輸出數據；
[0085] 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉編碼器26的輸出數據以及壓力傳感器25的輸 出數據傳送給數據處理模塊；
[0086]步驟d:數據處理模塊根據旋轉編碼器26的輸出數據結合絲桿23的導程以及踏板 單元的踏板固定參數計算踏板單元的踏板轉動角度；
[0087]數據處理模塊還將壓力傳感器25的輸出數據轉換成踏板阻力數據；
[0088]步驟e:數據處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉動角度以及轉換獲得的踏 板阻力數據送到數據庫進行保存；
[0089]數據處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉動角度以及轉換獲得的踏板阻力數據。
[0090] 所述主線程模塊內還設置有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內還設置有點 動硬件管理模塊，點動測試模塊向點動硬件管理模塊發送點動指令；點動硬件管理模塊獲 取指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機21點動，或者通過運動控制線程模塊控制 氣缸滑臺4點動。
[0091] 所述的主線程模塊內還設置有傳感器矯正模塊;數據處理模塊通過傳感器矯正模 塊設置的矯正參數將壓力傳感器25的輸出數據轉換成踏板阻力數據。
[0092]所述主線程模塊內還設置有產品型號管理模塊，該產品型號管理模塊用于將踏板 單元的產品合格參數輸入、輸出數據庫，數據處理模塊讀取數據庫內該產品合格參數判斷 所測試踏板單元的踏板是否合格；
[0093]所述主線程模塊內還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂 單參數輸入、輸出數據庫;數據處理模塊讀取數據庫內該批踏板單元訂單參數判斷該批踏 板單元是否完工；
[0094]所述主線程模塊內還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數據庫中 以前的踏板單元測試結果；
[0095]所述主線程模塊內還設置用戶管理模塊；用戶管理模塊用于將計算機3的用戶相 關信息輸入輸出數據庫;所述計算機3根據該用戶相關信息判斷用戶有無計算機3的使用權 限；
[0096]所述顯示模塊適時顯示產品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶 管理模塊的操作結果。
[0097]所述數據處理模塊通過掃描儀5掃描踏板單元的條碼，通過打標機6打印踏板單元 的銘牌，并將踏板單元的條碼、銘牌數據輸入數據庫。
[0098] 所述自動檢測模塊測量完踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控 制氣缸滑臺4推動踏板檢測機構2移動到下一個踏板工位進行測量。
[0099] 數據處理模塊通過如下方法根據旋轉編碼器的輸出數據結合踏板單元的固定參 數計算踏板轉動角度，該方法包括如下步驟：
[0100] 步驟一、定義測試推桿4頂端的起始點為B點，定義測試推桿4頂端接觸到踏板時的 接觸點為C點，定義測試推桿4頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與線段CD 通過旋轉編碼器26的讀數計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器25壓力的起始值對應的 旋轉編碼器26的讀數計算獲得；
[01 01 ]步驟二、定義踏板的回轉中心A點，定義C'點為C點繞回轉中心A點旋轉的終點，AC iACSZC'AC即為踏板的轉動角度，由于踏板單元固定在夾具1上，所以A點位置確定，A點 到B點的線段AB為踏板單元的踏板固定參數之一，A點、B點、D點形成的角ZABD也為踏板單 元的踏板固定參數之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段C'E是切線 AE的垂線，CE的長度也為踏板單元的踏板固定參數之一;線段AB、角ZABD、直線段CT均測 量得到；
[0102]步驟三、數據處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉動角度ZCAC，
[0104] 其中AD為A點到D點的距離；
[0105] 其中 AD2 = BD2+AB2_2XBDXABXcosZABD (2)
[0106] 其中 AC2=(BD-CD)2+AB2-2X(BD_CD)XABXcosZABD (3)
[0107] 其中線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得到，線段BD與線段⑶通過旋轉編碼器26 的讀數結合絲桿23的導程計算得到(BD與CD計算屬于現有技術）。
[0108] 下面結合圖1、圖6,解釋數據處理裝置采用如下方法，通過將旋轉編碼器26輸出數 據結合踏板單元的踏板固定參數計算踏板單元的踏板轉動角度。
[0109] 當踏板單元被固定在夾具1上，操作者按下開始按鈕后，檢測流程自動運行，伺服 電機21正轉，通過連軸器22驅動絲桿23旋轉，絲桿23通過軸承27支承在氣缸滑臺4上，絲桿 23驅動測試推桿24前進，測試推桿24頂端的起始點如圖1和圖6中的B點，測試推桿24頂端接 觸到踏板時為圖1和圖6中的C點，測試推桿24推動踏板到極限位置時為圖1和圖6中的D點， 然后伺服電機21反轉，測試推桿24退回，測試推桿24頂端剛與踏板分離時如圖1和圖6中的C 點，最后測試推桿24退回到初始位置B點。數據采集卡實時采集壓力傳感器25的輸出數據發 送到模擬及數字線程模塊，軟件系統將會記錄如圖1和圖6中C點和D點時旋轉編碼器26的脈 沖值。旋轉編碼器26分辨率為131072p/r，伺服電機21電子齒輪比為13.1072:5,選用測試推 桿24的導程為5mm，因此旋轉編碼器26每產生10000個脈沖，測試推桿24前進1mm。因此BD和 CD的長度能通過旋轉編碼器26的脈沖值換算得到。
[0110] 如圖6所示，踏板繞著回轉中心A點旋轉，根據該圖所示的幾何關系，可以通過測試 推桿24推動踏板轉動的直線位移計算得到踏板轉動的角度。C是C點繞踏板回轉中心A點旋 轉的極限位置，即踏板沿著C 轉動，D點是踏板旋轉到達極限位置時測試推桿24與踏板的 接觸點。直線AE是踏板臂曲線在A點的切線且(/ E丄AE，然后將AAEC關于直線AC/中心對稱 后得到ΛΑΕΥ'，根據上述可知直線AE'的長度只由踏板臂本身的形狀決定為踏板單元的固 定參數，延長直線Ε' 交直線BD于V，由于在踏板轉過的任意位置上，D與V幾乎重合，并且 線段my的長度很小，對踏板轉動角度ZC/AC的影響完全可以忽略，所以認為在踏板轉過的 任意位置上任意位置上D與V是重合的。ZC'AC就是踏板單元的轉動角度。
[0111] 踏板轉動角度的算法。如圖6，AB，ZABD和AE的值為踏板單元的踏板固定參數，事 先已通過其他方式測得，BD和CD的值通過旋轉編碼器26采集的位置脈沖換算得到。根據踏 板的轉動不意圖，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中根據余弦定理求到，其式為：
[0119] 在式(6)中ZACf的值可以在RTAAEY中求得，其式為：
[0121] 在式(6)中ZADE'的值可以在RTAAE'D中求得，其式為：
[0123]有了上述準備工作，現在可以輕松地得出ZC/AC的計算公式，根據式(6)(7)(8) (9)，可以得到如下結果：
[0125] 在推導出的踏板轉動角度公式（10)中，直線AE '= C'E的長度已經事先測得，為踏 板單元的踏板固定參數，AC'iAC，直線CD的長度是由位置脈沖換算得到，
[0126] 因此公式(10)可演變為
[0128] 而AD和AC需要另外求解。
[0129] 求解AD和AC的過程的思路是在某個三角形中根據余弦定理求解。其詳細經過如 下：
[0130] 要求AD，我們選定AABD，在AABD中應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的值已經事先測得，直線BD的長度由位置脈沖換算得到。因此我 們可以根據式(2)求得AD的長度。
[0133] 另外要求AC，我們選定AABC，在AABC中應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的值已經事先測得，直線BD和⑶的長度由位置脈沖換算得到。因 此也可以求到AC的值。
[0136] 最后將(2)式求得的AD、（3)式求得的AC，帶入到（1)式中，可以最終計算出踏板轉 角ZCAC的值。
[0137] 綜上所述，本發明提供了一種踏板單元測試系統及其控制方法，能夠精確且高效 地測量踏板轉動角度以及踏板阻力，操作簡單，測試過程由軟件控制自動運行。
【主權項】
1. 一種踏板單元測試系統，其特征在于:包括夾具（I)、踏板檢測機構（2)、數據處理裝 置； 所述夾具（1)用于固定踏板單元； 踏板檢測機構（2)包括伺服電機（21)，所述伺服電機（21)通過聯軸器（22)帶動絲桿 (23)旋轉，絲桿(23)驅動測試推桿(24)進退，該測試推桿(24)推動所述踏板單元的踏板旋 轉； 所述測試推桿(24)上設置有壓力傳感器(25)，所述壓力傳感器(25)用于檢測踏板的阻 力；伺服電機(21)的輸出軸上設置有旋轉編碼器(26)，所述旋轉編碼器(26)用于檢測測試 推桿(24)的位移； 旋轉編碼器(26)通過檢測伺服電機(21)輸出軸的轉數結合絲桿(23)的導程檢測測試 推桿(24)的位移； 伺服電機(21)、壓力傳感器(25)、旋轉編碼器(26)均連接到數據處理裝置，所述數據處 理裝置控制伺服電機(21)的運轉從而通過測試推桿(24)推動踏板單元的踏板旋轉;所述數 據處理裝置讀取壓力傳感器(25)以及旋轉編碼器(26)的輸出數據并結合絲桿(23)的導程 以及踏板單元的踏板固定參數，計算并輸出踏板轉動角度和踏板阻力數據。2. 根據權利要求1所述的一種踏板單元測試系統，其特征在于:所述數據處理裝置包括 計算機(3)，所述計算機(3)設置有數據采集卡、運動控制卡、顯示器，計算機(3)通過數據采 集卡讀取壓力傳感器(25)的輸出數據;計算機(3)通過運動控制卡控制伺服電機(21)的運 動，計算機(3)還通過運動控制卡讀取旋轉編碼器(26)的輸出數據;計算機(3)通過顯示器 顯示踏板轉動角度和踏板阻力數據。3. 根據權利要求2所述的一種踏板單元測試系統，其特征在于:所述踏板檢測機構（2) 安裝在氣缸滑臺（4)上，所述踏板單元的踏板包括剎車踏板、油門踏板、離合踏板，氣缸滑臺 (4)推動踏板檢測機構(2)在剎車踏板、油門踏板、離合踏板的三個工位之間運動； 所述計算機(3)還設置有數字量I/O卡，計算機(3)通過數字量I/O卡控制氣缸滑臺（4) 推動踏板檢測機構(2)運動。4. 根據權利要求3所述的一種踏板單元測試系統，其特征在于:所述計算機(3)還連接 有掃描儀(5)和打標機(6)，掃描儀(5)用于掃描踏板單元的條碼，打標機(6)用于打印踏板 單元的銘牌數據。5. -種踏板單元測試系統的控制方法，適用于權利要求4所述的一種踏板單元測試系 統，所述計算機(3)通過該踏板單元測試系統的控制方法對踏板單元進行測試，所述計算機 (3)內設置有測試模塊，所述的測試模塊包括主線程模塊、硬件管理線程模塊、運動控制線 程模塊、模擬及數字線程模塊； 所述的主線程模塊內設置有命令控制臺、數據處理模塊、數據庫、顯示模塊;所述硬件 管理線程模塊設置有自動檢測模塊； 所述踏板單元測試系統的控制方法包括如下步驟： 步驟a:命令控制臺向自動檢測模塊發送測試指令； 步驟b:自動檢測模塊獲取測試指令后，通過運動控制線程模塊控制伺服電機（21)進 給，并通過運動控制線程模塊讀取旋轉編碼器(26)的輸出數據； 自動檢測模塊還通過模擬及數字線程模塊讀取壓力傳感器(25)的輸出數據； 步驟c:自動檢測模塊將獲取的旋轉編碼器(26)的輸出數據以及壓力傳感器(25)的輸 出數據傳送給數據處理模塊； 步驟d:數據處理模塊根據旋轉編碼器(26)的輸出數據結合絲桿(23)的導程以及踏板 單元的踏板固定參數計算踏板單元的踏板轉動角度； 數據處理模塊還將壓力傳感器(25)的輸出數據轉換成踏板阻力數據； 步驟e:數據處理模塊將計算獲得的踏板單元的踏板轉動角度以及轉換獲得的踏板阻 力數據送到數據庫進行保存； 數據處理模塊通過顯示模塊顯示踏板轉動角度以及轉換獲得的踏板阻力數據。6. 根據權利要求5所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其特征在于:所述主線程模 塊內還設置有點動測試模塊;所述硬件管理線程模塊內還設置有點動硬件管理模塊，點動 測試模塊向點動硬件管理模塊發送點動指令；點動硬件管理模塊獲取指令后，通過運動控 制線程模塊控制伺服電機(21)點動，或者通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺（4)點動。7. 根據權利要求5所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其特征在于:所述的主線程 模塊內還設置有傳感器矯正模塊;數據處理模塊通過傳感器矯正模塊設置的矯正參數將壓 力傳感器(25)的輸出數據轉換成踏板阻力數據。8. 根據權利要求5所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其特征在于:所述主線程模 塊內還設置有產品型號管理模塊，該產品型號管理模塊用于將踏板單元的產品合格參數輸 入、輸出數據庫，數據處理模塊讀取數據庫內該產品合格參數判斷所測試踏板單元的踏板 是否合格； 所述主線程模塊內還設置有訂單管理模塊，訂單管理模塊用于將該批踏板單元訂單參 數輸入、輸出數據庫;數據處理模塊讀取數據庫內該批踏板單元訂單參數判斷該批踏板單 元是否完工； 所述主線程模塊內還設置有歷史與報表模塊，歷史與報表模塊用于查詢數據庫中以前 的踏板單元測試結果； 所述主線程模塊內還設置用戶管理模塊；用戶管理模塊用于將計算機(3)的用戶相關 信息輸入輸出數據庫;所述計算機(3)根據該用戶相關信息判斷用戶有無計算機(3)的使用 權限； 所述顯示模塊適時顯示產品型號管理模塊、訂單管理模塊、歷史與報表模塊、用戶管理 模塊的操作結果。9. 根據權利要求5所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其特征在于:數據處理模塊 通過如下方法根據旋轉編碼器的輸出數據結合絲桿（23)的導程以及踏板單元的踏板固定 參數計算踏板轉動角度，該方法包括如下步驟： 步驟一、定義測試推桿(24)頂端的起始點為B點，定義測試推桿(24)頂端接觸到踏板時 的接觸點為C點，定義測試推桿(24)頂端推動踏板到極限位置時的接觸點為D點，線段BD與 線段CD通過旋轉編碼器(26)的讀數計算得到，確立C點位置通過壓力傳感器(25)的壓力起 始值對應的旋轉編碼器(26)的讀數計算獲得； 步驟二、定義踏板的回轉中心A點，定義C'點為C點繞回轉中心A點旋轉的終點，A C = A C'，ZC'AC即為踏板的轉動角度，由于踏板單元固定在夾具上，所以A點位置確定，A點到B點 的線段AB為踏板單元的踏板固定參數之一 ,A點、B點、D點形成的角ZABD也為踏板單元的踏 板固定參數之一，定義直線段AE是踏板臂曲線在A點的切線，定義直線段CE是切線AE的垂 線，的長度也為踏板單元的踏板固定參數之一；線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得 到； 步驟三、數據處理模塊采用如下公式進行計算踏板的轉動角度ZCAC，其中AD為A點到D點的距離； 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) 其中線段AB、角ZABD、直線段CE均測量得到，線段BD與線段CD通過旋轉編碼器(26)的 讀數結合絲桿(23)的導程計算得到。10.根據權利要求5所述一種踏板單元測試系統的控制方法，其特征在于:所述自動檢 測模塊測量完踏板單元的其中一個踏板后，通過運動控制線程模塊控制氣缸滑臺（4)推動 踏板檢測機構(2)移動到下一個踏板工位進行測量。
【文檔編號】G01M17/007GK106017943SQ201610340762
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】劉小峰, 曾柯
【申請人】重慶大學