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一种车端关系试验台及校准方法
【专利摘要】本发明涉及机电校准【技术领域】，尤其涉及一种可自动进行校准的车端关系试验台及校准方法。该车端关系试验台包括校准装置、六自由度摇摆台、反力支撑和控制系统，所述校准装置的一端与六自由度摇摆台连接，另一端与反力支撑连接；所述六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动；所述控制系统与六自由度摇摆台、校准装置连接，用于对所述六自由度摇摆台、校准装置进行校对；该车端关系试验台可自动进行校准，操作简单，有效解决了在测试使用过程中发生测量偏差的问题，从而确保了实验结果的准确性。
【专利说明】
一种车端关系试验台及校准方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及机电校准【技术领域】，尤其涉及一种可自动校准的车端关系试验台及校准方法。

【背景技术】
[0002]目前，车端关系试验台是用来进行车端部件验证的一个非标试验台，其能够对车辆车端上的各种部件进行空间关系验证、状态模拟、刚度阻尼测试、疲劳试验及静强度等相关试验。随着科技的发展，车端关系试验台更是广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域。
[0003]现有车端关系试验台包括六自由度摇摆台和反力支撑，六自由度摇摆台通常是用做振动平台，通过设置在底座上的六个液压伸缩杆完成在空间六个自由度(X向，y向，z向，绕X，绕y，绕z)的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。但是，由于车端关系试验台涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器等多种部件，虽然自带的位移转角测试系统也可以进行一定程度的校准，但是，在高密度的使用过程中难免会发生测量偏差，且无法保证每一次都能实现自动校准功能，容易造成实验结果出现误差。
[0004]因此，针对以上不足，需要一种能够自动进行校准，操作简便，避免出现测量偏差的车端关系试验台及校准方法。


【发明内容】

[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是提供了一种车端关系试验台及校准方法，使得在使用时可自动进行校准，操作简单，避免出现测量偏差。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供一种车端关系试验台，其包括校准装置、六自由度摇摆台、反力支撑和控制系统，所述校准装置的一端与六自由度摇摆台连接，另一端与反力支撑连接；所述六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动；所述控制系统与六自由度摇摆台、校准装置连接，用于对所述六自由度摇摆台、校准装置进行校对。
[0009]其中，所述校准装置包括第一安装总成、第二安装总成、拉线和传感器，所述第一安装总成固定在反力支撑上；所述传感器可移动地安装在第一安装总成上，并与所述控制系统电连接；所述第二安装总成固定在六自由度摇摆台上，通过拉线与所述传感器连接。
[0010]其中，所述第一安装总成上设有环形轨道，所述传感器通过滑轮安装于所述环形轨道上。
[0011]其中，所述第一安装总成与第二安装总成为同轴心设置。
[0012]其中，所述第一安装总成与第二安装总成的横截面均为圆形或圆环形。
[0013]其中，所述传感器的数量为6个。
[0014]其中，所述传感器为拉线式位移传感器。
[0015]其中，所述六自由度摇摆台包括底座、伸缩杆和测试单元，所述伸缩杆的一端铰接于所述底座，另一端与所述校准装置连接；所述测试单元设置在伸缩杆上，且与所述控制系统电连接。
[0016]本发明还提供一种该车端关系试验台的校准方法，包括:
[0017]S1、将校准装置安装在六自由度摇摆台与反力支撑之间；
[0018]S2、通过六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动到预设位置；
[0019]S3、六自由度摇摆台与校准装置分别将运动产生的位移与转角转换为电信号并反馈至控制系统；
[0020]S4、控制系统根据反馈信号对六自由度摇摆台与校准装置进行校对。
[0021]其中，步骤S4包括:
[0022]S41、通过控制系统判断两个反馈信号是否一致；在反馈信号一致时，控制系统判定校准合格，从而结束程序；在反馈信号不一致时，控制系统判定校准不合格，执行步骤S42 ；
[0023]S42、对六自由度摇摆台进行调整，直到控制系统判断两个反馈信号一致为止。
[0024](三)有益效果
[0025]本发明的上述技术方案具有以下有益效果:本发明车端关系试验台将校准装置的一端与六自由度摇摆台连接，另一端与反力支撑连接；并利用六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动；通过控制系统完成对六自由度摇摆台、校准装置的校对；该车端关系试验台可自动进行校准，操作简单，有效解决了在测试使用过程中发生测量偏差的问题，从而确保了实验结果的准确性。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例车端关系试验台的结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例六自由度摇摆台的正视图；
[0028]图3为本发明实施例反力支撑的正视图；
[0029]图4为本发明实施例校准方法的原理图。
[0030]其中，1:校准装置；2:六自由度摇摆台；3:反力支撑；11:第一安装总成；12:第二安装总成；13:拉线；14:传感器；21:底座；22:伸缩杆；111:环形轨道；112:滑轮。

【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0032]在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]如图1所示，本实施例提供的车端关系试验台，其包括校准装置1、六自由度摇摆台2、反力支撑3和控制系统，校准装置I的一端与六自由度摇摆台2连接，另一端与反力支撑3连接；六自由度摇摆台2驱动校准装置I同步运动，从而模拟出各种空间运动姿态，SP，空间六个自由度(X向，y向，z向,绕X,绕y,绕z)的运动；控制系统与六自由度摇摆台2、校准装置I连接，六自由度摇摆台2、校准装置I可同时对其自身的位置变化(位移、转角)进行测量，并以电信号的形成反馈至控制系统中，而对于控制系统而言，可利用计算机程序对反馈信息进行记录、运算及分析，从而实现对六自由度摇摆台2、校准装置I之间的校准功能。
[0035]如图3所示，本实施例中校准装置I包括第一安装总成11、第二安装总成12、拉线13和传感器14，第一安装总成11固定在反力支撑3上；传感器14可移动地安装在第一安装总成11上，并与控制系统电连接；第二安装总成12固定在六自由度摇摆台2上，通过拉线13与传感器14连接，第二安装总成12与六自由度摇摆台2同步运动，从而通过拉线13带动传感器14在第一安装总成11上对应运动，通过传感器14可将运动中位移、转角以电信号的形式发送至控制系统。
[0036]其中，第一安装总成11与第二安装总成12为同轴心设置，以使第一安装总成11与第二安装总成12之间保持对应状态。值得说明，第一安装总成11与第二安装总成12的形状并不局限于某个特定形状，只要满足能够模拟六自由度运动即可。
[0037]优选地，第一安装总成11与第二安装总成12的横截面均为圆形或圆环形，并使第一安装总成11的圆心与第二安装总成12的圆心在同一轴线上。
[0038]在第一安装总成11上均匀地布置有三组传感器14，传感器14的总数为6个，与之相应地，拉线的数量也为6个，每个传感器14对应一个拉线。
[0039]其中，拉线优选为不锈钢丝，便于取材与生产，降低制造成本。
[0040]对于传感器14在第一安装总成11上的移动而言，可在第一安装总成11上设有环形轨道111，传感器14通过滑轮112安装于环形轨道111上。
[0041]传感器14为拉线式位移传感器。拉线式位移传感器，又名拉绳位移传感器。拉线位移传感器是在直线位移传感器在结构上的精巧集成，充分结合了角度位移传感器和直线位移传感器的优点，从而成为一款结构紧凑，测量行程长、安装空间尺寸小、具有高精度测量的优良传感器。拉线式位移传感器的拉线端与不锈钢丝的一端连接，不锈钢丝的另一端固定在与其中一个伸缩杆22对应的第二安装总成12上。
[0042]如图2所示，本实施例六自由度摇摆台2包括底座21、伸缩杆22和测试单元，伸缩杆22能够沿其轴向做伸缩运动，伸缩杆22的一端铰接于底座21，另一端与校准装置I连接；通过设置在底座21上的六个液压伸缩杆21完成在空间六个自由度(X向，y向，z向，绕X，绕y，绕z)的运动；测试单元设置在伸缩杆22上，且与控制系统电连接。测试单元的结构可与现有六自由度摇摆台2的构造相同，因此，该车端关系试验台可在原有的结构上加装校准装置1，达到节约生产成本的目的。
[0043]本发明还提供一种车端关系试验台的校准方法，如图4所示，包括:
[0044]S1、将校准装置安装在六自由度摇摆台与反力支撑之间，反力支撑固定不动，六自由度摇摆台设置在与其对应的位置上；
[0045]S2、通过六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动到预设位置，S卩，某一特定位移处；
[0046]S3、利用六自由度摇摆台与校准装置自身测试功能，将六自由度摇摆台与校准装置在运动时产生的位移与转角(测试数据)分别以电信号的形式反馈至控制系统；
[0047]S4、控制系统根据反馈信号对六自由度摇摆台与校准装置进行校对，可使用专门开发的测试软件计算三向位移和三向转角，且测试结果能实时显示，自动记录，并对测试数据导出进行对比，全程自动化操作，操作简便，省时省力。
[0048]其中，步骤S4包括:
[0049]S41、控制系统判断两个反馈信号是否一致；在反馈信号一致时，控制系统判定校准合格，从而结束程序；在反馈信号不一致时，控制系统判定校准不合格，执行步骤S42 ；
[0050]S42、对六自由度摇摆台进行调整，直到控制系统判断两个反馈信号一致为止。通过对测试结果进行比对校准，其校准的最大能力:土 250mm (X向)，土 380mm (Y向)，±380mm(Z 向)，±25° (绕 X)，±l8° (绕 Y)，±20° (绕 Ζ)。
[0051]综上所述，本发明车端关系试验台将校准装置的一端与六自由度摇摆台连接，另一端与反力支撑连接；并利用六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动；通过控制系统完成对六自由度摇摆台、校准装置的校对；该车端关系试验台可自动进行校准，操作简单，有效解决了在测试使用过程中发生测量偏差的问题，从而确保了实验结果的准确性。
[0052]本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种车端关系试验台，其特征在于，包括校准装置(I)、六自由度摇摆台(2)、反力支撑(3)和控制系统，所述校准装置(I)的一端与六自由度摇摆台(2)连接，另一端与反力支撑(3)连接；所述六自由度摇摆台(2)驱动校准装置(I)同步运动；所述控制系统分别与六自由度摇摆台(2)、校准装置(I)连接，用于对所述六自由度摇摆台(2)、校准装置(I)进行校对。
2.根据权利要求1所述的车端关系试验台，其特征在于，所述校准装置(I)包括第一安装总成(11)、第二安装总成(12)、拉线(13)和传感器(14)，所述第一安装总成(11)固定在反力支撑(3)上；所述传感器(14)可移动地安装在第一安装总成(11)上，并与所述控制系统电连接；所述第二安装总成(12)固定在六自由度摇摆台(2)上，通过拉线(13)与所述传感器(14)连接。
3.根据权利要求2所述的车端关系试验台，其特征在于，所述第一安装总成(11)上设有环形轨道(111)，所述传感器(14)通过滑轮(112)安装于所述环形轨道(111)上。
4.根据权利要求2所述的车端关系试验台，其特征在于，所述第一安装总成(11)与第二安装总成(12)为同轴心设置。
5.根据权利要求4所述的车端关系试验台，其特征在于，所述第一安装总成(11)与第二安装总成(12)的横截面均为圆形或圆环形。
6.根据权利要求2所述的车端关系试验台，其特征在于，所述传感器(14)的数量为6个。
7.根据权利要求7所述的车端关系试验台，其特征在于，所述传感器(14)为拉线式位移传感器。
8.根据权利要求1所述的车端关系试验台，其特征在于，所述六自由度摇摆台(2)包括底座(21)、伸缩杆(22)和测试单元，所述伸缩杆(22)的一端铰接于所述底座(21)，另一端与所述校准装置(I)连接；所述测试单元设置在伸缩杆(22)上，且与所述控制系统电连接。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的车端关系试验台的校准方法，其特征在于，包括: s1、将校准装置安装在六自由度摇摆台与反力支撑之间； s2、通过六自由度摇摆台驱动校准装置同步运动到预设位置； s3、六自由度摇摆台与校准装置分别将运动产生的位移与转角转换为电信号并反馈至控制系统； s4、控制系统根据反馈信号对六自由度摇摆台与校准装置进行校对。
10.根据权利要求9所述的车端关系试验台，其特征在于，步骤S4包括: s41、通过控制系统判断两个反馈信号是否一致；在反馈信号一致时，控制系统判定校准合格，从而结束程序；在反馈信号不一致时，控制系统判定校准不合格，执行步骤S42 ； s42、对六自由度摇摆台进行调整，直到控制系统判断两个反馈信号一致为止。
【文档编号】G01M17/00GK104266842SQ201410527441
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】张志强, 李明, 刘志祥, 关岳, 徐冠基 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司