一种工件刚度的测试方法及应用与流程

1.本发明涉及刚度测试技术领域，具体涉及一种工件刚度的测试方法及应用。


背景技术：

2.刚度试验是确定物体刚度的过程，确定物体刚度的过程，使物体产生单位变形所需之载荷，即为刚度。物体刚度与其材料性质、几何形状、支持情况以及载荷作用方式有关。
3.在现有技术中，采用关节机器人来测试，目测测试部位的法线方向来测试刚度，此时待测物保持不动，靠关节机器人来调整执行器的空间角度；而机器人需要编程，调整空间角度以及姿态的时间较长，则测试效率较低，难以得到大范围的推广应用。


技术实现要素：

4.针对问题，本发明提供了一种工件刚度的测试方法，包括：
5.将执行器安装到机器人手腕上，同时在执行器上安装压力传感器与位移传感器；
6.将待测物装夹在回转摆动工作台上，并标注测试点；
7.将执行器运行到所述测试点的正上方，且呈垂直状态；
8.通过工作台控制器来调整回转摆动工作台的回转角度以及摆动角度，进而调整待测物的姿态，调整测试点法线与执行器处于同一轴线方向；
9.开始测试，得到压力
‑
位移曲线。
10.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述工作台控制器与所述回转摆动工作台电连接。
11.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述回转摆动工作台的回转角度通过调整c轴的角度来实现。
12.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述回转摆动工作台的摆动角度通过调整b轴的角度来实现。
13.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述执行器包括第一安装柱，第一安装柱顶端与所述机器人手腕相连，第一安装柱上开设有开口朝下设置的第一安装槽，第一安装槽上架设有水平转轴，水平转轴与所述第一安装柱转动连接，且水平转轴的外端连接有驱动电机；
14.所述水平转轴上安装有两段旋向相反的螺纹段，所述螺纹段上均螺纹连接有螺纹滑块，螺纹滑块上铰接有转动杆，所述水平转轴下方设置有第二安装柱，第二安装柱上设置有支承座，所述转动杆均与所述支承座相铰接；
15.所述第二安装柱上开设有开口朝下设置的第二安装槽，第二安装槽内顶部连接有弹簧，弹簧下端固定连接有第三安装柱，第三安装柱延伸至所述第一安装柱下方，且所述第二安装槽连接有高压气管；
16.所述第三安装柱底端侧壁上安装有位移传感器，且第三安装柱的底端固定连接装夹组件，所述装夹组件上安装有压力传感器。
17.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述第一安装槽内侧壁上至少开设有一限位槽，限位槽内滑动连接有限位杆，所述限位杆与所述第二安装柱侧壁固定连接。
18.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述第三安装柱侧壁上对称安装有两根阻拦杆，阻拦杆长度大于第一安装槽内径且小于第一安装柱的外径。
19.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述第三安装柱直径等于第二安装槽内径。
20.作为本发明的再进一步的技术方案是：所述装夹组件包括与所述第三安装柱相连的安装座，安装座上均匀安装有若干向外倾斜设置的连接板，若干所述连接板呈圆周状布置在安装座上，当若干所述连接板呈竖直状时组成一个圆柱套筒，圆柱套筒的外侧壁上布置有螺纹，所述螺纹外侧螺纹连接有螺母。
21.如上述所述的工件刚度的测试方法在座椅中的应用。
22.本发明的有益效果是：
23.1、通过回转摆动工作台可以实现待测物空间姿态的调整，在现有技术中，通过机器人手腕来调整待测物的姿态，其速度较慢，而在本实施例中过回转摆动工作台可以实现待测物的空间姿态的快速调整，其使用起来更加快速便捷，具有广泛的推广应用价值；
24.2、设置有两级伸出方式，第一级的伸出方式工作原理为：启动驱动电机，驱动电机带动水平转轴转动，水平转轴上的两个螺纹滑块相互靠近，继而可以使转动杆的倾斜角度逐渐增加，则转动杆会使第二安装柱向下运动，此外第一级伸出方式；
25.另外，在本实施例中还设置有第二级伸出方式，通过高压气管向第二安装槽充入高压气体，高压气体克服弹簧的阻力使第三安装柱向下运动，则第三安装柱带动位移传感器和压力传感器向下运动，实现第二级的伸出。
26.通过上述两级伸出方式可以获得更为有效的伸出效果，在不同情况下获得更多的运动行程；当然也可以根据需要来选择不同的行程，方便对不同情况进行应用。
27.3、设计有装夹组件用于实现对压力传感器的方便安装，在安装之前，若干连接板在正常状态下均是呈向外扩展的状态，此时可方便将压力传感器插入到中间处，随后转动螺母，螺母会向下运动，螺母对连接板施力，使连接板相互靠近，对中间处的压力传感器进行装夹；
28.当需要对压力传感器进行更换时，反向转动螺母，螺母会向上运动，则连接板会朝外扩展实现展开，则可以方便实现对压力传感器的松开，方便进行更换。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
30.图1为本发明的结构示意图；
31.图2为本发明测试方法的流程图；
32.图3为本发明执行器的结构示意图；
33.图4为本发明装夹组件的结构示意图；
34.图5为本发明图4中a
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a向剖视图。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所述)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.请参阅图1和图2，在本发明的实施例中，一种工件刚度的测试方法，包括：
40.s100:将执行器2安装到机器人手腕1上，同时在执行器2上安装压力传感器3与位移传感器4；
41.s200:将待测物6装夹在回转摆动工作台5上，并标注测试点；
42.s300:将执行器2运行到所述测试点的正上方，且呈垂直状态；
43.s400:通过工作台控制器7来调整回转摆动工作台5的回转角度以及摆动角度，进而调整待测物的姿态，调整测试点法线与执行器2处于同一轴线方向；
44.s500:开始测试，得到压力
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位移曲线。
45.在本实施例中，通过回转摆动工作台5可以实现待测物空间姿态的调整，在现有技术中，通过机器人手腕1来调整待测物6的姿态，其速度较慢，而在本实施例中过回转摆动工作台5可以实现待测物6的空间姿态的快速调整，其使用起来更加快速便捷，具有广泛的推广应用价值。
46.在步骤s500中，最终得到压力
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位移曲线，可以根据测试得到的压力
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位移曲线来对待测物6的刚度进行分析，从而得到待测物6的刚度。
47.在本实施例中，工作台控制器7可以对回转摆动工作台5进行控制，同时还可以对执行器2进行控制，工作台控制器7可以是能够被编程的plc控制器，通过程序控制来对回转摆动工作台5的姿态进行调节更加便捷。
48.在本实施例中，通过压力传感器3与位移传感器4的相互配合来对待测物6的刚度进行测试，一般情况下，位移越大，其压力传感器3所检测到的压力也就越大，因此通过这两个传感器来实现数据的收集，使得最终的测试结果更加准确。
49.请参阅图1，所述回转摆动工作台5的回转角度通过调整c轴的角度来实现，所述回转摆动工作台5的摆动角度通过调整b轴的角度来实现，c轴为回转摆动工作台5的中心轴，
而b轴为回转摆动工作台5的竖直轴，通过这两个轴的转动可以调整待测物的空间姿态，实现不同角度的调整。
50.请参阅图1和图3，所述执行器2包括第一安装柱21，第一安装柱21顶端与所述机器人手腕1相连，第一安装柱21上开设有开口朝下设置的第一安装槽22，第一安装槽22上架设有水平转轴23，水平转轴23与所述第一安装柱21转动连接，且水平转轴23的外端连接有驱动电机24；所述水平转轴23上安装有两段旋向相反的螺纹段，所述螺纹段上均螺纹连接有螺纹滑块25，螺纹滑块25内部的螺纹旋向是相同，如此设置可以保证螺纹段在旋转时，螺纹滑块25可以朝相反的两个方向同步运动；
51.螺纹滑块25上铰接有转动杆26，所述水平转轴23下方设置有第二安装柱27，第二安装柱27上设置有支承座28，所述转动杆26均与所述支承座28相铰接；所述第二安装柱27上开设有开口朝下设置的第二安装槽29，第二安装槽29内顶部连接有弹簧210，弹簧210下端固定连接有第三安装柱211，所述第三安装柱211直径等于第二安装槽29内径，可以保证第二安装槽29内的气体不会发生泄漏，必要时可以在第三安装柱211外侧套设有的橡胶垫，第三安装柱211延伸至所述第一安装柱21下方，且所述第二安装槽29连接有高压气管212；所述第三安装柱211底端侧壁上安装有位移传感器213，且第三安装柱211的底端固定连接装夹组件214，所述装夹组件214上安装有压力传感器215。
52.在本实施例中，设置有两级伸出方式，第一级的伸出方式工作原理为：启动驱动电机24，驱动电机24带动水平转轴23转动，水平转轴23上的两个螺纹滑块25相互靠近，继而可以使转动杆26的倾斜角度逐渐增加，则转动杆会使第二安装柱27向下运动，此外第一级伸出方式；
53.另外，在本实施例中还设置有第二级伸出方式，通过高压气管212向第二安装槽29充入高压气体，高压气体克服弹簧的阻力使第三安装柱211向下运动，则第三安装柱211带动位移传感器213和压力传感器215向下运动，实现第二级的伸出。
54.通过上述两级伸出方式可以获得更为有效的伸出效果，在不同情况下获得更多的运动行程；当然也可以根据需要来选择不同的行程，方便对不同情况进行应用。
55.所述第一安装槽22内侧壁上至少开设有一限位槽216，限位槽216内滑动连接有限位杆217，所述限位杆217与所述第二安装柱27侧壁固定连接，此处限位杆217与限位槽216的作用主要是防止第二安装柱27随螺纹滑块25一起转动，防止第二安装柱27的转动；在本实施例中，设置有两个限位槽216，两个限位槽216对称设置在第一安装槽22内部；此外，也可以设计有多个限位槽216，但至少需要设计有一个限位槽216。
56.所述第三安装柱211侧壁上对称安装有两根阻拦杆218，阻拦杆218长度大于第一安装槽22内径且小于第一安装柱21的外径，阻拦杆218的的主要作用是阻止第三安装柱211的进一步收缩回位。
57.请参阅图3、图4和图5，所述装夹组件214包括与所述第三安装柱211相连的安装座2141，安装座2141上均匀安装有若干向外倾斜设置的连接板2142，若干所述连接板2142呈圆周状布置在安装座2141上，当若干所述连接板2142呈竖直状时组成一个圆柱套筒，圆柱套筒的外侧壁上布置有螺纹，所述螺纹外侧螺纹连接有螺母2143。
58.在本实施例中，设计有装夹组件214用于实现对压力传感器215的方便安装，在安装之前，若干连接板2142在正常状态下均是呈向外扩展的状态，此时可方便将压力传感器
215插入到中间处，随后转动螺母2143，螺母2143会向下运动，螺母2143对连接板2142施力，使连接板2142相互靠近，对中间处的压力传感器215进行装夹；
59.当需要对压力传感器215进行更换时，反向转动螺母2143，螺母2143会向上运动，则连接板2142会朝外扩展实现展开，则可以方便实现对压力传感器215的松开，方便进行更换。
60.在本实施例中，连接板2142本身由具备一定塑形变形的材料制成，在自然不受力的情况下，连接板2142朝向外倾斜的状态。
61.在本发明实施例中，如上述所述的工件刚度的测试方法在座椅中的应用。
62.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。