[發明專利]一種特殊直線往復運動機構的壽命測試系統

有效

• 申請號: 201210062727.3
• 申請日: 2012-03-11
• 公開（公告）號: CN102589870A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 許武軍;徐慧軍;范紅;趙儒哲;周明君
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種直線往復運動機構的壽命測試系統，屬于測量裝備技術領域。

背景技術

在航空航天等高技術領域，特種運動機構的應用是非常廣泛的。由于這些領域的特殊性質，此類運動機構必須連續可靠地完成特定的復雜作業，這對于運動機構的運動性質的要求是非常的苛刻的。在滿足特定作業的前提下，從可靠性的角度來看，特種運動機構的使用壽命也是一個需要著重考慮的重要因素。因而對于特種運動機構的壽命測試，也是一個值得深入考慮的問題。特種運動機構通常使用特種電機，因而有著非常規的運動方式，對其壽命測試也具有著較高的復雜性。

直線電機是一類特殊的電機，也稱為線性電機。直線電機與傳統的旋轉電機相比，有著如下幾個不可比擬的特點：一是結構簡單，其重量和體積大大地下降；二是定位精度高；三是反應速度快、靈敏度高、隨動性好；四是工作安全可靠、壽命長。直線電機能夠實現無接觸傳遞力，機械摩擦損耗接近為零，所以故障少，免維修，因而其工作安全可靠、壽命長。正因為這些獨特的優勢，直線電機在作為長期連續運行的驅動機構方面有著廣泛的應用。

有這樣一類的特種運動機構因其使用的直線電機而具有直線往復運動的特點，需要一個特定的壽命測試儀，來滿足測試特種直線運動機構的使用特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種驅動和監測特種直線往復運動機構的壽命測試系統，對驅動特種直線往復運動機構，并對其運動狀態進行實時監測，以考核此類運動機構壽命能否滿足在真實工作條件下連續可靠運行，同時可以實現故障報警并能引導工作人員進行人工干預以及時保護此類運動機構。

為達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種特殊直線往復運動機構的壽命測試系統，其特征在于：包括微控制器模塊，微控制器模塊通過運動機構驅動模塊驅動直線往復運動機構；由運動機構監測模塊檢測直線往復運動機構的運動狀態進行檢測，并將信號反饋至微控制器模塊；通過人機接口模塊實現微控制器模塊與操作人員交互；電源模塊分別為運動機構驅動模塊、運動機構監測模塊及微控制器模塊提供電源。

優選地，所述人機接口模塊包括用于顯示直線往復運動機構的當前運動狀態及緊急報警信號的液晶顯示器、鍵盤輸入單元和GSM數據終端單元(DTU)，液晶顯示器、鍵盤輸入單元以及GSM數據終端單元(DTU)均與所述微控制器模塊連接。

優選地，所述鍵盤輸入單元采用5鍵位小鍵盤，居中的鍵位為用于確認和取消設置的復用鍵，兩個用于選擇功率驅動信號的頻率和幅值參數的選擇鍵，以及兩個用于遞增和遞減參數的設置鍵，均分布在復用鍵的四周。

優選地，所述運動機構驅動模塊包括依次連接的直接數字合成器(DDS)、信號極性變換電路、可編程增益放大器(PGA)、隔離放大器(ISO)、功率放大器(PA)及電機電流檢測單元，其中直接數字合成器、可編程增益放大器和功率放大器均連接所述微控制器模塊(MCU)，電機電流檢測單元分別連接所述直線往復運動機構的直線電機及測量端子，直接數字合成器產生用于驅動直線電機的三角波形信號，并且其頻率受所述微控制器模塊(MCU)控制而可調。

優選地，所述信號極性變換電路用于將所述直接數字合成器產生的三角波形單極性信號變換成雙極性信號輸出。

優選地，所述運動機構監測模塊至少兩路信號檢測電路及限位傳感器，限位傳感器依次連接第一磁隔離器及第一信號調理單元后與所述微控制器模塊相連，至少兩路信號檢測電路通過單刀多擲開關連接所述微控制器模塊。

優選地，每路所述信號檢測電路包括霍爾傳感器，霍爾傳感器依次連接磁隔離器和信號調理單元。

優選地，所述電源模塊包括交直流轉換電路，交直流轉換電路連接電源管理電路。

與現有技術相比，本發明的優點是在電路上選擇簡單可靠的成熟設計和冗余設計(霍爾傳感器雙備份)，在元器件上選擇工業級或者汽車級產品。對系統中強電和弱電部分使用信號隔離器進行必要的隔離，以保證系統整機的連續可靠運行。設計特種運動機構失控急停保護和遠程報警裝置，以保護運動機構失控不會損壞，充分地保證此類直線運動機構壽命測試儀的可靠性。

附圖說明

圖1為直線往復運動機構的壽命測試系統的示意圖；

圖2為直線往復運動機構的示意圖；

圖3為人機接口模塊結構框圖；

圖4為運動機構驅動模塊結構框圖；

圖5為運動機構檢測模塊結構框圖；

圖6為電源模塊結構框圖；

圖7為系統工作主要流程圖。