一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备及试验设备的制作方法

1.本技术涉及汽车台架试验技术领域，具体涉及一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备及试验设备。


背景技术：

2.在整车开发过程中，为了验证汽车底盘零部件的安全性能，必须进行汽车底盘零部件的疲劳耐久测试。汽车底盘零部件需要进行的疲劳试验项目和试验样品数量多，试验周期长。主机厂会明确规定测试样品产生的裂纹长度达到某一长度值时意味着样品失效，样品失效后需要停止试验，不同主机厂对判定样品是否失效的裂纹长度定义不同。在试验过程中就需要对测试样品产生的裂纹进行监测，目前试验室大多采用人工定期检查裂纹的方式。裂纹检查工作需要耗费大量的人力和时间成本，同时人工检查无法做到裂纹萌生扩展的实时监控，无法准确地在裂纹达到规定长度时停止试验，通常会存在一定的样品疲劳寿命延长的误判。截止目前，国内还没有成熟的适用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹监控系统。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备及试验设备，解决了背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：
5.第一方面，提供一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备，包括光源控制器、工控机、显示器和至少一个摄像组件，所述摄像组件包括相机、光源和支架，相机和光源设置在一起，均安装在所述支架上，所述光源照射到试验样品的表面，所述相机拍摄所述试验样品的表面；所述光源控制器电连接所述光源，用于为所述光源供电；所述工控机信号连接所述相机和所述显示器，所述工控机包括拍照控制单元、试验载荷信息获取单元、照片信息标注单元、显示控制单元；所述拍照控制单元用于控制所述相机拍照；所述试验载荷信息获取单元用于获取汽车疲劳试验的试验载荷加载信息；所述照片信息标注单元用于识别所述相机拍摄的照片中出现的裂纹及裂纹长度，并在照片中标注裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间信息；所述显示控制单元用于控制所述显示器显示被标注信息后的照片。
6.在一些实施例中，所述光源控制器还包括用于调节所述光源的亮度的亮度调节模块。
7.在一些实施例中，所述拍照控制单元能够控制所述相机开启、停止、拍照间隔和曝光时间。
8.在一些实施例中，所述工控机还包括存储单元，所述存储单元存储所述相机拍摄的照片以及被标注信息后的照片。
9.在一些实施例中，所述相机为定焦镜头。
10.在一些实施例中，所述工控机还包括裂纹长度比较单元，用于比较识别的裂纹长度和设定长度值。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种汽车疲劳试验的实验设备，包括plc控制单元、汽车底盘零部件液压试验系统，还包括上述任一实施例中所述的一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备；所述plc控制单元信号连接所述工控机和所述汽车底盘零部件液压试验系统的控制器；所述工控机能够从所述plc控制单元获取所述汽车底盘零部件液压试验系统的试验载荷加载信息，并且所述工控机能够在识别的裂纹长度大于设定长度值时，通过plc控制单元控制所述汽车底盘零部件液压试验系统停机。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
13.本实用新型提供了一种汽车疲劳试验的裂纹监控设备及试验设备，包括光源控制器、工控机、显示器和至少一个摄像组件，所述摄像组件包括相机、光源和支架，所述光源照射到试验样品的表面，所述光源控制器为所述光源供电，所述相机拍摄所述试验样品的表面，所述工控机包括拍照控制单元、试验载荷信息获取单元、照片信息标注单元、显示控制单元，该裂纹监控设备可以实时准确地监测汽车底盘零部件在疲劳试验过程中产生的裂纹，可以定时拍摄被测样品产生的裂纹照片，准确监控裂纹萌生扩展的全过程，设置有盖裂纹监控设备的试验设备可以根据裂纹长度控制试验停止，准确获取被测样品的疲劳寿命，可以在线实时监控被测样品的裂纹情况，不受人和工作时间的限制，提高了试验效率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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获得其他的附图。
15.图1是本技术一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹智能监控系统的结构原理图。
16.图2是本技术一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹智能监控系统的工控机的原理图。
17.图3是本技术一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的试验设备的结构原理图。
18.图4是本技术一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的试验设备的电路原理图。
具体实施方式
19.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
20.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
22.实施例1
23.本实施例1中提供了一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹智能监控系统，如图1中所示，包括光源控制器、工控机、显示器和至少一个摄像组件。所述摄像组件的数量根据汽车底盘零部件疲劳试验的测试需求选用，本实施例中设置3个摄像组件（例如，在其它实施例中摄像组件可以为1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
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72个等等）。每个所述摄像组件包括相机、光源和支架，相机和光源设置在一起，均安装在所述支架上，相机、光源、支架组装在一起使用，根据汽车底盘零部件疲劳试验的测试需求在合适的位置安装所述摄像组件。所述相机为定焦镜头，裂纹长度和照片像素的比例一旦确定，只需对裂纹测量长度进行一次标定，后续使用过程中不需要标定长度。所述光源为相机拍照提供高强度光线，保证相机拍摄的裂纹照片清晰度不受汽车底盘零部件疲劳试验室环境的影响。所述光源照射到试验样品的表面，所述相机拍摄所述试验样品的表面。所述支架具有足够的强度用于支撑相机和光源，所述支架便于移动和固定，可方便地固定在汽车底盘零部件疲劳试验台架的合适位置。并且支架可多自由度弯曲，便于调节相机的位置。
24.所述光源控制器电连接所述光源，用于为所述光源供电，并且所述光源控制器还包括用于调节所述光源的亮度的亮度调节模块，光源控制器可以调节光源亮度。
25.所述工控机信号连接所述相机和所述显示器，如图2中所示，所述工控机包括拍照控制单元、试验载荷信息获取单元、照片信息标注单元、显示控制单元、存储单元和裂纹长度比较单元。所述拍照控制单元用于控制所述相机拍照，所述拍照控制单元能够控制所述相机开启、停止、拍照间隔和曝光时间，所述相机会按照工控机的控制进行拍照。所述试验载荷信息获取单元用于获取汽车疲劳试验的试验载荷加载信息，例如图4中所示，所述试验载荷信息获取单元信号连接plc控制单元，所述plc控制单元信号连接汽车底盘零部件液压试验系统，所述试验载荷信息获取单元通过plc控制单元获取所述汽车底盘零部件液压试验系统的试验载荷加载信息。所述照片信息标注单元用于识别所述相机拍摄的照片中出现的裂纹及裂纹长度，并在照片中标注裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间信息。所述存储单元存储所述相机拍摄的照片以及被标注信息后的照片。所述裂纹长度比较单元用于比较识别的裂纹长度和设定长度值，当裂纹长度大于等于设定长度值时发出控制汽车底盘零部件疲劳试验台架停机的控制信号。所述显示控制单元用于控制所述显示器显示被标注信息后的照片。
26.本实施例1中的一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹智能监控系统进行汽车底盘零部件疲劳试验裂纹监控时，流程如下。
27.汽车底盘零部件疲劳试验准备完成后，根据测量需要组装相应数量摄像组件的支架、相机和光源，连接工控机与显示器、工控机与相机光源控制器与光源之间线缆，根据被测汽车底盘零部件的裂纹监控需求将支架布置固定在汽车底盘零部件疲劳试验台架的合适位置，调节支架的弯曲自由度尽可能保证相机拍取到被测样品表面的正面照片。然后，开
启工控机、光源控制器，调节光源亮度；通过显示器显示用于监控一项试验的所有相机拍摄的图片，设定相机拍照的时间间隔，设定试验停机时的裂纹长度值，调节相机曝光时间和相机至被测样品表面的距离，保证照片清晰，然后，开始拍摄被测样品表面的照片。
28.开启汽车底盘零部件疲劳试验台架，对样品施加循环载荷，所述工控机的拍照控制单元控制所述相机拍照，相机拍摄的照片反馈给工控机，存储在所述存储单元中；所述实验载荷信息获取单元获取汽车底盘零部件疲劳试验的载荷加载信息，例如图4中所示，plc控制单元将试验载荷加载信息反馈给工控机的所述实验载荷信息获取单元；所述工控机的照片信息标注单元识别照片中的裂纹以及裂纹的长度，在照片上标记裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间，并存储被标记后的照片；所述显示控制单元控制所述显示器显示被标注信息后的照片。
29.该裂纹智能监控系统持续监控汽车底盘零部件疲劳试验台架的被测样品裂纹，所述工控机的裂纹长度比较单元比较识别的裂纹长度和长度设定值，当裂纹长度达到设定长度值（大于等于所述设定长度值）时，工控机发出控制汽车底盘零部件疲劳试验台架停机的控制信号，控制汽车底盘零部件疲劳试验台架停机，结束该项汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹监控。
30.本实施例1中提供了一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的裂纹智能监控系统，可以实时准确地监测汽车底盘零部件在疲劳试验过程中产生的裂纹，可以定时拍摄被测样品产生的裂纹照片，准确监控裂纹萌生扩展的全过程，不受人和工作时间的限制，提高了汽车相关试验的效率。
31.实施例2：
32.在本实施例2中提供了一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的试验设备，如图3中所示包括显示器、工控机、plc控制单元、汽车底盘零部件液压试验系统、相机、光源、支架、光源控制器，显示器与工控机之间有信息交互，工控机与plc控制单元之间有信息交互，plc控制单元与汽车底盘零部件液压试验系统之间有信息交互，光源控制器与光源之间通过线缆连接，相机和光源集成在一起，支架支撑固定相机和光源，相机与工控机之间有信息交互，相机拍摄汽车底盘零部件疲劳试验的样品裂纹照片。
33.所述光源控制器电连接所述光源，用于为所述光源供电，并且所述光源控制器还包括用于调节所述光源的亮度的亮度调节模块，光源控制器可以调节光源亮度。
34.所述工控机信号连接所述相机和所述显示器，如图4中所示，所述工控机包括拍照控制单元、试验载荷信息获取单元、照片信息标注单元、显示控制单元、存储单元和裂纹长度比较单元。所述拍照控制单元用于控制所述相机拍照，所述拍照控制单元能够控制所述相机开启、停止、拍照间隔和曝光时间，所述相机会按照工控机的控制进行拍照。所述试验载荷信息获取单元用于获取汽车疲劳试验的试验载荷加载信息，例如图4中所示，所述试验载荷信息获取单元信号连接plc控制单元，所述plc控制单元信号连接汽车底盘零部件液压试验系统，所述试验载荷信息获取单元通过plc控制单元获取所述汽车底盘零部件液压试验系统的试验载荷加载信息。所述照片信息标注单元用于识别所述相机拍摄的照片中出现的裂纹及裂纹长度，并在照片中标注裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间信息。所述存储单元存储被标注信息后的照片。所述裂纹长度比较单元用于比较识别的裂纹长度和设定长度值，当裂纹长度大于等于设定长度值时工控机发出控制汽车底
盘零部件液压试验系统停机的控制信号，通过plc控制单元控制汽车底盘零部件液压试验系统停机。所述显示控制单元用于控制所述显示器显示被标注信息后的照片。
35.工控机可调节相机曝光时间。在工控机的拍照控制单元可设定相机的拍照开启、停止、拍照间隔，相机会按照工控机的指令进行拍照，相机拍取的照片反馈存储在工控机的存储单元中。工控机的照片信息标注单元可在线识别汽车底盘零部件出现的裂纹及裂纹长度，并在储存单元中储存相机拍取的汽车底盘零部件产生的疲劳裂纹照片，工控机存储的裂纹照片中标注显示裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间信息。
36.plc控制单元通过与汽车底盘零部件液压试验系统进行信息交互，获取汽车底盘零部件疲劳试验的载荷加载信息，plc控制单元将试验载荷加载信息反馈给工控机的实验载荷信息获取单元。
37.工控机可设定裂纹长度阈值，当裂纹长度达到设定长度值时，工控机通过plc控制单元控制汽车底盘零部件液压试验系统停机。
38.光源控制器为光源供电，光源控制器还可以调节光源亮度。本实施例中，相机、光源、支架的数量均为6个，相机、光源、支架组装在一起使用，在其它实施例中可以根据汽车底盘零部件疲劳试验的测试需求选用相应数量的相机、光源和支架（例如，在其它实施例中相机、光源、支架的数量可以均为1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13
‑
72个等等）。
39.相机为定焦镜头，裂纹长度和照片像素的比例输入给工控机，只需对裂纹测量长度进行一次标定，后续使用过程中不需要标定长度。
40.光源为相机拍照提供高强度光线，通过调节光源亮度和曝光时间可以保证相机拍摄的裂纹照片清晰度不受汽车底盘零部件疲劳试验室环境的影响。
41.支架具有足够的强度用于支撑相机和光源。支架便于移动和固定，可方便地固定在汽车底盘零部件疲劳试验台架的合适位置。支架可多自由度弯曲，便于调节相机的位置。
42.本实施例中的汽车底盘零部件液压试验系统可以为市面上常见的用于底盘的静态、动态、疲劳力学性能测试的底盘试验台，包括液压油源、分油器、线性液压作动器、液压管路、计算机工作站、数字化测试控制器、集成测试软件等部件，现国际先进的试验台制造商有美国的mts、美国的moog、德国的instron。
43.本实施例中的一种用于汽车底盘零部件疲劳试验的试验设备在转向节疲劳试验中的流程如下。
44.1.准备测试对象。测试对象为进行台架疲劳试验的某款汽车转向节，搭建试验台架，在液压试验系统上按照试验标准设定试验载荷等信息。
45.2.布置裂纹智能监控系统。根据需要组装相应数量的支架、相机和光源，将支架布置固定在转向节需要监测裂纹的位置，调节支架的弯曲自由度尽可能保证相机拍取到转向节表面的正面照片。连接工控机与显示器、工控机与相机、工控机与plc控制单元、plc控制单元与液压试验系统、光源控制器与光源之间线缆，开启工控机、光源控制器、plc控制单元。调节光源亮度。工控机通过显示器组合用到的相机，即各个相机拍摄的照片经标注信息后组合显示到显示器，设定相机拍照的时间间隔，设定试验停机时的裂纹长度值。调节相机曝光时间和相机至被测样品表面的距离，调整至照片清晰。
46.3.监测裂纹。开启裂纹智能监控系统，开始拍摄转向节表面的照片。在液压试验系统上开启该转向节的试验，对转向节施加循环载荷。相机拍摄的照片反馈给工控机，同时
plc控制单元将液压试验系统的载荷加载信息反馈给工控机。工控机识别照片中的裂纹以及裂纹的长度，在照片上标记裂纹位置、裂纹编号、裂纹长度、试验载荷加载信息和拍摄时间，并在存储单元中存储标记后的照片。持续监控转向节表面的裂纹。
47.4.结束裂纹监测。当裂纹长度达到设定长度值时，工控机通过plc控制单元控制液压试验系统停机，结束该转向节疲劳试验的裂纹监控。读取裂纹照片中裂纹信息，填写试验记录。
48.测试例1：采用实施例2中的带裂纹智能监控系统的用于汽车底盘零部件疲劳试验的实验设备进行转向节疲劳试验，获得试验完成停机后裂纹长度值。
49.对比例1：由工程师在常规没有配备裂纹智能监控系统的疲劳试验设备进行疲劳试验过程中对产生的裂纹长度进行定期测量并记录结果。
50.测试例1和对比例1对同一转向节疲劳试验中产生的裂纹进行了监测，测试例1和对比例1测试结果具有可比性。将测试例1和对比例1在疲劳试验完成后测得的裂纹长度放到表1中进行比较，结果表如下。
51.表1 测试例1与对比例1的试验结果。
52.试验组裂纹1长度值/mm裂纹2长度值/mm裂纹3长度值/mm测试例16.125.576.67对比例16.565.836.53
53.从测试结果中可以看出，对同一转向节疲劳试验中样品产生的裂纹进行检测，采用实施例2中的带裂纹智能监控系统的疲劳试验设备测得的裂纹长度值与工程师在常规没有配备裂纹智能监控系统的疲劳试验设备上试验测得的裂纹长度值的结果一致性高，本实用新型中的裂纹监控系统和带裂纹监控系统的汽车疲劳试验的实验设备可以用于监测汽车底盘零部件的疲劳试验。
54.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。