基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统及其方法，属于弹簧扭矩测量领域。本发明的系统由精密电控旋转台、精密电控位移台、精密扭矩传感器、夹爪、卷簧、安装盘、卷轴、位置微调机构、多轴运动控制器、数字显示仪表和计算机组成，结构简单，制造成本低，体积小，大大地节省了空间，测量精度高，测试效率高，减轻操作人员的工作负担，提高生产效益；本发明的方法操作方便，装夹完成后即可自动完成整个测试过程，通过计算机内安装的LabVIEW软件编写的测试程序，能够实现自动加载和卸载，自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，自动给出测试报告，装夹完成后即可自动完成整个测试过程，能够避免了人工操作和读数带来的误差。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车安全带卷簧扭矩测试系统及其方法，更具体地说，涉及一种基于 LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统及其方法。

背景技术

近年来我国经济的强势增长和汽车工业快速发展，汽车安全成为人们普遍关注的问题， 一时间汽车似乎只有配上ABS、气囊、安全舱结构等装置才能称得上是安全。但其实对人们 安全起最主要保障作用的却是我们最常见的安全装置—安全带。

卷收器是汽车安全带的核心组件，实现的功能包括弹簧回收，车辆倾斜感应、车辆急加 速急减速感应等。在典型的安全带系统中，安全带与一个卷收器相连。卷收器中的核心元件 是卷轴，它与安全带的一端相连。在卷收器内部，一个弹簧为卷轴提供旋转作用力(或扭矩)。 它会旋转卷轴，以便卷起任何松弛的安全带。安全带由强度极大的合成纤维制成，带有具自 锁功能的卷收器，系上安全带后，卷收器自动将其拉紧，当车辆万一出现紧急制动、正面碰 撞或发生翻滚时，乘员会使安全带受到快速而猛烈的拉伸，此刻卷收器的自锁功能可在瞬间 卡住安全带，使乘员紧贴座椅，避免摔出车外或碰撞受伤。

汽车安全带卷簧是发条弹簧比较常见应用中的一种，是由不锈钢带通过特定的机器绕制 而成的平面涡卷弹簧，能够在狭小的空间里持续提供较大的恢复力。能够在机械部件一次行 程完成后，将部件回复原位，以准备下次行程。卷簧的力学性能直接影响到卷收器的工作， 而卷收器的工作情况影响着安全带是否起到安全保护的作用，因此，测量卷簧的扭矩显得尤 为重要，必须对生产的每个卷簧进行扭矩测试。

目前，厂里采用的是人工检测，这样的检测方法效率很低，少量的员工参与检测则不能 满足工厂的日常生产要求，而检测人员一旦多了，经济效益则显著降低。此外，由于人工检 测受人为因素的影响较大，测量的准确性较差，并不能保证每个测量结果都能满足要求。因 此，设计一种自动检测装置显得尤为关键。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服上述的不足，提高了一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩 测试系统及其方法，采用本发明的技术方案，结构简单，制造成本低，体积小，大大地节省 了空间，通过计算机内安装的LabVIEW软件编写的测试程序，能够实现自动加载和卸载， 自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，自动给出测试报告，装夹完成后即可自动完成整 个测试过程，测量精度高，测试效率高，能够避免了人工操作和读数带来的误差，减轻操作 人员的工作负担，提高生产效益。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统，包括精密电控旋转台， 所述的精密电控旋转台安装在位置微调机构上，精密电控旋转台中旋转盘的中心位置处安装 有卷轴；所述的卷轴上套装有用于安装卷簧的安装盘，卷簧的一端与卷轴固连，卷簧的另一 端与安装盘固连；所述的卷轴的上方设置有竖直方向放置的精密扭矩传感器，且卷轴的轴线 与精密扭矩传感器的中心线重合；所述的精密扭矩传感器与竖直方向放置的精密电控位移台 中移动台固连；所述的精密扭矩传感器的下端通过联轴器与用于夹住安装盘的夹爪相连；所 述的精密扭矩传感器的输出端通过数字显示仪表与计算机相连；所述的精密电控位移台中电 机和精密电控旋转台中电机通过多轴运动控制器与计算机相连；所述的计算机内安装有 LabVIEW软件编写的测试程序，所述的测试程序包括采用LabVIEW软件编写的多轴运动控 制器用控制程序、采用LabVIEW软件编写的数据采集程序和采用LabVIEW软件编写的数 据处理程序。

本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试方法，其步骤为：

1)将卷收器原型装置固定在精密电控旋转台上，卷收器原型装置包括卷轴、安装盘和卷 簧；

2)调整位置微调机构使得卷轴的轴线与精密扭矩传感器的中心线重合；

3)通过采用LabVIEW软件编写的控制程序发送指令控制多轴运动控制器，进而控制精 密电控位移台工作，使得控制精密电控位移台中移动台向下运动直至夹爪正好卡住安装盘为 止；

4)通过采用LabVIEW软件编写的控制程序发送指令控制多轴运动控制器，进而控制精 密电控旋转台工作，实现对卷簧的自动卸载和加载的目的，数字显示仪表上显示精密电控旋 转台工作时精密扭矩传感器测得的扭矩值；

5)通过采用LabVIEW软件编写的数据采集程序发出指令自动获取并存储多组多轴运动 控制器记录的测量旋转角度值和数字显示仪表记录的测量扭矩值T；

6)以测量扭矩值T为Y变量，以测量旋转角度值为X变量，通过采用LabVIEW软件 编写的数据处理程序发出指令自动将获取的多组测量扭矩值T和测量旋转角度值进行线性 拟合；

7)LabVIEW软件编写的测试程序自动给出测试报告，将卷簧的理论扭转刚度值与卷簧 的测量扭转刚度值相比较，判断误差是否满足需要。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统，其结构简单，制造 成本低，体积小，大大地节省了空间，通过计算机内安装的LabVIEW软件编写的测试程序 发出指令控制多轴运动控制器，进而控制精密电控旋转台和精密电控位移台工作，能够实现 精确控制精密电控旋转台转动，获取精确地测量旋转角度值，而精密扭矩传感器通过数字显 示仪表与计算机相连，可以将精密扭矩传感器测得的扭矩值在数字显示仪表显示后传送到计 算机内，获取精确地测量扭矩值，使得获取的数据更为精准，便于准确判别卷簧的弹性性能， 降低人为因素对测量结果的影响；

(2)本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试方法，其操作方便，在计 算机内安装有由LabVIEW软件编写的测试程序，能够实现自动加载和卸载，自动采集数据、 存储数据和拟合性能曲线，自动给出测试报告，最后根据测试报告得出的测量值与理论值进 行对比，装夹完成后即可自动完成整个测试过程，测量精度高，测试效率高，能够避免了人 工操作和读数带来的误差，减轻操作人员的工作负担，提高生产效益。

附图说明

图1为本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统的结构示意图；

示意图中的标号说明：1、精密电控旋转台；2、精密电控位移台；3、精密扭矩传感器； 4、夹爪；5、卷簧；6、安装盘；7、卷轴；8、位置微调机构；9、多轴运动控制器；10、数 字显示仪表；11、计算机。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1所示，本实施例的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统，包括 精密电控旋转台1，精密电控旋转台1安装在位置微调机构8上，精密电控旋转台1中旋转 盘的中心位置处安装有卷轴7；卷轴7上套装有用于安装卷簧5的安装盘6，卷簧5的一端与 卷轴7固连，卷簧5的另一端与安装盘6固连；卷轴7的上方设置有竖直方向放置的精密扭 矩传感器3，且卷轴7的轴线与精密扭矩传感器3的中心线重合；精密扭矩传感器3与竖直 方向放置的精密电控位移台2中移动台固连；精密扭矩传感器3的下端通过联轴器与用于夹 住安装盘6的夹爪4相连；精密扭矩传感器3的输出端通过数字显示仪表10与计算机11相 连；精密电控位移台2中电机和精密电控旋转台1中电机通过多轴运动控制器9与计算机11 相连；计算机11内安装有LabVIEW软件编写的测试程序，测试程序包括采用LabVIEW软 件编写的多轴运动控制器9用控制程序、采用LabVIEW软件编写的数据采集程序和采用 LabVIEW软件编写的数据处理程序，结构简单，制造成本低，体积小，大大地节省了空间， 通过计算机11内安装的LabVIEW软件编写的测试程序发出指令控制多轴运动控制器9，进 而控制精密电控旋转台1和精密电控位移台2工作，能够实现精确控制精密电控旋转台1转 动，获取精确地测量旋转角度值，而精密扭矩传感器3通过数字显示仪表10与计算机11相 连，可以将精密扭矩传感器3测得的扭矩值在数字显示仪表10显示后传送到计算机11内， 获取精确地测量扭矩值，使得获取的数据更为精准，便于准确判别卷簧的弹性性能，同时降 低人为因素对测量结果的影响；

本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试方法，其步骤为：

1)将卷收器原型装置固定在精密电控旋转台1上，卷收器原型装置包括卷轴7、安装盘 6和卷簧5；

2)调整位置微调机构8使得卷轴7的轴线与精密扭矩传感器3的中心线重合；

3)通过采用LabVIEW软件编写的控制程序发送指令控制多轴运动控制器9，进而控制 精密电控位移台2工作，使得控制精密电控位移台2中移动台向下运动直至夹爪4正好卡住 安装盘6为止；

4)通过采用LabVIEW软件编写的控制程序发送指令控制多轴运动控制器9，进而控制 精密电控旋转台1工作，实现对卷簧5的自动卸载和加载的目的，数字显示仪表10上显示精 密电控旋转台1工作时精密扭矩传感器3测得的扭矩值；

5)通过采用LabVIEW软件编写的数据采集程序发出指令自动获取并存储多组多轴运动 控制器9记录的测量旋转角度值和数字显示仪表10记录的测量扭矩值T；

6)以测量扭矩值T为Y变量，以测量旋转角度值为X变量，通过采用LabVIEW软件 编写的数据处理程序发出指令自动将获取的多组测量扭矩值T和测量旋转角度值进行线性 拟合；

7)LabVIEW软件编写的测试程序自动给出测试报告，将卷簧的理论扭转刚度值与卷簧 的测量扭转刚度值相比较，判断误差是否满足需要。

本发明的方法操作方便，在计算机内安装有由LabVIEW软件编写的测试程序，能够实 现自动加载和卸载，自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，自动给出测试报告，最后根 据测试报告得出的测量值与理论值进行对比，装夹完成后即可自动完成整个测试过程，测量 精度高，测试效率高，能够避免了人工操作和读数带来的误差，减轻操作人员的工作负担， 提高生产效益。

本发明的一种基于LabVIEW的汽车安全带卷簧扭矩测试系统及其方法，结构简单，制 造成本低，体积小，大大地节省了空间，通过计算机内安装的LabVIEW软件编写的测试程 序，能够实现自动加载和卸载，自动采集数据、存储数据和拟合性能曲线，自动给出测试报 告，装夹完成后即可自动完成整个测试过程，测量精度高，测试效率高，能够避免了人工操 作和读数带来的误差，减轻操作人员的工作负担，提高生产效益。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也 只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员 受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结 构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。