空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备

摘要

本发明提供空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，包括机械测试平台、以及连接所述机械测试平台的测控系统和温控系统，所述机械测试平台包括工业控制计算机、数据采集卡、采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器，其中，所述工业控制计算机通过PCI总线与数据采集卡数据交互并用于显示、记录测试值，其中，所述数据采集卡采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器的信号。本发明针对对接锁的工作特点，提供了对接锁锁紧性能的专用检测设备，填补了技术空白。

权利要求

1.一种空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，其特征在于，包括机械测试平台、以及连接所述机械测试平台的测控系统和温控系统，其中：所述测控系统用于对所述机械测试平台的电机控制、信号处理、数据采集与分析、人机交互；

所述温控系统用于对所述机械测试平台中的高低温箱的温度控制与显示；

所述机械测试平台包括工业控制计算机、数据采集卡、采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器，其中，所述工业控制计算机通过PCI总线与数据采集卡数据交互并用于显示、记录测试值，其中，所述数据采集卡采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器的信号；所述机械测试平台包括上下两把对接锁和安装板，其中，上下两把对接锁分别安装在安装板上，通过两块安装板上定位销和连接螺钉实现两把锁对拉结构的快速安装和紧固；

在锁钩拉力测试中，首先根据对接锁锁钩材料的弹性模量参数，估算锁钩在不同拉力下的应变大小，再根据估算值对锁钩应变情况在拉力机上进行标定，得出锁钩在不同拉力负载下的应变曲线，由于应变非常小，所以应变片经过应变放大以后再送至数据采集卡；测试软件根据将应变放大器输出值与之前的标定曲线进行比较，从而得出锁钩的拉力。

2.根据权利要求1所述的空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，其特征在于，所述温控系统通过热敏电阻实时采集高低温箱箱内温度，同时与用户设定的温度相比较，根据比较结果判断制冷或制热。

3.根据权利要求1所述的空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，其特征在于，所述测控系统包括系统人机界面，其中，所述系统人机界面用于设定各项参数，通过锁紧、启动按钮，控制电机驱动组合，完成对接锁锁紧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，其特征在于，所述温控系统用于将高低温箱箱内温度控制在-70℃～70℃。

说明书

空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种检测设备，尤其是用于检测空间对接机构对接锁锁紧力、锁紧角度、锁紧转矩、蝶簧位移的检测设备，具体地涉及一种空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备。

背景技术

[0002] 对接锁是空间对接机构中的重要组件，主要用于实现对接机构的连接密封功能。当空间飞行器对接时，由对接机构上的对接锁系实现两飞行器的刚性连接，并通过密封结构实现密封。所以对接锁锁紧能力是决定对接机构能否正常对接的一项重要指标。在空间对接机构研制中，需要针对对接锁的工作特点，研制对接锁锁紧性能的专用检测设备，目前我国空间对接机构属首次研制，国内尚没有类似的检测设备。

发明内容

[0003] 本发明的目的主要是解决空间对接机构对接锁锁紧性能精确检测难题，为对接锁的研制提供试验、检测设备。

[0004] 根据本发明的一个方面，提供一种空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，包括机械测试平台、以及连接所述机械测试平台的测控系统和温控系统，其中：所述测控系统用于对所述机械测试平台的电机控制、信号处理、数据采集与分析、人机交互；所述温控系统用于对所述机械测试平台中的高低温箱的温度控制与显示；所述机械测试平台包括工业控制计算机、数据采集卡、采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器，其中，所述工业控制计算机通过PCI总线与数据采集卡数据交互并用于显示、记录测试值，其中，所述数据采集卡采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器的信号。

[0005] 优选地，所述温控系统通过热敏电阻实时采集高低温箱箱内温度，同时与用户设定的温度相比较，根据比较结果判断制冷或制热。

[0006] 优选地，所述测控系统包括系统人机界面，其中，所述系统人机界面用于设定各项参数，通过锁紧、启动按钮，控制电机驱动组合，完成对接锁锁紧。

[0007] 优选地，所述机械测试平台包括上下两把对接锁和安装板，其中，上下两把对接锁分别安装在安装板上，通过两块安装板上定位销和连接螺钉。

[0008] 优选地，所述测控系统根据对接锁锁钩材料的弹性模量等参数，估算锁钩在不同拉力下的应变大小，再根据估算值对锁钩应变情况在拉力机上进行标定，得出锁钩在不同拉力负载下的应变曲线。

[0009] 优选地，所述温控系统用于将高低温箱箱内温度控制在-70℃～70℃。

[0010] 本检测设备能够模拟对接锁的实际工作过程，对其锁紧性能加以测试和分析，并能够模拟高低温(-70℃～70℃)工作环境，对对接锁高低温情况下的工作性能加以检测。

[0011] 本测试设备达到的精度指标如下：

[0012] 对接锁锁紧转矩测量精度为0.5％；

[0013] 对接锁绳轮转速测量精度为0.5％；

[0014] 对接锁绳轮转角测量精度为0.5％；

[0015] 对接锁锁钩位移传感器测量精度为0.01mm；

[0016] 对接锁锁紧力测量精度为0.1KN；

[0017] 对接锁工作温度测量精度为0.1℃。

[0018] 本测试设备主要由测控系统、温控系统、机械测试平台等组成。其中测控系统主要实现电机控制、信号处理、数据采集与分析、人机交互等功能；温控系统主要实现对高低温箱的温度控制与显示等功能；机械测试平台主要由电机传动装置、模拟锁钩对接装置、传感器、产品装配接口、安装平台等组成。

[0019] 本发明针对对接锁的工作特点，提供了对接锁锁紧性能的专用检测设备，填补了技术空白。

附图说明

[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0021] 图1是表示本发明的系统组成的框图；

[0022] 图2是表示本发明的机械测试平台组成的结构图；

[0023] 图3是表示本发明的局部实现形式的局部图；

[0024] 图4是表示本发明的工作流程的流程图；

[0025] 图5是表示本发明的软件界面的界面图；

[0026] 图6是表示本发明的组成及外观的照片图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0028] 根据本发明提供的空间对接机构对接锁锁紧性能检测设备，包括机械测试平台、以及连接所述机械测试平台的测控系统和温控系统，其中：所述测控系统用于对所述机械测试平台的电机控制、信号处理、数据采集与分析、人机交互；所述温控系统用于对所述机械测试平台中的高低温箱的温度控制与显示；所述机械测试平台包括工业控制计算机、数据采集卡、采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器，其中，所述工业控制计算机通过PCI总线与数据采集卡数据交互并用于显示、记录测试值，其中，所述数据采集卡采集码盘、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器的信号。

[0029] 优选地，所述温控系统通过热敏电阻实时采集高低温箱箱内温度，同时与用户设定的温度相比较，根据比较结果判断制冷或制热。

[0030] 优选地，所述测控系统包括系统人机界面，其中，所述系统人机界面用于设定各项参数，通过锁紧、启动按钮，控制电机驱动组合，完成对接锁锁紧。

[0031] 优选地，所述机械测试平台包括上下两把对接锁和安装板，其中，上下两把对接锁分别安装在安装板上，通过两块安装板上定位销和连接螺钉。

[0032] 优选地，所述测控系统根据对接锁锁钩材料的弹性模量等参数，估算锁钩在不同拉力下的应变大小，再根据估算值对锁钩应变情况在拉力机上进行标定，得出锁钩在不同拉力负载下的应变曲线。

[0033] 优选地，所述温控系统用于将高低温箱箱内温度控制在-70℃～70℃。

[0034] 更为具体地，如图1所示，是本发明系统的组成框图。工业控制计算机选用研华610P型高可靠工业计算机，作为系统的控制运算中枢，通过PCI总线与数据采集卡数据交互，采集码盘(光栅角位移传感器)、扭矩传感器、锁紧/解锁微动开关、位移传感器以及应变放大器的信号，通过软件运算，实现显示、记录测试值。其中系统软件采用虚拟仪器技术的Labview开发，虚拟仪器技术的引用使系统易于扩展和维护，可给后续的检测工作带来方便。数据采集卡选用美国NI公司的PCI6220型高性能数据采集卡。检测设备的控制功能通过计算机的数据采集卡I/O向控制驱动单元发出控制指令，控制驱动单元根据控制指令控制两组电机驱动装置，实现两组驱动机构的运动，运动速度等指标与对接机构实际对接过程一致。同时根据对接锁自身的锁紧/解锁微动开关信号，实现到位自动停止的闭环控制功能，具有较高的安全性。其中控制驱动单元主要实现数据采集卡信号判读，控制驱动电机运转功能，同时控制驱动单元作为系统的电源中心，给各传感器和分系统供电。电机驱动装置主要由电机、减速器、单向传动机构等组成。其中电机选用的是直流有刷电机，具有控制比较简单、易于实现、成本低等优点，减速器主要是实现减低转速和放大输出转矩功能。由于两把对接锁对拉完成后，保持在锁紧位置时，对驱动机构的反向力矩很大(70NM)，直流电机断电后无保持力矩等特点，驱动装置中增加了单向传动机构，实现了驱动装置到位停止后保持功能。

[0035] 如图2所示，是系统的机械测试平台，主要由高低温箱、电机传动装置、模拟锁钩对接装置、光栅角位移传感器、扭矩传感器、产品装配接口、安装平台等组成。系统充分考虑了与对接机构实际工作状况的一致性，两组对接锁对拉结构与对接机构产品保持一致。对拉结构支架在设计中进行了动态仿真，使结构强度充分满足不影响精确测试的要求。其中高低温箱主要由箱体、压缩机、温控系统等组成，温控系统通过热敏电阻实时采集箱内温度，同时与用户设定的温度相比较，根据比较结果判断制冷或制热，实现箱内温度的准确控制。光栅角位移传感器与扭矩传感器与驱动装置传动轴串联，实现扭矩、转速、转角在线检测。

[0036] 如图3所示，测试平台包括安装板1、应变片2、反光板3、位移传感器4、框架式结构5、被动锁钩6、以及主动锁钩7。进一步地，图3是上下对接锁钩对拉的结构以及位移传感器的安装位置，上下两把对接锁分别安装在安装板上，通过两块安装板上定位销和连接螺钉，实现两把锁对拉结构的快速安装和紧固。由于两把对接锁钩在对拉过程中，并不是在竖直位置上的直线运动，且锁钩工作面是有一定弧度的曲面，所以在锁钩拉力测试中，采用应变检测方法实现锁钩拉力的精确检测。首先根据对接锁锁钩材料的弹性模量等参数，估算锁钩在不同拉力下的应变大小，再根据估算值对锁钩应变情况在拉力机上进行标定，得出锁钩在不同拉力负载下的应变曲线，由于应变非常小，所以应变片进过应变放大以后再送至数据采集卡。实际测试时，测试软件根据将应变放大器输出值与之前的标定曲线进行比较，从而得出锁钩的拉力。位移传感器选用的是日本欧姆龙的光电式位移传感器，该传感器测量精度可以达到0.01mm，测试时，传感器射出红外光，根据反光板反射回来的光线进行运算，得出锁钩以及蝶形弹簧的精确位移。

[0037] 如图4所示，是系统的工作流程图。检测时，首先打开系统各部门工作单元，在系统人机界面上设定各项参数，如工作温度、初始位移、扭矩超限值等参数，通过锁紧、启动按钮，控制电机驱动组合，完成对接锁锁紧功能，各相关传感器实时测试相关参数值，由软件完成显示、分析、记录等功能。对接锁运动到锁紧位置后，电机驱动机构会自动停止运动，并处于保持状态，用户通过选择解锁功能，电机驱动装置完成解锁动作，系统自动显示、记录解锁动作过程中的所有参数。

[0038] 如图5所示，是系统的软件界面。系统软件基于虚拟仪器技术进行设计，支持Windows 2000/XP/NT 4.0 Service Pack 6或更高版本。检测软件还具有用户管理功能，在配置软件时需要提供相关口令，保证了软件系统的安全性和可靠性。

[0039] 如图6所示，是检测设备的照片，系统在设计中采用控制柜+测试平台的原则，给设备安装、调试、测试等工作带来方便。所有电缆外部包裹防波套，机柜、机箱做到屏蔽和散热，提高了系统的电磁兼容性，保证了系统工作的可靠性和稳定性。

[0040] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。