一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置及测试方法

摘要

本发明公开了一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置及测试方法，属于电动缸起竖技术领域，解决了现有电动缸加载测试装置无法对多缸同步驱动的推理和控制性能进行测试的问题。装置包括处理器、基座以及位于基座上的多组测试台；测试台包括支架、位于支架上的可移动负载、与支架滑动连接的多个上支点以及与基座滑动连接的多个下支点，相邻支架可拆卸固定连接；支架的一端与基座转动连接，另一端悬空；支架与基座的连接处设有角位移传感器，角位移传感器与处理器连接。方法包括单电动缸运动精度测试、多电动缸同步运动精度测试、电动缸的重力加载控制以及电动缸的主动加载控制。上述装置和方法可用于电动缸起竖系统加载与性能测试。

权利要求

1.一种电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述测试方法采用电动缸起竖系统加载与性能测试装置实现，所述测试装置包括处理器、基座以及位于基座上的多组测试台；

所述测试台包括支架、位于支架上的可移动负载、与支架滑动连接的多个上支点以及与基座滑动连接的多个下支点；所述支架的一端与基座转动连接，另一端悬空；所述支架与基座的连接处设有角位移传感器，角位移传感器与处理器连接；

使用时，所述电动缸的缸体与下支点转动连接，电动缸的活塞杆与上支点转动连接，所述测试方法用于单电动缸运动精度测试、多电动缸同步运动精度测试、电动缸的重力加载控制或电动缸的主动加载控制；

所述单电动缸运动精度测试包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，测试缸的活塞杆端部向外延伸，支架被抬起，角位移传感器采集支架的实际转动角度，根据活塞杆理论伸长值、缸体长度、活塞杆端部与支架和基座连接点之间的距离以及缸体端部与支架和基座连接点之间的距离，计算得到支架的理论转动角度，比较实际转动角度和理论转动角度，两者的差值反映单电动缸的运行精度；

所述多电动缸同步运动精度测试包括如下步骤：多个电动缸同时启动，比较多个角位移传感器采集的实际转动角度和/或观察电动缸活塞杆的运行状态，判断多电动缸同步运动精度；

所述电动缸的重力加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，进行电动缸的重力加载测试；调整负载的位置、电动缸缸体与基座的连接位置和/或电动缸活塞杆与支架的连接位置，再次进行电动缸的重力加载测试；

所述电动缸的主动加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为主动缸，其它电动缸作为测试缸，主动缸根据活塞杆回缩指令，控制活塞杆回缩，回缩力作为负载源施加到测试缸上，实现测试缸的重力加载测试。

2.根据权利要求1所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述电动缸的缸体上设有直线位移传感器，所述电动缸的活塞杆上设有与直线位移传感器信号连接的感应点，所述直线位移传感器与处理器连接。

3.根据权利要求1所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述负载通过支架导轨与支架滑动连接。

4.根据权利要求3所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述支架导轨的形状为网格状，网格状的支架导轨分布在支架的上表面。

5.根据权利要求3所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述负载包括设于支架导轨上的主负载以及设于主负载上的微调负载，所述微调负载通过负载导轨与主负载滑动连接。

6.根据权利要求5所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述负载导轨的形状为网格状，网格状的负载导轨分布在主负载的上表面。

7.根据权利要求3至6任一所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述负载与支架导轨之间设有对负载进行限位的固定件。

8.根据权利要求7所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述固定件包括卡止栓、卡止块以及与卡止块配合的卡止槽，所述卡止块与负载固定连接，所述卡止槽设于支架导轨上，所述卡止栓穿过卡止槽与卡止块，使得卡止块与卡止槽可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的电动缸起竖系统加载与性能测试方法，其特征在于，所述上支点通过上支点导轨与支架滑动连接；

所述下支点通过下支点导轨与基座滑动连接。

说明书

一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置及测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电动缸起竖技术，尤其涉及一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置及测试方法。

背景技术

[0002] 电动缸采用电机直接驱动，与液压缸相比具有能源清洁、系统组成简单、控制精度高和动态特性好等优点，在中小功率驱动机构中得到广泛应用。但是，对于较大负载，为了减少单个电动缸的推力，同时平衡推力，防止侧倾，通常需要采用双缸驱动或者多缸同步驱动。

[0003] 在系统设计初期，为了快速验证控制策略，需要测试装置自动完成系统加载测试，并对双缸驱动或者多缸同步驱动的控制性能进行测试。

[0004] 但是，现有电动缸加载测试装置通常只能对单缸的推力和控制性能进行测试，而多缸同步驱动运动情况非常复杂，同步过程出现偏差会导致机构卡滞等情况出现。

发明内容

[0005] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置及测试方法，解决现有技术中的电动缸加载测试装置无法对多缸同步驱动的推理和控制性能进行测试的问题。

[0006] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

[0007] 本发明提供了一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置，包括处理器、基座以及位于基座上的多组测试台；测试台包括支架、位于支架上的可移动负载、与支架滑动连接的多个上支点以及与基座滑动连接的多个下支点，相邻支架可拆卸固定连接；支架的一端与基座转动连接，另一端悬空；支架与基座的连接处设有角位移传感器，角位移传感器与处理器连接；使用时，电动缸的缸体与下支点转动连接，电动缸的活塞杆与上支点转动连接。

[0008] 在一种可能的设计中，电动缸的缸体上设有直线位移传感器，电动缸的活塞杆上设有与直线位移传感器信号连接的感应点，直线位移传感器与处理器连接。

[0009] 在一种可能的设计中，负载通过支架导轨与支架滑动连接。

[0010] 在一种可能的设计中，支架导轨的形状可以为网格状，网格状的支架导轨分布在支架的上表面。

[0011] 在一种可能的设计中，负载包括设于支架导轨上的主负载以及设于主负载上的微调负载，微调负载通过负载导轨与主负载滑动连接。

[0012] 在一种可能的设计中，负载导轨的形状为网格状，网格状的负载导轨分布在主负载的上表面。

[0013] 在一种可能的设计中，负载与支架导轨之间设有对负载进行限位的固定件。

[0014] 在一种可能的设计中，固定件包括卡止栓、卡止块以及与卡止块配合的卡止槽，卡止块与负载固定连接，卡止槽设于支架导轨上，卡止栓穿过卡止槽与卡止块，使得卡止块与卡止槽可拆卸连接。

[0015] 在一种可能的设计中，上支点通过上支点导轨与支架滑动连接；下支点通过下支点导轨与基座滑动连接。

[0016] 本发明还提供了一种电动缸起竖系统加载与性能测试方法，采用上述电动缸起竖系统加载与性能测试装置，测试方法用于单电动缸运动精度测试、多电动缸同步运动精度测试、电动缸的重力加载控制或电动缸的主动加载控制；

[0017] 单电动缸运动精度测试包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，测试缸的活塞杆端部向外延伸，支架被抬起，角位移传感器采集支架的实际转动角度，根据活塞杆理论伸长值、缸体长度、活塞杆端部与支架和基座连接点之间的距离以及缸体端部与支架和基座连接点之间的距离，计算得到支架的理论转动角度，比较实际转动角度和理论转动角度，两者的差值反映单电动缸的运行精度；

[0018] 多电动缸同步运动精度测试包括如下步骤：多个电动缸同时启动，比较多个角位移传感器采集的实际转动角度和/或观察电动缸活塞杆的运行状态，判断多电动缸同步运动精度；

[0019] 电动缸的重力加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，进行电动缸的重力加载测试；调整负载的位置、电动缸缸体与基座的连接位置和/或电动缸活塞杆与支架的连接位置，再次进行电动缸的重力加载测试；

[0020] 电动缸的主动加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为主动缸，其它电动缸作为测试缸，主动缸根据活塞杆回缩指令，控制活塞杆回缩，回缩力作为负载源施加到测试缸上，实现测试缸的重力加载测试。

[0021] 与现有技术相比，本发明有益效果如下：

[0022] a)本发明提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置中，设有多组测试台，多组测试台可以全部或部分同步运动，也可以单独运动。将多个电动缸的缸体与下支点连接，活塞杆与上支点连接，采用多组测试台，通过观察支架的运行状态和形变来判断多电动缸同步运动的状态，可以实现多电动缸同步运动控制中同步效果的测试和验证，解决了现有的电动缸加载测试装置无法对多缸同步驱动的推理和控制性能进行测试的问题。

[0023] b)本发明提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置，将其中一个电动缸作为主动缸，其它电动缸作为被测试缸，无需在支架上安放测试负载，直接给主动缸发送指令，让其作为负载源施加到其它被测缸体上，这样避免了大重量负载的安放问题，也可以做到负载力矩的无级测试，即电动缸可以对在规定范围内的任意大小负载力矩进行测试，这样操作更加方便和安全。

[0024] c)本发明提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置，采用其中一组测试台，通过电动缸的活塞杆端部的延伸长度与测试架的几何长度计算得出测试支架被抬起的角度，并与角位移传感器测得的实际角度值比较，可以反映电动缸的运行精度。同时，通过调整支架上的负载位置或者移动缸体的下可调支点来模拟不同的负载力矩和驱动力矩，可以实现电动缸的重力加载控制测试，完成对电动缸动、静态性能的合理验证。

[0025] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0026] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

[0027] 图1为本发明实施例一提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置的结构示意图；

[0028] 图2为本发明实施例一提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置的俯视图。

[0029] 附图标记：

[0030] 1-基座；2-支架；3-负载；31-主负载；32-微调负载；4-角位移传感器；5-缸体；6-活塞杆；7-上支点；8-下支点；9-直线位移传感器；10-感应点；11-支架导轨；12-支架导轨；13-处理器。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

[0032] 实施例一

[0033] 本实施例提供了一种电动缸起竖系统加载与性能测试装置，如图1至图2所示，包括处理器13(图中未示出)、基座1以及位于基座1上的多组测试台，多组实验台的结构、形状和尺寸均相同，上述测试台包括支架2、位于支架2上的可移动负载3、与支架2滑动连接的多个上支点7以及与基座1滑动连接的多个下支点8，相邻支架2可拆卸固定连接；支架2的一端与基座1转动连接，另一端悬空，支架2与基座1的连接处设有角位移传感器4，角位移传感器4与处理器13连接；使用时，电动缸的缸体5与下支点8转动连接，电动缸的活塞杆6与上支点
7转动连接。

[0034] 上述测试装置可用于单电动缸运动精度测试、多电动缸同步运动精度测试、电动缸的重力加载控制以及电动缸的主动加载控制。

[0035] 具体来说，上述单电动缸运动精度测试包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，测试缸的活塞杆6端部向外延伸，支架2被抬起，角位移传感器4采集支架2的实际转动角度，根据活塞杆6理论伸长值、缸体5长度、活塞杆6端部与支架2和基座1连接点之间距离以及缸体5端部与支架2和基座1连接点之间距离，计算得到支架2的理论转动角度，比较实际转动角度和理论转动角度，两者的差值反映单电动缸的运行精度。

[0036] 上述多电动缸同步运动精度测试包括如下步骤：多个电动缸同时启动，比较多个角位移传感器4采集的实际转动角度和/或观察电动缸活塞杆6的运行状态(顺畅或者卡顿)，判断多电动缸同步运动精度。

[0037] 上述电动缸的重力加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，测试调整支架2上的负载3位置或者移动电缸体5的下支点8，模拟不同的负载力矩和驱动力矩，进行电动缸的重力加载测试；调整负载3的位置、电动缸缸体5与基座1的连接位置和/或电动缸活塞杆6与支架2的连接位置，再次进行电动缸的重力加载测试。

[0038] 上述电动缸的主动加载控制包括如下方法：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为主动缸，其它电动缸作为测试缸，主动缸根据活塞杆6回缩指令，控制活塞杆6回缩，回缩力作为负载源施加到测试缸上，实现测试缸的重力加载测试。

[0039] 与现有技术相比，本实施例提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置中，设有多组测试台，多组测试台可以全部或部分同步运动，也可以单独运动。将多个电动缸的缸体5与下支点8连接，活塞杆6与上支点7连接，采用多组测试台，通过观察支架2的运行状态和形变来判断多电动缸同步运动的状态，可以实现多电动缸同步运动控制中同步效果的测试和验证，解决了现有的电动缸加载测试装置无法对多缸同步驱动的推理和控制性能进行测试的问题。同时，将其中一个电动缸作为主动缸，其它电动缸作为被测试缸，无需在支架2上安放测试负载，直接给主动缸发送指令，让其作为负载源施加到其它被测缸体5上，这样避免了大重量负载3的安放问题，也可以做到负载力矩的无级测试，即电动缸可以对在规定范围内的任意大小负载力矩进行测试，这样操作更加方便和安全。

[0040] 此外，采用其中一组测试台，通过电动缸的活塞杆6端部的延伸长度与测试架的几何长度计算得出支架2被抬起的角度，并与角位移传感器4测得的实际角度值比较，可以反映电动缸的运行精度。同时，通过调整支架2上的负载3位置或者移动缸体5的下可调支点来模拟不同的负载力矩和驱动力矩，可以实现电动缸的重力加载控制测试，完成对电动缸动、静态性能的合理验证。

[0041] 值得注意的是，角位移传感器4受测量精度的影响，其采集的支架2的实际转动角度可能与实际转动角度存在偏差，因此，可以在电动缸的缸体5上设有直线位移传感器9，电动缸的活塞杆6上设有与直线位移传感器9信号连接的感应点10，直线位移传感器9与处理器13连接。这样，直线位移传感器9可以采集活塞杆6的实际伸长值，根据活塞杆6实际伸长值、缸体5长度、活塞杆6端部与支架2和基座1连接点之间距离以及缸体5端部与支架2和基座1连接点之间距离，计算得到支架2的实际计算转动角度，将其与角位移传感器4采集的实际转动角度进行比较，两者相等，则说明角位移传感器4采集的实际转动角度可信，如果不等，则可以重复测试实际转动角度，测得的多个实际转动角度取平均值。

[0042] 为了实现负载3相对于支架2的可移动性，两者可以通过支架导轨11滑动连接，可以理解的是，负载3朝向支架导轨11一侧可以设有与支架导轨11配合的滑块。通过相互配合的支架导轨11和滑块可以实现负载3相对于支架2的移动，从而能够提高上述测试装置的负载3模拟的准确性。

[0043] 为了进一步提高负载3模拟的准确性，支架导轨11的形状可以为网格状，网格状的支架导轨11分布在支架2的上表面，负载3可以沿网格状的支架导轨11停留在支架2的多个位置上，从而能够模拟多种情况下的电动缸加载与性能，提高负载3模拟的准确性。

[0044] 值得注意的是，负载3的整体位置和负载3的质点位置均会负载3模拟的准确性，在准确模拟负载3的整体位置的基础上，为了能够准确地模拟负载3的质点位置，上述负载3可以包括设于支架导轨11上的主负载31以及设于主负载31上的微调负载32，微调负载32通过负载导轨12与主负载31滑动连接，微调负载32的体积和质量均小于主负载31。这样，在确定主负载31位置后，可以通过调节微调负载32相对于主负载31的位置，调节负载3的质点位置，从而进一步提高负载3模拟的准确性。

[0045] 同样地，上述负载导轨12的形状也可以为网格状，通过网格状的负载导轨12，微调负载32可以沿网格状的负载导轨12停留在主负载31的多个位置上。

[0046] 考虑到随着电动缸活塞杆6的伸长，支架2与水平方向的角度逐渐增大，负载3在竖直方向的分力也越来越大，容易出现负载3相对于支架2滑动的问题，因此，上述负载3与支架导轨11之间可以设置对负载3进行限位的固定件，通过固定件增大负载3与支架导轨11之间的连接力，避免负载3相对于支架2滑动。

[0047] 对于固定件的结构，具体来说，其可以包括磁铁层以及与磁铁吸合的金属件，通过磁铁吸附金属件能够增大负载3与支架导轨11之间的连接力，避免负载3相对于支架导轨11滑动，提高测试准确性，固定件采用此种结构，其结构较为简单，且操作方便。示例性地，支架导轨11朝向负载3的一面设有磁铁层，负载3朝向支架导轨11的一面设有金属件；或者，负载3朝向支架导轨11的一面设有磁铁层，支架导轨11朝向负载3的一面设有金属件。

[0048] 或者，固定件可以包括卡止栓、卡止块以及与卡止块配合的卡止槽，卡止块与负载3固定连接，卡止槽设于支架导轨11上，卡止栓穿过卡止槽与卡止块，使得卡止块与卡止槽可拆卸连接。固定件采用此种结构，可以从根本上避免负载3相对于支架导轨11滑动，进一步提高测试准确性。

[0049] 为了实现上支点7相对于支架2的可移动性，上支点7可以通过上支点导轨与支架2滑动连接，同样地，为了实现下支点8相对于之间的可移动性，下支点8可以通过下支点导轨与基座1滑动连接。

[0050] 为了避免在测试过程中上支点7相对于支架2发生滑动，两者之间可以设置对上支点7进行限位的上支点锁紧件，同样地，为了避免在测试过程中下支点8相对于基座1发生晃动，两者之间也可以设置对下支点8进行限位的下支点锁紧件。

[0051] 对于上支点锁紧件的结构，具体来说，其可以包括锁紧栓、锁紧块以及与锁紧块配合的锁紧槽，锁紧块与上支点7固定连接，锁紧槽设于上支点导轨上，锁紧栓穿过锁紧槽与锁紧块，使得锁紧块与锁紧槽可拆卸连接。锁紧件采用此种结构，可以从根本上避免上支点7相对于支架2滑动，进一步提高测试准确性。需要说明的是，下支点锁紧件的结构与上支点锁紧件的结构基本相同，在此不一一赘述。

[0052] 示例性地，可测试电动缸最大长度(缸本体+伸长长度)不低于2.0m，可测试电动缸最大推力不低于5t，可测电动缸(含电机)最大截面积不低于300mm×300mm。电动缸可调负载3沿可调导轨调整距离应不低于2m，电动缸上支点7沿可调导轨调整应不低于1.5m，电动缸下支点8沿可调导轨调整距离应不低于1.5m，可调负载3重量应在500kg内可调且便于安装，可调负载3导轨强度应足以保证负载3在导轨任意位置安装时的运动(速度＞120°/s，加速度>120°/s2)。

[0053] 实施例二

[0054] 本实施例提供了一种电动缸起竖系统加载与性能测试方法，采用实施例提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置，上述测试方法包括单电动缸运动精度测试、多电动缸同步运动精度测试、电动缸的重力加载控制以及电动缸的主动加载控制。

[0055] 具体来说，上述单电动缸运动精度测试包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，测试缸的活塞杆端部向外延伸，支架被抬起，角位移传感器采集支架的实际转动角度，根据活塞杆理论伸长值、缸体长度、活塞杆端部与支架和基座连接点之间的距离以及缸体端部与支架和基座连接点之间的距离，计算得到支架的理论转动角度，比较实际转动角度和理论转动角度，两者的差值反映单电动缸的运行精度。

[0056] 上述多电动缸同步运动精度测试包括如下步骤：多个电动缸同时启动，比较多个角位移传感器采集的实际转动角度和/或观察电动缸活塞杆的运行状态(顺畅或者卡顿)，判断多电动缸同步运动精度。

[0057] 上述电动缸的重力加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为测试缸；启动测试缸，进行电动缸的重力加载测试；调整负载的位置、电动缸缸体与基座的连接位置和/或电动缸活塞杆与支架的连接位置，再次进行电动缸的重力加载测试。

[0058] 上述电动缸的主动加载控制包括如下步骤：将其中一个电动缸与其他电动缸拆开，作为主动缸，其它电动缸作为测试缸，主动缸根据活塞杆回缩指令，控制活塞杆回缩，回缩力作为负载源施加到测试缸上，实现测试缸的重力加载测试。

[0059] 具体来说，检测多个电动缸同步运行精度时，将各个电动缸固定到相对支架和基座相同的位置，并给予相同的初始角度，上位机(电脑)发送给各个电动缸相同的运动指令信号，电动缸在运动过程中要始终保持速度一致或者相互之间不能有较大偏差，否则与活塞杆刚性连接的支架将会发生明显的形变，或者电动缸在运动过程中会发生卡顿的现象，这是凭借肉眼来判断多电动缸的同步运行精度，当电动缸之间的误差偏离较小时，可以通过角度传感器来读取各个电动缸驱动支架旋转的角度值，以相互之间角度值偏差的大小(方差)来判断电动缸同步运行的精度。

[0060] 当电动缸做主动加载测试时，可以把已经证明有可靠运行精度的电动缸作为主动负载加载装置，从而可以去掉支架上的重力负载，(这里不能完全代替重力负载，因为电动缸所能施加的力矩大小有限)其余电动缸做为待测装置，当主动加载电动缸给定一个负载力矩时，上位机(电脑)给予被测电动缸以一定速度运动的指令，如果发现被测电动缸能满足指令要求，能在给定主动负载条件下平稳运行(通过角度传感器来得到运行状态)，则证明了被测电动缸的在给定负载下的驱动能力，此种方法可以无需安装重力负载，对两个及以上的电动缸驱动能力进行直接测试。

[0061] 与现有技术相比，本实施例提供的电动缸起竖系统加载与性能测试方法与实施例一提供的电动缸起竖系统加载与性能测试装置的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

[0062] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。