組合鏡碰撞及可靠性綜合試驗平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合鏡碰撞及可靠性綜合試驗平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，組合鏡在眾多領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，如在汽車中加裝組合后視鏡，在駕駛車輛行駛，特別是在進行倒車時，駕駛員只需調(diào)整好組合后視鏡的姿態(tài)，無需轉(zhuǎn)身，便可清楚的掌握車后邊的信息，這不僅提高駕駛員操作的舒適性，減小疲勞，而且增加安全性。在民航等領(lǐng)域，現(xiàn)在普遍加裝平顯組合鏡，如果沒有平顯，飛機的姿態(tài)控制只能通過觀察儀表數(shù)據(jù)進行控制，大大地增加了駕駛員的工作負(fù)荷，極容易使得駕駛員疲勞，例如飛機在降落過程中，駕駛員需要不斷的觀察視線下方的儀表及正前方的跑道，不斷的轉(zhuǎn)移視線，并且艙內(nèi)外的光線強度等光學(xué)特性有較大差異，因此眼睛需要不斷的調(diào)整，這不僅需要時間，而且會造成視覺中斷，或者說，駕駛員不能得到對于儀表或場景的連續(xù)觀察，這恰恰是諸多民機事故發(fā)生的原因。民機平顯能把儀表信息直接迭加在場景上，并把這些信息成象于無窮遠處，平顯還有字符信息亮度調(diào)控能力，能使字符信息與場景保持合適對比。駕駛員無需花費時間用于視線轉(zhuǎn)移、遠近調(diào)焦和亮暗適進行交替觀察，即能同時看清信息和場景。也就是說，民機平顯解決了駕駛員視覺中斷或者對于信息和場景不能連續(xù)觀察的問題，因此平顯的使用，大幅減少了民航飛機的事故。但是組合鏡在使用的過程中需要調(diào)整它的角度，因此其旋轉(zhuǎn)鎖緊力必須符合人機工程學(xué)，即駕駛員在轉(zhuǎn)動組合鏡時，既不能太費勁，又不能在進行機動時，組合鏡自行托鎖而造成危險。不僅如此，倘若一旦突然減速駕駛員身體前傾，額頭與組合鏡發(fā)生碰撞，由于鎖緊力較大組合鏡無法脫鎖自轉(zhuǎn)從而對人體頭部造成傷害。因此鎖緊力的設(shè)置成為組合鏡應(yīng)用的關(guān)鍵，目前有些研宄單位提出一些鎖緊力的測試方式，但是過于繁瑣，而且難以保證一致性，并且組合鏡轉(zhuǎn)軸的使用壽命沒有明確給出，或者是僅僅是一個參考區(qū)間，倘若在此參考區(qū)間之間便發(fā)生疲勞問題，極有可能造成重大事故，倘若參考值給出的過小，那么會增加檢修及更換的頻率，造成不必要的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種組合鏡碰撞及可靠性綜合試驗平臺，其即能夠完成組合鏡鎖緊力的測量，又可以真實模擬頭部碰撞組合鏡的過程，在有限的空間中實現(xiàn)快速加速，頭部模型碰撞速度達12m/s，而且能夠真實模擬組合鏡的收放過程，并實時檢測組合鏡收放過程中的力學(xué)參數(shù)的變化，在不破拆組合鏡的情況下，安裝定位十分方便，為組合鏡的在實際應(yīng)用過程中鎖緊力的設(shè)置及收放過程的設(shè)置奠定理論基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明提供一種組合鏡碰撞及可靠性綜合試驗平臺，包括:綜合試驗臺，集成組合鏡收放機構(gòu)、操作手柄模擬機構(gòu)及頭部碰撞模擬裝置等功能模塊，所述收放機構(gòu)將組合鏡擺動轉(zhuǎn)化為驅(qū)動模塊的連續(xù)轉(zhuǎn)動，能夠記錄收放次數(shù)及收放過程的力學(xué)變化，并且真實模擬駕駛員碰撞過程，記錄整個過程的運動學(xué)及動力學(xué)參數(shù)，為下一步可靠性、傷害程度及系統(tǒng)人機工程學(xué)研宄奠定實驗基礎(chǔ)；液壓系統(tǒng)，驅(qū)動頭部模型以一定的速度及加速度與組合鏡發(fā)生碰撞，驅(qū)動加速度及末端碰撞速度可控可調(diào)；測控系統(tǒng)實時控制試驗平臺，整個試驗過程可觀可測可控可調(diào)，真實模擬駕駛員的相應(yīng)動作，并采集試驗平臺的運動學(xué)及力學(xué)參數(shù)，而且實時采集視頻信息，實時分析，控制系統(tǒng)具有高度人性化、集成化等諸多優(yōu)點。
[0005]所述綜合試驗臺，包括:試驗臺底座，提供安裝及支撐平臺，并具有減振功能；組合鏡收放模擬機構(gòu)，安裝在試驗平臺的側(cè)壁上，收放機構(gòu)與組合鏡的鏡的相對空間位置可調(diào)，真實模擬被測組合鏡的收放過程，并記錄收放次數(shù)及收放過程的力學(xué)變化；操作手柄模擬機構(gòu)，真實模擬手指的操作過程，實時檢測并記錄手指力的變化過程；頭部模型，根據(jù)真人頭部結(jié)構(gòu)、形狀及質(zhì)量采用用復(fù)合材料制作而成，符合標(biāo)準(zhǔn)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)，頭部模型質(zhì)心處安裝三軸加速度傳感器，額頭處設(shè)計有三軸力傳感器，實時檢測并記錄整個運動過程及碰撞過程的運動學(xué)及動力學(xué)參數(shù)，并合算出鎖緊力大小及對飛行員的傷害程度；移動機構(gòu)，實現(xiàn)頭部模型的高度及前后左右的移動，真實模擬飛行員與組合鏡的相對位置；假人推動機構(gòu)，與液壓系統(tǒng)相連接，驅(qū)動頭部模型以一定的速度及加速度與組合鏡發(fā)生碰撞；緩沖機構(gòu)，吸收碰撞后假人的殘余能量，減小對整個平臺的沖擊。
[0006]試驗臺底座由光學(xué)隔振平臺、安裝平臺及隔振墊等組成，用于承載相應(yīng)裝置的自重及試驗過程中的各類試驗載荷，光學(xué)隔振平臺底部設(shè)計有隔振墊并通過地腳螺栓固定在實驗室地基上，地基四周設(shè)置隔振溝，最大限度地降低振動對試驗結(jié)果的干擾以及試驗過程產(chǎn)生振動對周圍試驗設(shè)備的影響；優(yōu)選地，在光學(xué)隔振平臺上部設(shè)計有安裝平臺，安裝平臺上開有T型槽，以便于模擬機構(gòu)的安裝、位置調(diào)試、固定。
[0007]收放模擬機構(gòu)，包括:被試組合鏡、收放機構(gòu)、支撐機構(gòu)、位置調(diào)整機構(gòu)及驅(qū)動單元，所述支撐機構(gòu)包括側(cè)壁支撐架及安裝平臺，為組合鏡提供支撐及安裝接口，優(yōu)選地，支撐架底部設(shè)計有止口，方便與側(cè)壁安裝定位；所述側(cè)壁是組合鏡收放模擬機構(gòu)與試驗臺底座間的過渡件，用于安裝和承載相關(guān)部件，優(yōu)選地，試驗臺側(cè)壁設(shè)計有腰形孔，方便位置調(diào)整及安裝固定。
[0008]作為優(yōu)選，被測組合鏡通過固定支架固定在安裝平臺上，組合鏡與固定支架設(shè)計有腰形孔，組合鏡相對于安裝平臺可前后移動，方便收放試驗結(jié)束后組合鏡移出至安全位置或者移至其它試驗位置；固定支架設(shè)計有定位銷，保證收放臂旋軸與組合鏡回轉(zhuǎn)軸的同軸度；通過組合鏡上的搖臂機構(gòu)實現(xiàn)收放臂與支座間相對擺動，來真實模擬飛行員手指撥動組合鏡的收放過程。
[0009]作為優(yōu)選，收放機構(gòu)為一曲柄搖桿機構(gòu)，將組合鏡定角度的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，即曲柄旋轉(zhuǎn)一個周期，組合鏡完成一個擺動周期；連桿與曲柄、連桿與搖臂間均通過鉸銷連接，連桿兩端鉸銷軸孔內(nèi)設(shè)計有自潤滑軸承。
[0010]所述搖臂驅(qū)動組合鏡擺動，優(yōu)選地?fù)u臂是由搖臂本體、搖臂手指等組成的一個組件，搖臂手指上裝有微型力傳感器，可實時檢測收放臂收放過程中的操縱力，手指位置可通過安裝在搖臂本體上的定位螺釘微調(diào)，以保證搖臂軸線與組合鏡軸線重合及力傳感器可靠接觸；所述力傳感器與組合鏡之間設(shè)計有過渡件，通過過渡件上的滾輪來消除側(cè)向力；所述電機驅(qū)動單元，電機軸與曲柄相連接，為曲柄搖桿機構(gòu)的連續(xù)轉(zhuǎn)動提供動力，并且電機轉(zhuǎn)速可控可調(diào)。
[0011]頭部模型及移動機構(gòu)，包括:頭部模型、假人軀干、假人位置調(diào)整機構(gòu)等；作為優(yōu)選，頭部模型根據(jù)真人頭部結(jié)構(gòu)、形狀及質(zhì)量用復(fù)合材料制作而成，皮膚的材質(zhì)、柔軟度、厚度、形狀都和真人很相近，在碰撞試驗中能夠真實模擬飛行員頭部撞擊效果；頭部模型質(zhì)心處安裝三軸加速度傳感器，額頭處設(shè)計有三軸力傳感器，實時檢測并記錄整個運動過程及碰撞過程的運動學(xué)及動力學(xué)參數(shù)，并合算出鎖緊力大小及對飛行員的傷害程度。
[0012]作為優(yōu)選，假人軀干及頸部等根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)人體模型的標(biāo)準(zhǔn)配種得到，頸部采用符合材料制成，真實模擬人體頸部的剛度強度；假人軀干轉(zhuǎn)軸處設(shè)計有編碼器，實時記錄軀干旋轉(zhuǎn)角度。
[0013]作為優(yōu)選，收放機構(gòu)安裝平臺上部設(shè)計有絲杠，調(diào)整絲杠，改變組合鏡與頭部模型的相對高度；優(yōu)選地，絲杠采用具有自鎖功能的TM33螺紋，方便組合鏡高度的調(diào)整并使其在調(diào)定高度可靠鎖定；安裝接口設(shè)計有腰形孔，實現(xiàn)組合鏡的前后移動；所述假人模擬裝置安裝在安裝軌道上，安裝軌道設(shè)計有T型槽，并通過T形螺栓固定，松開T形螺栓，移動假人裝置遠離或接近組合鏡，確定試驗位置后固定。
[0014]假人驅(qū)動機構(gòu)，包括:驅(qū)動桿、擺桿、滾輪、耳座等，液壓缸與驅(qū)動桿相連接，通過驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動軀干轉(zhuǎn)動；所述驅(qū)動機構(gòu)所有桿長均經(jīng)過優(yōu)化得到，最大限度地延長對假人軀干的作用時間，從而增加液壓缸通過驅(qū)動機構(gòu)對假人軀干的加速時間及加速行程，并且隨著驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動桿每增加相同的速度，軀干相應(yīng)的速度增加不斷增大，即當(dāng)頭部模型速度達到12m/s時，與液壓缸直接驅(qū)動軀干轉(zhuǎn)動相比，采用驅(qū)動機構(gòu)的系統(tǒng)對液壓缸的速度及加速度的性能要求大大降低，使得加速過程更為平緩，從而避免了沖擊現(xiàn)象的發(fā)生；優(yōu)選地，驅(qū)動桿前端設(shè)計有滾輪，所述滾輪采用聚四氟乙烯材料，避免了驅(qū)