专利名称：减震器拉压力测量仪及其检测方法
技术领域：
本发明属于机械技术领域，涉及一种针对洗衣机减震器性能的检测，特别是一种减震器拉压力测量仪及其检测方法。
背景技术：
滚筒洗衣机中的阻尼减震器起到支撑洗衣机盛水桶，并吸收该盛水桶震动的作用。其质量的好坏直接影响到洗衣机的震动强度，噪音大小及使用寿命。因此设计一种检测洗衣机减震器质量的仪器尤为重要。现有技术中的减震器测量设备通常存在测量数据不全面、测量精准度低，且不具备完善参数统计分析的功能，缺乏后台系统处理的技术支撑等缺陷。

发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过传感器实时测量减震器的拉压力，并对测量数据作线性处理，由此诊断被测件优劣的减震器拉压力测量仪及其检测方法。本发明的目的可通过下列技术方案来实现:减震器拉压力测量仪，包括具有操作台的支撑架，其特征在于，所述操作台的下方安设电机，所述电机的输出轴竖向贯穿操作台并驱动连接传动组件，所述传动组件的外端呈活动连接于滑动组件上，所述滑动组件上设置拉压检测位，所述拉压检测位的末端定位拉压力传感器，所述拉压力传感器顺次连接放大滤波器、A/D转换器、微处理器及上位计算机，其中微处理器通过驱动电路控制连接上述电机。本减震器拉压力测量仪中电机具体为交流电动机，且其作为动力源设备。操作台由前端至后端顺次排设电机、传动组件及滑动组件，其中电机安设于操作台的下方且连接传动组件的首端位置，传动组件及滑动组件沿直线顺次排设在操作台的上台面。拉压力传感器、放大滤波器、A/D转换器、微处理器及上位计算机形成信号参数处理检测系统。在上述的减震器拉压力测量仪中，所述传动组件包括固套在电机输出轴端部的凸轮，所述凸轮的周圈上铰接连杆，所述连杆的外端铰接上述滑动组件。连杆的一端铰接在凸轮的周圈本体上，故当凸轮自转时，连杆由铰接点绕凸轮圆心做圆周运动，由此带动连杆的另一铰接端作往复位移运动。在上述的减震器拉压力测量仪中，所述滑动组件包括固设于操作台上的导轨，所述导轨上呈滑动卡接有两个滑块座，所述两个滑块座之间为上述拉压检测位。在上述的减震器拉压力测量仪中，所述位于首端的滑块座上固设连接座，所述连接座与上述连杆的端部呈铰接相连，所述位于尾端的滑块座上安设上述拉压力传感器，所述拉压检测位包括拉压力传感器内端固连的连接架，所述连接架与连接座上各垂设有连接柱。两根连接柱设置在导轨延展的中心直线上，由此在连杆驱动拉伸或压缩减震器时，实现拉压力正向作用，以提升减震器性能的检测精确度。
在上述的减震器拉压力测量仪中，所述位于尾端的滑块座顶面固设定位架，所述拉压力传感器固设于定位架上，所述定位架通过螺丝与上述导轨形成固定装配。通过定位架与导轨进行固定装配，同步实现拉压力传感器及尾端的滑块座两者的定位固连。减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)、将被测减震器的两端一一定位连接在两根连接柱上，系统上电且微处理器经过系统初始化后，通过驱动电路控制电机开启；(2)、电机的输出轴带动凸轮及连杆动作，由此连动首端的滑块往复平移滑动，进而驱动减震器拉压循环运作，拉压力传感器同步采集数据，并输出信号通过放大滤波器传输给A/D转换器，A/D转换器将模拟量信号转换为数字量信号，并判断压拉拐点；(3)、获取压拉拐点后，以压拉拐点作为循环起始标志，A/D转换器按照15ms的单元间隔循环转换数据并存储，在存储数据达到40个后，微处理器将数据打包发送给上位计算机；( 4 )、微处理器通过驱动电路控制电机关闭。本减震器拉压力测量仪的检测方法是通过拉压力传感器实时测量减震器的拉压力，并进行放大、滤波、A/D转换处理，处理后的数据经数值转换，包装后按照指定协议通过微处理器(下位计算机)传输给上位计算机，进而由上位计算机的软件系统对数据进行处理，并形成数据表格或图形曲线，由此诊断被测件(减震器)的优劣。在上述的减震器拉压力测量仪的检测方法中，所述拉压力传感器、放大滤波器、A/D转换器及微处理器依次对应设置为信号采集电路、放大滤波电路、A/D转换电路及信号处理电路。在上述的减震器拉压力测量仪的检测方法中，所述微处理器通过RS232通信协议连接上述上位计算机。在上述的减震器拉压力测量仪的检测方法中，所述RS232通信协议中使用MAX232CPE芯片进行电平转换。这是一种基于单片机的拉压力采集控制系统，包括信号采集电路，放大滤波电路，A/D转换电路，单片机最小系统，RS232通信协议电路，电机驱动电路。在上述的减震器拉压力测量仪的检测方法中，所述上位计算机的软件系统中依次包括登陆管理模块、数据存储模块、N次数据表格对比模块、往复一次F— S曲线模块、往复N次F— N曲线模块、参数设置模块及打印模块。与现有技术相比，本减震器拉压力测量仪及其检测方法采用操控稳定的动力设备，精准有效的传动、拉压结构，进而采集数据并处理，得出准确的减震器性能判断结果；同时本减震器拉压力测量仪具备结构简易、作用可靠、工作效率高等特点；其检测方法具有步骤程序设计合理，检测参数一目了然，利于进一步研究分析，为减震器提供了完整且优质的拉压力测量实施方案。


图1是本减震器拉压力测量仪的立体结构示意图。图2是本减震器拉压力测量仪的硬件构成原理框图。图3是本减震器拉压力测量仪的检测方法的步骤程序框图。图4是本减震器拉压力测量仪的电路图。
图中，1、操作台；2、电机；3、凸轮；4、连杆；5、导轨；6、滑块座；7、连接座；8、定位架；9、螺丝；10、拉压力传感器；11、连接架；12、连接柱；13、减震器。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。如图1和图2所示，本减震器拉压力测量仪包括具有操作台I的支撑架，操作台I由前端至后端顺次排设电机2、传动组件及滑动组件，其中电机2安设于操作台I的下方且连接传动组件的首端位置，传动组件及滑动组件沿直线顺次排设在操作台I的上台面。电机2具体为交流电动机，且其作为动力源设备。电机2的输出轴竖向贯穿操作台I并驱动连接传动组件，传动组件的外端呈活动连接于滑动组件上，滑动组件上设置拉压检测位，拉压检测位的末端定位拉压力传感器10，拉压力传感器10顺次连接放大滤波器、A/D转换器、微处理器及上位计算机，其中微处理器通过驱动电路控制连接电机2。传动组件包括固套在电机2输出轴端部的凸轮3，凸轮3的周圈本体上铰接有一连杆4。滑动组件包括固设于操作台I上的导轨5，导轨5上呈滑动卡接有两个滑块座6，两个滑块座6之间即为拉压检测位。位于首端的滑块座6上固设连接座7，连接座7与连杆4的端部呈铰接相连；位于尾端的滑块座6顶面固设定位架8，定位架8上安设拉压力传感器10，定位架8通过螺丝9与导轨5形成固定装配，由此拉压力传感器10及尾端的滑块座6形成定位连接方式。拉压检测位包括拉压力传感器10内端固连的连接架11，该连接架11与连接座7上各垂设有连接柱12，且两根连接柱12设置在导轨5延展的中心直线上，由此在连杆4驱动拉伸或压缩减震器13时，实现拉压力正向作用，以提升减震器13性能的检测精确度。如图3所示，根据上述设备及结构的作用连接，本减震器拉压力测量仪的检测方法包括以下步骤:(I)、将被测减震器13的两端一一定位连接在两根连接柱12上，系统上电在中断中等待上位计算机的指令，且微处理器经过系统初始化后，通过驱动电路控制电机2开启。(2)、电机2的输出轴带动凸轮3及连杆4动作，由此连动首端的滑块往复平移滑动，进而驱动减震器13拉压循环运作，拉压力传感器10同步采集数据，并输出信号通过放大滤波器传输给A/D转换器，A/D转换器将模拟量信号转换为数字量信号，并判断压拉拐点。判断转换成的数字量信号的最高位是I还是O。如果是1，表示减震器13处在拉的过程；如果是0，表示减震器13处在压的过程。本设计以数字量信号最高位由O变成1，即判断出压拉拐点。(3)、获取压拉拐点后，以压拉拐点作为循环起始标志，A/D转换器按照15ms的单元间隔循环转换数据并存储，在存储数据达到40个后，微处理器将数据打包发送给上位计算机。( 4 )、微处理器通过驱动电路控制电机2关闭。如图4所示，本减震器拉压力测量仪中拉压力传感器10、放大滤波器、A/D转换器及微处理器依次对应设置为信号采集电路、放大滤波电路、A/D转换电路及信号处理电路。信号采集电路选用500N S型电阻应变式拉压力传感器10。对于拉力和压力，这种传感器可以输出极性相反的电压信号，本设计的拉力输出正电压，压力输出负电压，输出电压的范围是-20mv —+20mv，灵敏度为2mV/V，综合精度为0.02，由此具有输出对称性好，精度高、结构紧凑等特点。拉压力传感器10输出的差分信号与AD620放大滤波器的2、3引脚相连。其中Pl是放大滤波器与拉压力传感器10相连的接线端子。AD620放大滤波器是一款高精度低失调电压和低失调漂移的仪表放大器，可以放大双极性信号。其内部采用经典的三运放差分输入改进设计，有效的抑制了共模干扰。AD620放大滤波器的I和8引脚之间接电阻R1，用于放大增益的控制。经放大滤波处理后的信号送入作为A/D转换器的AD574芯片的13引脚，进而将模拟量信号转换成数字量信号。AD574芯片是12位逐次逼近式A/D模数转换器，可以转换双极性信号。其中正电压转换成的数字量从100000000000到111111111111 ;负电压转换成的数字量从000000000000到011111111111。其内8和10引脚之间接电位器R3，8和12引脚之间接电位器R4，分别用于增益和零点的调整。微处理器的信号处理选用STC89C52单片机。其内的Y1、C7、C8构成单片机的振荡电路，R5、R6、C6、S1构成单片机的复位电路，并且实现手动复位。STC89C52单片机的21引脚与AD574芯片的28引脚相连，实时检测21引脚状态，当检测到下降沿时，说明A/D转换器转换完毕，然后STC89C52单片机接收A/D转换器的数据，并进行线性处理。STC89C52单片机还通过22引脚控制继电器Kl，从而控制电机2B1的启动停止，即为电机驱动电路。微处理器通过RS232通信协议连接上位计算机。即STC89C52单片机与上位计算机之间采用RS232通信协议，特别使用MAX232CPE芯片进行电平转换。MAX232CPE芯片的
9、10引脚分别与STC89C52单片机的10、11引脚相连，7、8引脚与串口 Jl的2、3引脚相连。C1、C2、C3、C4、C5是与MAX232CPE相连的5个电容，用于滤波和储能作用。每测量完一个拉压循环，数据打包发送到上位计算机，其通信时间需小于A/D采样转换的时间，以防止出现漏采样和延迟采样的错误。本设计使用的电机2转速是100r/min，则电机2旋转一周，即被测减震器13拉压一次所用的时间是600ms。要求在一个拉压循环里至少采样40个点，则采样间隔最长是15ms。由此计算分析，该波特率设置为57600。上位计算机的软件系统中依次包括以下操作模块:I)登陆管理模块:方便设备使用人员登录操作，并防止非相关人员进入系统。2)数据存储模块:上位计算机管理软件选用大型的数据库，可存储超大量的测试数据，进而做到掉电数据保存功能。3)N次数据表格对比模块:设定被测件往复运动次数，可按照设定次数形成数据统计表格，反映设定次数内获得的数据的峰谷值及平均值，并标记超出范围数据，满足检测要求。4)往复一次F— S曲线模块:实时显示被测件往复运动一次过程中所有被测数据形成的F— S曲线，由此诊断被测件在运动过程中数据变化的情况。
5)往复N次F— N曲线模块:被测件往复运动N次，对指定点的数据形成F— N曲线，由此诊断被测件的使用寿命。6)参数设置模块:根据被测件特性，设定测试参数，使本软件具有较强的适应性。7)打印模块:将需要的数据或图形曲线打印出来，便于查看和阅读。其他功能根据测试要求按照模块形式可依次增加。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了操作台I ;电机2 ;凸轮3 ;连杆4 ;导轨5 ;滑块座6 ;连接座7 ;定位架8 ;螺丝9 ;拉压力传感器10 ;连接架11 ;连接柱12 ;减震器13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
1.减震器拉压力测量仪，包括具有操作台的支撑架，其特征在于，所述操作台的下方安设电机，所述电机的输出轴竖向贯穿操作台并驱动连接传动组件，所述传动组件的外端呈活动连接于滑动组件上，所述滑动组件上设置拉压检测位，所述拉压检测位的末端定位拉压力传感器，所述拉压力传感器顺次连接放大滤波器、A/D转换器、微处理器及上位计算机，其中微处理器通过驱动电路控制连接上述电机。
2.根据权利要求1所述的减震器拉压力测量仪，其特征在于，所述传动组件包括固套在电机输出轴端部的凸轮，所述凸轮的周圈上铰接连杆，所述连杆的外端铰接上述滑动组件。
3.根据权利要求1所述的减震器拉压力测量仪，其特征在于，所述滑动组件包括固设于操作台上的导轨，所述导轨上呈滑动卡接有两个滑块座，所述两个滑块座之间为上述拉压检测位。
4.根据权利要求3所述的减震器拉压力测量仪，其特征在于，所述位于首端的滑块座上固设连接座，所述连接座与上述连杆的端部呈铰接相连，所述位于尾端的滑块座上安设上述拉压力传感器，所述拉压检测位包括拉压力传感器内端固连的连接架，所述连接架与连接座上各垂设有连接柱。
5.根据权利要求4所述的减震器拉压力测量仪，其特征在于，所述位于尾端的滑块座顶面固设定位架，所 述拉压力传感器固设于定位架上，所述定位架通过螺丝与上述导轨形成固定装配。
6.减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、将被测减震器的两端一一定位连接在两根连接柱上，系统上电且微处理器经过系统初始化后，通过驱动电路控制电机开启； (2)、电机的输出轴带动凸轮及连杆动作，由此连动首端的滑块往复平移滑动，进而驱动减震器拉压循环运作，拉压力传感器同步采集数据，并输出信号通过放大滤波器传输给A/D转换器，A/D转换器将模拟量信号转换为数字量信号，并判断压拉拐点； (3)、获取压拉拐点后，以压拉拐点作为循环起始标志，A/D转换器按照15ms的单元间隔循环转换数据并存储，在存储数据达到40个后，微处理器将数据打包发送给上位计算机； (4 )、微处理器通过驱动电路控制电机关闭。
7.根据权利要求6所述的减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，所述拉压力传感器、放大滤波器、A/D转换器及微处理器依次对应设置为信号采集电路、放大滤波电路、A/D转换电路及信号处理电路。
8.根据权利要求6所述的减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，所述微处理器通过RS232通信协议连接上述上位计算机。
9.根据权利要求8所述的减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，所述RS232通信协议中使用MAX232CPE芯片进行电平转换。
10.根据权利要求6所述的减震器拉压力测量仪的检测方法，其特征在于，所述上位计算机的软件系统中依次包括登陆管理模块、数据存储模块、N次数据表格对比模块、往复一次F— S曲线模块、往复N次F— N曲线模块、参数设置模块及打印模块。
全文摘要
本发明提供了一种减震器拉压力测量仪及其检测方法。它解决了现有测量设备存在测量数据不全面、测量精准度低，且不具备完善参数统计分析的功能。本减震器拉压力测量仪包括具有操作台的支撑架，操作台的下方安设电机，电机的输出轴竖向贯穿操作台并驱动连接传动组件，传动组件的外端呈活动连接于滑动组件上，滑动组件上设置拉压检测位，拉压检测位的末端定位拉压力传感器，拉压力传感器顺次连接放大滤波器、A/D转换器、微处理器及上位计算机，其中微处理器通过驱动电路控制连接电机。其检测方法包括压力采集、转换、判断、存储、传输以及电机控制等。本发明具备结构简易、作用可靠，且检测程序设计合理，检测参数明了，利于进一步研究分析。
文档编号G01L5/00GK103217244SQ201310098210
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者魏绍亮, 刘大海, 常颖, 程奉玉, 周广平, 王学慧 申请人:山东科技大学