微小彈性零件剛度檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息感知與識別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微小彈性零件剛度檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微小型彈性零件在儀表、液壓閥、控制等行業(yè)當(dāng)中往往作為動態(tài)控制的執(zhí)行單元，因此對其幾何形狀、尺寸精度、剛度和質(zhì)量均有嚴(yán)格要求。剛度檢測是零件生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。
[0003]傳統(tǒng)方式的剛度檢驗方法采用靜態(tài)測試法，即在零件上施加一定的靜態(tài)載荷(力，力矩等)后測量相應(yīng)的變形量(位移，轉(zhuǎn)角等)，然后利用胡克定律(K = F/S)來計算零件的剛度。對于載荷的施加主要是通過懸掛砝碼來實現(xiàn)，而變形量的檢測主要利用位移傳感器，CCD和顯微鏡等。這種傳統(tǒng)的測試方法測量精度受影響因素多，測試效率低，一般要求被測量對象有足夠的尺寸以便于力和位移的測量。靜態(tài)測試中，采用電容法測位移；使用力臂施加力，多點測量位移等方法也有研宄，但未見推廣應(yīng)用。
[0004]動態(tài)測量是剛度測試的新方法，對零件施加一定的力激勵，檢測零件的動態(tài)響應(yīng)，做進一步的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析，獲得的零件剛度。常用的激勵有諧振激勵(包括激振器激勵、聲波激勵等)和瞬態(tài)激勵(凸輪激勵)等。而對零件的激勵響應(yīng)的測試常用的位移傳感器(機械式、壓電式、電容式和激光位移傳感器)，CCD和顯微鏡等。在剛度動態(tài)測試中激勵和響應(yīng)檢測是兩個必不可少的檢測參數(shù)。已有的剛度動態(tài)測量方法，多采用共振諧振激勵，這種情況下可能因為共振而對零件造成損傷，影響其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。當(dāng)諧振激勵的頻率與零件的固有頻率不相吻合時，零件的響應(yīng)時瞬態(tài)振動和簡諧振動的疊加，反而增加結(jié)構(gòu)參數(shù)識別的難度。此外，現(xiàn)有的激勵設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。對于零件的響應(yīng)測量，機械式位移傳感器的測量精度和安裝都有局限性，而采用CCD和顯微鏡等對位移進行記錄不但需要進行大量的圖像識別處理而增加誤差和工作量，還會因為采樣率不夠而造成誤差。
[0005]總之，現(xiàn)有零件剛度動態(tài)測試方法，施加動態(tài)激勵的系統(tǒng)復(fù)雜，不易操作，響應(yīng)測量繁瑣。不適應(yīng)大批量零件剛度的快速檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種能夠快速、高精度地完成大批量零件剛度的快速檢測的微小彈性零件剛度檢測裝置及方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:提供一種微小彈性零件剛度檢測裝置，包括沖擊載荷單元、配重塊、位移檢測傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)分析單元，待測零件固定在剛性支架上，所述沖擊載荷單元設(shè)置在與所述待測零件相鄰的一側(cè)，所述配重塊固定在所述待測零件的頂部，所述位移檢測傳感器設(shè)置在所述待測零件的另一側(cè)，所述位移檢測傳感器與所述數(shù)據(jù)采集器連通，所述數(shù)據(jù)采集器將獲得的信號反饋至所述數(shù)據(jù)分析單元，由具有分析和判斷功能的所述數(shù)據(jù)分析單元對所述待測零件的頻率進行分析，并將分析出的所述待測零件的頻率與所述數(shù)據(jù)分析單元內(nèi)預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)件的固有頻率比較，并判斷所述待測零件是否合格。
[0008]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述沖擊載荷單元包括支架、滑槽和沖擊質(zhì)量體，所述滑槽鉸接在支架的頂部，所述沖擊質(zhì)量體放置在所述支架上，并由所述支架頂部的擋板阻隔。
[0009]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述沖擊質(zhì)量體為球體，所述滑槽末端與所述配重塊的中心線在同一水平面上，并且所述滑槽末端與所述配重塊間的水平距離大于所述沖擊質(zhì)量體的直徑。
[0010]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)采集器的檢測頻率為400Hz。
[0011]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)分析單元包括激光位移傳感器和16位數(shù)據(jù)采集卡，所述激光位移傳感器固定在所述待測零件被撞面的對側(cè)，所述激光位移傳感器發(fā)射的光束與所述待測零件的反射面垂直。
[0012]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，還包括顯示單元，所述顯示單元與所述數(shù)據(jù)分析單元連通，所述數(shù)據(jù)分析單元為計算機。
[0013]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述配重塊為長方體，所述配重塊的長度大于所述待測零件的寬度。
[0014]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，還包括剛度隔振基座，所述位移檢測傳感器和所述沖擊載荷單元固定在所述剛度隔振基座上。
[0015]在上述方案的基礎(chǔ)上還提供了一種微小彈性零件剛度檢測方法，包括以下步驟:
[0016]步驟S10，啟動計算機，并運行位移檢測傳感器和數(shù)據(jù)采集器；
[0017]步驟S20，將待測零件固定在剛性支架上，并在所述待測零件上固定配重塊，并將沖擊質(zhì)量體放置在沖擊載荷單元上的滑槽內(nèi)；
[0018]步驟S30，調(diào)整所述沖擊載荷單元與所述待測零件間的距離，以及所述待測零件與所述位移檢測傳感器間的相對位置；
[0019]步驟S40，啟動所述沖擊載荷單元，所述沖擊質(zhì)量體落下與所述待測零件碰撞，所述數(shù)據(jù)采集器采取所述位移檢測傳感器反饋的所述待測零件位移的變化，并將所述待測零件的位移變化數(shù)據(jù)反饋至所述計算機并存儲；
[0020]步驟S50，所述計算機對存儲的位移變化數(shù)據(jù)進行頻譜分析，獲得所述待測零件的固有頻率和阻尼比，并與預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)零件的頻率和阻尼比對比，判斷所述待測零件剛度是否合格。
[0021]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟S50后還包括步驟S60，重復(fù)步驟S20至步驟S50，直至完成所有所述待測零件的檢測。
[0022]本發(fā)明提供的微小彈性零件剛度檢測裝置，給彈性零件施加一個微小的沖擊(脈沖信號)，利用激光位移傳感器實施記錄彈性零件的位移響應(yīng)，對記錄的數(shù)據(jù)進行分析得到零件的固有頻率，將該頻率與標(biāo)準(zhǔn)件的固有頻率進行比對即可判斷零件的剛度是否滿足要求。與傳統(tǒng)的檢測方法相比，本方法操作簡單；檢測精度高，重復(fù)性好；檢測效率高，節(jié)省工時。本發(fā)明有利于提高大批量零件剛度的檢測的精度、節(jié)約成本、提高效率。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0024]圖1是本發(fā)明提供的微小彈性零件剛度檢測裝置的示意圖；
[0025]圖2是圖1中微小彈性零件剛度檢測裝置的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例一:
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提供的微小彈性零件剛度檢測裝置，包括沖擊載荷單元、配重塊4、位移檢測傳感器5、數(shù)據(jù)采集器6以及數(shù)據(jù)分析單元7，待測零件3固定在剛性支架上，沖擊載荷單元設(shè)置在與待測零件3相鄰的一側(cè)，配重塊4固定在待測零件3的頂部，位移檢測傳感器5設(shè)置在待測零件3的另一側(cè)，位移檢測傳感器5與數(shù)據(jù)采集器6連通，并將獲得的信號反饋至數(shù)據(jù)分析單元7，由由具有分析和判斷功能的數(shù)據(jù)分析單元7對待測零件3的固有頻率進行分析，并將分析出的待測零件的頻率與數(shù)據(jù)分析單元7內(nèi)預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)件的固有頻率比較，并判斷待測零件是否合格。
[0028]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，沖擊載荷單元包括支架2、滑槽11和沖擊質(zhì)量體1，滑槽11鉸接在支架2的頂部，沖擊質(zhì)量體I放置在支架2上，并由支架2頂部的擋板阻隔?；?1鉸接在支架2的頂部，方便了對滑槽11角度的調(diào)節(jié)，使得上述測量裝置使用的范圍更廣。
[0029]較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，沖擊質(zhì)量體I為球體，滑槽11末端與配重塊4的中心線在同一水平面上，并且滑槽11末端與配重塊4間的距離大于沖擊質(zhì)量體I的直徑。球體的沖擊質(zhì)量體I在下滾時更加的方便，滑槽11末端與