1.一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤一、建立试验速度参数集v={v0,v1,...,vn}、试验温度参数集t={t0,t1,...,tn}、试验插入力参数集f={f0,f1,...,fn};其中,v0<v1<...<vn,t0<t1<...<tn,f0<f1<...<fn;
步骤二、进行模型确立试验;
2-1.i=0,1,2,…,n,依次执行步骤2-2和2-3;
2-2.取一组未使用过的被测接插件,并检查其是否完好;
2-3.设定试验温度为ti,试验插拔力为f0,试验插拔速度为v0,试验插拔次数为s,进行插拔试验,获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x1,i、磨痕平均深度d1,i、接触电阻值r1,i、信号保真比h1,i;获取试验温度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线;
2-4.设定试验温度为t0,试验插拔力为fi,试验插拔速度为v0,试验插拔次数为s,进行插拔试验,获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x2,i、磨痕平均深度d2,i、接触电阻值r2,i、信号保真比h2,i;分别获取试验插拔力与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线;
2-5.设定试验温度为t0,试验插拔力为f0,试验插拔速度为vi,试验插拔次数为s,进行插拔试验,获取温度加速条件下的第i个磨痕平均宽度x3,i、磨痕平均深度d3,i、接触电阻值r3,i、信号保真比h3,i;分别获取试验插拔速度与接触电阻值、磨痕平均深度、接触电阻值、信号保真比的关系曲线;
步骤三、建立接触电阻、信号保真比、磨痕平均宽度、磨痕平均深度的衍化模型;
3-1.建立n+1条温度加速条件下的接触电阻方程如式(1a)所示;建立n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程如式(1b)所示;建立n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程如式(1c)所示;
式(1a)、(1b)、(1c)中,i=0,1,…,n;r0是试验温度为t0,试验插拔力为f0,试验插拔速度为v0的条件下插拔50次后,被测接插件的接触电阻;
分别求解n+1条温度加速条件下的接触电阻方程,得到kt0、kt1、…、ktn;分别求解n+1条插拔力加速条件下的接触电阻方程,kf0、kf1、…、kfn;分别求解n+1条插拔速度加速条件下的接触电阻方程,kv0、kv1、…、kvn;将kt0、kt1、…、ktn作为纵坐标,t0,t1,...,tn作为横坐标,绘制温度加速下的第一离散点图;将kf0、kf1、…、kfn作为纵坐标,f0,f1,...,fn作为横坐标,绘制插拔力加速下的第一离散点图;将kv0、kv1、…、kvn作为纵坐标,v0,v1,...,vn作为横坐标,绘制插拔速度加速下的第一离散点图;
拟合温度加速下的第一离散点图、插拔力加速下的第一离散点图、插拔速度加速下的第一离散点图,得到温度加速下的第一目标函数
3-2.建立n+1条温度加速条件下的信号保真比方程如式(2a)所示;建立n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程如式(2b)所示;建立n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程如式(2c)所示;
式(2a)、(2b)、(2c)中,i=0,1,…,n;h0是试验温度为t0,试验插拔力为f0,试验插拔速度为v0的条件下插拔50次后,被测接插件的信号保真比;
分别求解n+1条温度加速条件下的信号保真比方程,得到gt0、gt1、…、gtn;分别求解n+1条插拔力加速条件下的信号保真比方程,得到gf0、gf1、…、gfn;分别求解n+1条插拔速度加速条件下的信号保真比方程,得到gv0、gv1、…、gvn;将gt0、gt1、…、gtn作为纵坐标,t0,t1,...,tn作为横坐标,绘制温度加速下的第二离散点图;将gf0、gf1、…、gfn作为纵坐标,f0,f1,...,fn作为横坐标,绘制插拔力加速下的第二离散点图;将gv0、gv1、…、gvn作为纵坐标,v0,v1,...,vn作为横坐标,绘制插拔速度加速下的第二离散点图;
分别拟合温度加速下的第二离散点图、插拔力加速下的第二离散点图、插拔速度加速下的第二离散点图,得到温度加速下的第二目标函数
3-3.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3a)所示;建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3b)所示;建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(3c)所示;
式(3a)、(3b)、(3c)中,i=0,1,…,n;h0是试验温度为t0,试验插拔力为f0,试验插拔速度为v0的条件下插拔50次后,被测接插件公端上插针被磨出的痕迹的宽度均值;
分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均宽度方程,得到
拟合温度加速下的第三离散点图、插拔力加速下的第三离散点图、插拔速度加速下的第三离散点图,得到温度加速下的第三目标函数
3-4.建立n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程如式(4a)所示;建立n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4b)所示;建立n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均宽度方程如式(4c)所示;
式(4a)、(4b)、(4c)中,i=0,1,…,n;h0是试验温度为t0,试验插拔力为f0,试验插拔速度为v0的条件下插拔50次后,被测接插件件公端上插针被磨出的痕迹的深度均值;
分别求解n+1条温度加速条件下的磨痕平均深度方程,得到ωt0、ωt1、…、ωtn;分别求解n+1条插拔力加速条件下的磨痕平均深度,得到ωf0、ωf1、…、ωfn;分别求解n+1条插拔速度加速条件下的磨痕平均深度,得到ωv0、ωv1、…、ωvn;将ωt0、ωt1、…、ωtn作为纵坐标,t0,t1,...,tn作为横坐标,绘制温度加速下的第四离散点图;将ωf0、ωf1、…、ωfn作为纵坐标,f0,f1,...,fn作为横坐标,绘制插拔力加速下的第四离散点图;将ωv0、ωv1、…、ωvn作为纵坐标,v0,v1,...,vn作为横坐标,绘制插拔速度加速下的第四离散点图;
拟合温度加速下的第四离散点图、插拔力加速下的第四离散点图、插拔速度加速下的第四离散点图,得到温度加速下的第四目标函数
步骤四、计算第一温度、插拔力、插拔速度特征参数
步骤五、建立被测接插件在温度加速条件下的接触电阻衍化函数
建立被测接插件在插拔力加速条件下的接触电阻衍化函数
建立被测接插件在插拔速度加速条件下的接触电阻衍化函数
各衍化函数中,m为自变量,代表插拔次数;
步骤六、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数;
6-1.设定因素集u={接触电阻,信号保真比,磨痕平均宽度,磨痕平均深度},评判集v={优、良、中、差};
6-2.根据步骤2-3中获得的试验温度与接触电阻值的关系曲线,建立温度加速条件下的接触电阻(ω)的隶属度函数如式(5)所示,其服从k分布;
式(5)中,a1、a′1、k1的数值根据试验温度与接触电阻值的关系曲线选定;
将步骤2-3中获得的n个接触电阻分别作为自变量x代入式(5),获得n个隶属度大小;将该n个隶属度大小根据数值从大到小分为优、良、中、差四组;计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r11,r12,r13,r14;
6-3.根据步骤2-3中获得的试验温度与信号保真比的关系曲线,建立温度加速条件下的信号保真比的隶属度函数如式(6)所示,其服从正态分布;
式(6)中,a2的数值根据试验温度与信号保真比的关系曲线选定;
将步骤2-3中获得的n个信号保真比分别代入作为自变量x代入式(6),获得n个隶属度大小,将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组;计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r21,r22,r23,r24;
6-4.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线,建立温度加速条件下的磨痕平均宽度的隶属度函数如式(7)所示,其服从k分布;
式(7)中,a3、a′3、k3的数值大小根据试验温度与磨痕平均宽度的关系曲线选定;
将步骤2-3中获得的n个磨痕平均宽度比分别代入作为自变量x代入式(6),获得n个隶属度大小,将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组;计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r31,r32,r33,r34;
6-5.根据步骤2-3中获得的试验温度与磨痕平均深度的关系曲线,建立温度加速条件下的磨痕平均深度(μm)的隶属度函数如式(8)所示,其服从k分布;
式(8)中,a4、a′4、k4的数值大小根据试验温度与磨痕平均深度的关系曲线选定;
将步骤2-3中获得的n个磨痕平均深度比分别代入作为自变量x代入式(6),获得n个隶属度大小,将该n个隶属度大小根据数值大小从大到小分为优、良、中、差四组;计算n个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r41,r42,r43,r44;
6-5.建立因素分配权重矩阵为b=(b1,b2,b3,b4),其值通过人为设定得到;建立温度隶属矩阵
6-6.参照步骤6-2至6-5中的方法分别计算归一化插拔力评判矩阵c插拔力=(c”1,c”2,c”3,c”4)、归一化插拔速度评判矩阵c插拔速度=(d”1,d”2,d”3,d”4);
6-7.根据归一化温度评判矩阵c温度=(b”1,b”2,b”3,b”4)、归一化插拔力评判矩阵c插拔力=(c”1,c”2,c”3,c”4)、归一化插拔速度评判矩阵c插拔速度=(d”1,d”2,d”3,d”4)选取最准确的衍化模型。
2.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤一中,v0为标准插拔速度,其值的获取方法为:工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时,插入速度的平均值;插入速度根据插接行程除以插入时间得到;插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量。
3.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤一中,t0在接插件工作环境下的温度,其值根据被测接插件的工作环境确定。
4.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤一中,f0为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时,插入力的平均值;插入力的检测方法为:工作人员在插接时,一手持接插件公端,另一手持压力传感器;压力传感器固定在接插件母端;然后进行插接;插接过程中压力传感器检测到的峰值即为插入力。
5.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤二中所述的插拔试验具体如下:
①.调整环境温度为所需的试验温度;
②.按照试验插拔速度和插拔力,将接插件公端与接插件母端插接在一起;
③.将接插件公端、接插件母端分离;
④.按照试验插拔次数重复执行步骤②和③;之后,进入步骤⑤;
⑤.测量接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度,并求取平均值,得到磨痕平均宽度;测量接插件公端的所有插针上各磨痕的深度,并求取平均值,得到磨痕平均深度;
⑥.按照试验插拔速度和插拔力,将接插件公端与接插件母端插接在一起;并测量被测接插件的接触电阻;向接插件输入一个幅值为a的方波信号;并检测经过接插件后的方波信号的幅值a';求出信号保真比,其值等于a'/a。
6.根据权利要求1所述的一种机器人接插件可靠性加速测试方法,其特征在于:步骤6-7中的选取方法如下:
计算温度评判均值
7.一种机器人接插件可靠性加速测试装置,包括温控箱、插拔模块、电控箱和机架;其特征在于:所述的机架包括试验台框架、试验台底板、电控底板和支座;四个支座的顶端与试验台框架的四个角分别固定;
所述的温控箱包括箱体和温度调节模块;箱体固定在试验台框架的顶部;温度调节模块包括智能温度控制表、热风机、热电偶底座和热电偶;热电偶底座固定在箱体内;热电偶固定在热电偶底座上;热风机安装在箱体内的一侧侧壁上;智能温度控制表安装在试验台框架上;智能温度控制表的温度信号输入接口与热电偶的信号输出接口连接,加热控制接口与热风机的控制输入接口连接;
所述的插拔模块包括滑架、滑块、插拔驱动组件、拉压力传感器、滑移座、固定座和安装座;滑架固定在试验台底板上;滑块与滑架构成滑动副;所述的滑块由插拔驱动组件驱动;滑移座与滑块固定;固定座固定在滑架的一端;两个拉压力传感器的一端均与固定座固定,另一端均与安装座固定;安装座位于滑移座与固定座之间;箱体的底面开设有让位槽;滑移座、固定座和安装座均穿过让位槽,且位于箱体内;
所述的电控装置安装在底板上,包括表面磨损视觉测量装置、电阻测试装置、脉冲响应装置、plc控制系统、导线管和电机驱动器;电机驱动器的控制输入接口与plc控制系统的控制输出接口通过导线连接;电阻测试装置的两个信号输入端分别接出第一电阻检测检测线和第二电阻检测线;电阻测试装置的信号输出接口与plc控制系统的电阻信号输入接口连接;
所述的脉冲响应装置包括脉冲发生器和脉冲测试仪;脉冲发生器的脉冲输出端引出一根脉冲输出线;脉冲测试仪的信号输入端引出一根脉冲接收线;脉冲发生器的控制输入接口与plc控制系统的脉冲信号输出接口连接;脉冲测试仪的信号输出接口与plc控制系统的脉冲输入接口连接;表面磨损视觉测量装置采用表面形貌扫描仪;表面形貌扫描仪安装在箱体内,且朝向插拔模块。
8.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置,其特征在于:所述的电控底板固定在试验台框架的底部;试验台底板固定在试验台框架的中部。
9.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置,其特征在于:所述的插拔驱动组件包括电机、同步轮和同步带;两个同步轮分别支承在滑架的两端,并通过同步带连接;电机固定在滑架上,且输出轴与其中一个同步轮固定;滑块与同步带固定。
10.根据权利要求7所述的一种机器人接插件可靠性加速测试装置,其特征在于:所述的电控装置还包括触摸显示屏;触摸显示屏的通信接口与plc控制系统的显示信号输出接口通过导线连接。