一種可攜式精密導電滑環檢測系統及其檢測方法與流程
2023-07-11 16:04:11 2
本發明涉及電連接器件參數指標測試技術領域，尤其是涉及一種可攜式精密導電滑環檢測系統及其檢測方法。
背景技術：
精密導電滑環是一種用於實現兩個相對轉動機構間功率、信號傳送的電連接器件，其特別適用於無限制的連續旋轉，同時又需要從固定位置到旋轉位置傳送功率或數據的場合。精密導電滑環一直以來被應用於尖端軍事領域，是各種精密轉臺、離心機、慣導設備等的關鍵器件。隨著我國經濟的不斷發展，民用領域也越來越多的涉足使用此類產品，用於工業自動系統控制中。精密導電滑環在生產、使用過程中主要檢測的參數指標有：靜態接觸電阻、動態接觸電阻、絕緣電阻、耐壓強度、轉動力矩等，其中靜態接觸電阻、動態接觸電阻、絕緣電阻是所有導電滑環的必檢項目，耐壓強度、轉動力矩等也是需要檢測的重要指標。
在常溫常壓下，對精密導電滑環的參數指標檢測一般採用手動檢測或綜合測試儀進行檢測，然而在高、低溫、熱真空等環境下進行檢測時，手動檢測完全失效，綜合測試儀因體積龐大、攜帶不便等原因不適宜多個地點流動檢測，同時其一般無法拆解組合，靈活度不夠高。此外，綜合測試儀一般為非標定製設備，各廠家生產標準不一，且一般價格昂貴，後期維護成本較高，所以對於中小企業適用性不強。
因此，發明一種便攜性和適用性強、性價比高、使用靈活、後期維護簡單、適合中小企業的精密導電滑環檢測系統及其檢測方法具有重要的意義和實際應用價值。
技術實現要素：
本發明的第一個目的在於提供一種便攜性和適用性強、性價比高、使用靈活、後期維護簡單、適合中小企業的可攜式精密導電滑環檢測系統。
本發明的第二個目的在於提供一種能對精密導電滑環的多個指標參數進行測試的檢測方法。
本發明的第一個目的是這樣實現的：
一種可攜式精密導電滑環檢測系統，特徵是：包括多環路精密導電滑環、滑環測試機構、集線裝置、參數測試設備、繼電器開關控制單元、扭矩傳感器控制電箱、電機驅動器、上位機以及若干導線，其中：滑環測試機構由程控力矩電機、扭矩傳感器和滑環夾裝工裝組成，集線裝置由多環路接線端子和多路繼電器開關組成，參數測試設備由微歐姆計和耐壓絕緣測試儀組成，多環路精密導電滑環安裝在滑環測試機構中，多環路精密導電滑環的環引線端與多環路接線端子XA的一端對應相連，多環路精密導電滑環的刷引線端與多環路接線端子XB的一端對應相連，多環路接線端子XA的另一端與多路繼電器開關KA的一端對應相連，多環路接線端子XB的另一端與多路繼電器開關KB的一端對應相連，多路繼電器開關KA的另一端全部短接在一起並引出2個接線端子，多路繼電器開關KB的另一端也全部短接在一起並引出2個接線端子；上位機與參數測試設備、扭矩傳感器控制電箱均通過RS-232串口線進行連接和通信，上位機與繼電器開關控制單元、電機驅動器均通過RS-485串口線進行連接和通信，微歐姆計測量得到的導電滑環的接觸電阻數據、耐壓絕緣測試儀測量得到的導電滑環的耐壓漏電流、絕緣電阻數據以及扭矩傳感器測量得到的轉動力矩數據均通過RS-232串口線傳送給上位機，並經過上位機的分析處理後，在顯示屏上予以顯示，同時上位機通過RS-485串口線分別發出指令給繼電器開關控制單元和電機驅動器，進而控制多路繼電器開關的開與關以及程控力矩電機的轉動模式和轉速。
程控力矩電機、扭矩傳感器和滑環夾裝工裝集成為一體，其中程控力矩電機和扭矩傳感器放置在滑環測試箱中，並將扭矩傳感器的轉動法蘭引出測試箱外，同時將滑環夾裝工裝安裝在測試箱上形成一體。
多環路接線端子和多路繼電器開關集成為一體，放置在集線盒中。
繼電器開關控制單元、扭矩傳感器控制電箱和電機驅動器集成為一體，放置在控制電箱中，並在控制電箱的面板上將電源接口、繼電器開關控制單元和電機驅動器的RS-485通信接口以及扭矩傳感器控制電箱的RS-232通信接口均引出並標識。
多環路精密導電滑環的環路數為N（N為自然數），即環引線端N路，標號為A-I（I=1，2…N）；刷引線端N路，標號為B-I（I=1，2…N）；繼電器開關個數為2N，即環引線端N路對應繼電器開關N個，標號為KA-I（I=1，2…N）；刷引線端N路對應繼電器開關N個，標號為KB-I（I=1，2…N）。
本發明的第二個目的是這樣實現的：
一種精密導電滑環檢測方法，包括以下步驟：
A、將多環路精密導電滑環整體安裝在滑環測試機構中的滑環夾裝工裝上，並將其引出的環引線、刷引線分別與集線裝置中的多環路接線端子分別對應連接在一起；
B、將集線裝置引出的4個接線端子與參數測試設備的測試線纜進行相連，打開所有電源，使多路繼電器開關處於斷開狀態；
C、在上位機上設置好相關檢測參數和程控力矩電機工作模式後打開相關測試埠，並點擊「開始檢測」按鈕即可開始進行檢測；
D、上位機控制多路繼電器開關按照預設工作模式實現開、關，並讀取相關測量數據，主要包括：微歐姆計測量得到的接觸電阻數據、耐壓絕緣測試儀測量得到的耐壓漏電流和絕緣電阻數據、扭矩傳感器測量得到的轉動力矩數據，上位機對以上數據進行分析處理和EXCEL記錄保存，並在顯示屏予以顯示，最終實現直接列印輸出。
本發明可通過對多環路精密導電滑環的各環路一次性加裝，即可完成接觸電阻、耐壓漏電流、絕緣電阻、轉動力矩等多項參數的檢測，且導電滑環的環路不限。另外，本發明利用現成的微歐姆計、絕緣耐壓測試儀、扭矩傳感器等儀器組合在一起，通過簡單的設計組裝即可形成一套檢測系統，與手動檢測結果完全相同，檢測結果一致性強。同時本發明通過集成後主要由5個模塊組成，即滑環測試機構、集線裝置、參數測試設備、集成控制電箱和上位機（筆記本電腦），各個模塊均體積小、重量輕，十分便於攜帶和流動檢測。
本發明的有益效果在於：
1、便攜性強，由於其體積小、重量輕、拆解組合十分簡單等原因，非常適合用於多地點流動檢測；
2、適用性強，在常溫、高低溫、熱真空等多種環境下均可使用；
3、使用靈活，拆解後可用於常規的手動檢測，組合起來就自成一套檢測系統；
4、後期維護簡單且成本低，整個系統由現有生產中使用的測試設備組合而成，一旦出現問題均可快速替換；
5、設計開發簡單，性價比高，檢測結果一致性強，十分適用於中小型企業。
附圖說明
圖1為一種可攜式精密導電滑環檢測系統的構成框圖；
圖2為本發明中導電滑環、多環路接線端子及多路繼電器開關的接線示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例並對照附圖對本發明作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種可攜式精密導電滑環檢測系統，包括多環路精密導電滑環1、集線裝置2、參數測試設備3、上位機（筆記本電腦）4、繼電器開關控制單元5、電機驅動器6、扭矩傳感器控制電箱7、滑環測試機構8以及若干導線，集線裝置2由多環路接線端子21和多路繼電器開關22組成，參數測試設備3由微歐姆計31和耐壓絕緣測試儀32組成，滑環測試機構8由程控力矩電機81、扭矩傳感器82和滑環夾裝工裝83組成，多環路精密導電滑環1安裝在滑環測試機構8中的滑環夾裝工裝83上，上位機4採用筆記本電腦實現。
如圖2所示，本發明中多環路精密導電滑環1、多環路接線端子21及多路繼電器開關22之間的接線方法，以8環路精密導電滑環為例，即精密導電滑環環引線端8路，標號為A-1到A-8，精密導電滑環刷引線端8路，標號為B-1到B-8，多路繼電器開關22個數為16，即精密導電滑環環引線端對應繼電器開關22為8個，標號為KA-1到KA-8，精密導電滑環刷引線端對應繼電器開關22為8個，標號為KB-1到KB-8，其中多環路精密導電滑環1環引線端A與多環路接線端子21的XA一端對應相連，多環路精密導電滑環1刷引線端B與多環路接線端子21的XB一端對應相連，多環路接線端子21的XA和XB的另一端分別與多路繼電器開關22的KA和KB的一端對應相連，多路繼電器開關22的KA另一端全部短接在一起並引出2個接線端子SA-1和SA-2，多路繼電器開關22的KB另一端也全部短接在一起並引出2個接線端子SB-1和SB-2。
當進行靜態接觸電阻和動態接觸電阻檢測時，微歐姆計31的4根測試線分別接接線端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2。當進行耐壓漏電流和絕緣電阻檢測時，耐壓絕緣測試儀32的2根測試線分別接接線端子SA-1和SB-1。上位機4與微歐姆計31、耐壓絕緣測試儀32、扭矩傳感器控制電箱7均通過RS-232串口線連接和通信，與電機驅動器6和繼電器開關控制單元5均通過RS-485串口線連接和通信，實現對多路繼電器開關22控制其開與關，對程控力矩電機81控制其轉動模式和轉速，對微歐姆計31、耐壓絕緣測試儀32和扭矩傳感器82進行接觸電阻、耐壓漏電流、絕緣電阻、轉動力矩等實時數據採集，同時對採集到數據進行分析處理、顯示及EXCEL記錄保存，最終實現對多環路精密導電滑環1的相關參數指標的檢測。
一種精密導電滑環的檢測方法，其主要是將被測多環路精密導電滑環簡單夾裝後，通過簡單的操控上位機即可快速實現對多環路精密導電滑環的接觸電阻、耐壓漏電流、絕緣電阻、轉動力矩參數的快速檢測，具體包括以下步驟：
A、將多環路精密導電滑環1整體安裝在滑環測試機構8中的滑環夾裝工裝83上，留出其環引線端A和刷引線端B，如圖2所示，並將環引線端A與多環路接線端子XA連接，刷引線端B與多環路接線端子XB連接；
B、將集線裝置2引出的4個接線端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2與參數測試設備3測試線纜進行相連，同時打開所有電源，使多路繼電器開關22處於斷開狀態；
（1）當進行多環路精密導電滑環1接觸電阻檢測時：將微歐姆計31的4根測試線分別接接線端子SA-1、SA-2、SB-1和SB-2。
（2）當進行多環路精密導電滑環1耐壓漏電流、絕緣電阻檢測時：將耐壓絕緣測試儀32的2根測試線分別接接線端子SA-1和SB-1。
、設置好相關檢測參數和程控力矩電機81工作模式和轉速後，打開相關測試埠，並點擊「開始檢測」按鈕即可開始進行檢測；
（1）當進行多環路精密導電滑環1接觸電阻檢測時：所設參數包括「基礎電阻」、「動態變化檢測標準」、「環-環檢測時間間隔」、「力矩檢測標準」等，程控力矩電機81工作模式包括「正反向工作」、「正向工作」、「反向工作」、「禁止工作」等模式可選。此時多路繼電器開關22工作模式為：檢測第I環路時其對應繼電器開關KA-I和KB-I（I=1,2…N，N為環路數）閉合，形成檢測迴路，其它全部斷開。
（2）當進行多環路精密導電滑環1耐壓漏電流、絕緣電阻檢測時：所設參數包括「絕緣測試電壓」、「耐壓測試電壓」、「檢測時間間隔」、「絕緣電阻檢測標準」、「耐壓漏電流檢測標準」等，程控力矩電機81工作模式為「禁止工作」。此時多路繼電器開關22工作模式為：檢測相鄰M/K環路時對應繼電器開關KA-M（M=1,2…N，N為環路數且M≠K）和KB-K（K=1,2…N，N為環路數且K≠M）閉合，其它全部斷開。
、上位機控制多路繼電器開關22開、關，並讀取相關測量數據，以及對測量數據進行分析處理、顯示和EXCEL記錄保存，最終實現直接列印輸出。
（1）當進行多環路精密導電滑環1接觸電阻檢測時：上位機會自動按照預設的「環-環檢測時間間隔」逐環進行切換多路繼電器開關22，在環-環檢測間隔時間內以20個 /s的速度讀取微歐姆計31測量得到的電阻數據並將其繪製成一條曲線顯示，同時從讀取的數據中分析找出最大值和最小值，最大值與「基礎電阻」之差即為該環路的靜態接觸電阻，最大值與最小值之差即為該環路的接觸電阻動態變化值，並與「動態變化檢測標準」進行對比分析，若大於「動態變化檢測標準」則表明該環路不合格並報警顯示，否則視為合格，以此類推，最終對以上數據進行EXCEL表格記錄和保存。同理，從開始檢測到結束檢測時間段內以20個 /s的速度讀取扭矩傳感器82測量得到的轉動力矩數據並將其繪製成一條曲線顯示，同時從讀取的數據中分析找出最大值與「力矩檢測標準」進行對比分析，若大於「力矩檢測標準」則表明不合格並報警顯示，否則視為合格，最終對以上數據進行EXCEL表格記錄和保存，並實現直接列印輸出。
（2）當進行多環路精密導電滑環1耐壓漏電流、絕緣電阻檢測時：上位機會自動按照預設的「檢測時間間隔」逐次切換多路繼電器開關22，在檢測間隔時間內以20個 /s的速度讀取耐壓絕緣測試儀32測量得到的耐壓漏電流、絕緣電阻數據並將其繪製成曲線顯示，同時從讀取的數據中分析找出最大值並與「耐壓漏電流檢測標準」、「絕緣電阻檢測標準」進行對比分析，若大於「耐壓漏電流檢測標準」、「絕緣電阻檢測標準」則表明此路檢測不合格並報警顯示，否則視為合格，以此類推，最終對以上數據進行EXCEL表格記錄和保存，並實現直接列印輸出。