一种多功能测试系统的制作方法

1.本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种多功能测试系统。


背景技术：

2.在对一些可以活动或者会产生形变的零部件及产品（例如电池）的膨胀进行检测时，需要通过对于零部件或产品进行力值和位移测试，常规采用接触时式传感器的方式来实现位移量的测量。
3.现有技术中的位移测量设备包括接触时传感探头，移传感器的测量杆采用的简单的伸缩结构作为接触头与数据处理部分的连接件，通过推动测量杆来按压工件，伸缩结构能够检测出工件的位移量；判断工件的位移量是否达到要求，从而判断工件是否合格；这种检测方式的问题在于伸缩结构接触头的测量精度较低，且在不同的工作环境中，由于温度湿度等环境因素的影响，会导致待测工件的物理特性发生变化，使得测量结果产生较大的误差。
4.鉴于此，需要对现有技术中的测量设备加以改进，以解决位移传感器受环境的影响，测量结果误差较大的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多功能测试系统，解决以上的技术问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种多功能测试系统，包括测量笔和测试探头，所述测量笔具有一内腔体，以及与所述内腔体连通的测试端口；所述测试探头自所述测试端口处滑动连接于所述内腔体；所述内腔体安装有用于检测力值的感力元件和用于检测所述测试探头的位移数值的位移检测单元，所述感力元件与所述测试探头之间通过弹性件连接；其中，所述测量笔上安装有用于检测温度数据的测温元件；检测时，所述温度数据通过计算得到工件对应的受温度影响的偏差值，以对所述力值和所述位移数值进行误差补偿。
7.可选的，所述感力元件为应变传感器，所述应变传感器连接有信号线；所述应变传感器用于受所述弹性件传递的弹力发生弹性形变，并将所述弹性形变转化为第一电信号，所述第一电信号通过所述信号线输出。
8.可选的，所述位移检测单元包括安装于所述内腔体侧壁上的线圈体，以及安装于所述测试探头上的磁铁体；其中，所述线圈体与所述信号线连接；所述测试探头受驱沿所述内腔体移动时，所述位移检测单元以生成第二电信号，所述第二电信号通过所述信号线输出。
9.可选的，所述多功能测试系统还包括数据处理单元，所述感力元件和所述位移检测单元分别与所述数据处理单元连接；所述数据处理单元对所述第一电信号和所述第二电信号进行数据处理，以分别生成推力数值和所述位移数值。
10.可选的，所述内腔体沿所述测量笔的长度方向设有导向组件，所述测试探头包括探头主体部，所述探头主体部的一端设有用于与工件相抵接的检测部；所述探头主体部上设有限位部，所述探头主体部滑动连接于所述导向组件上；所述限位部用于与所述导向组件相抵接，以限制所述测试探头的移动。
11.可选的，所述测量笔包括测量笔主体部，以及可拆卸连接于所述测量笔主体部上的锥套部；所述锥套部的外侧壁上设置有倾斜设置的第一锥面部。
12.可选的，所述多功能测试系统还包括支架组件，以及设于所述支架组件上的夹持组件；所述夹持组件上开设有用于容置所述测量笔的容置孔，所述容置孔的侧壁上设置有用于定位所述测量笔的锁紧件。
13.可选的，所述支架组件包括支撑板，所述支撑板的上端面设置有用于放置工件的检测工位，所述检测工位的一侧设置有x轴直线模组和y轴直线模组；所述y轴直线模组与所述x轴直线模组的驱动端连接，所述y轴直线模组的驱动端连接有支撑杆，所述支撑杆上设置有z轴升降模组，所述夹持组件设于所述z轴升降模组的驱动端。
14.可选的，所述多功能测试系统还包括校正组件，所述校正组件包括安装板，所述安装板上开设有供所述测量笔穿过的避空孔；所述安装板上沿所述测量笔的径向方向滑动连接有至少一组校正推板，所述校正推板具有一所述第一锥面部相匹配的第二锥面部。
15.可选的，所述校正推板的数量为四组，四组所述校正推板依次环绕于所述避空孔设置；所述校正推板连接有驱动件，所述驱动件用于驱动所述校正推板朝靠近或远离所述测试笔的方向移动。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：工作时，通过对测量笔施加预设的推力，使探头组件向靠近感力元件的方向移动，探头组件压缩弹性件并通过弹性件将受力传递至感力元件上，感力元件以检测出对应的推力数值；同时，位移检测单元根据检测探头的位移量检测到工件的位移数值，测温元件检测到环境的温度数据，从而计算得到工件对应的受温度影响的偏差值，以对力值和位移数值进行误差补偿后生成位移结果量，通过将位移结果量与对应推力数值下的位移区间对比，判断工件是否合格；本多功能测试系统能够通过对于工件受力和位移的检测，实现对工件性能的检测，同时具备自动补偿功能，消除环境温度的影响，有利于提高检测精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术
上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
19.图1为本多功能测试系统的安装结构示意图；图2为本多功能测试系统的测量笔的结构示意图；图3为本多功能测试系统的测量笔的部件分解结构示意图；图4为本多功能测试系统的测量笔的剖面结构示意图；图5为本多功能测试系统的校正组件的安装结构示意图；图6为本多功能测试系统的校正组件的结构示意图。
20.图示说明：测量笔1、测试探头2、内腔体11、测试端口12、感力元件3、位移检测单元4、弹性件5、测温元件6、信号线13、线圈体41、磁铁体42、导向组件14、探头主体部21、检测部22、限位部23、测量笔主体部15、锥套部16、第一锥面部17、支架组件7、夹持组件8、容置孔81、锁紧件82、支撑板71、检测工位72、x轴直线模组73、y轴直线模组74、支撑杆76、z轴升降模组75、校正组件9、安装板91、避空孔92、校正推板93、第二锥面部931、折叠杆95、驱动件94。
具体实施方式
21.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
23.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
24.本发明实施例提供了一种多功能测试系统，包括测量笔1和测试探头2，测量笔1具有一内腔体11，以及与内腔体11连通的测试端口12；测试探头2自测试端口12处滑动连接于内腔体11；内腔体11安装有感力元件3和用于检测测试探头2的位移数值的位移检测单元4，感力元件3与测试探头2之间通过弹性件5连接；其中，测量笔1上安装有用于检测温度数据的测温元件6；检测时，温度数据通过计算得到工件对应的受温度影响的偏差值，以对力值和位移数值进行误差补偿。其中，偏差值包括工件的热膨胀量和受力差值，受力差值可以通过系统建参分析得到。
25.本发明的工作原理为：工作时，通过对测量笔1施加预设的推力，使探头组件向靠近感力元件3的方向移动，探头组件压缩弹性件5并通过弹性件5将受力传递至感力元件3上，感力元件3以检测出对应的推力数值；同时，位移检测单元4根据检测探头的位移量检测到工件的位移数值，测温元件6检测到环境的温度数据，从而计算得到工件对应的热膨胀量，以对位移数值进行误差补偿后生成位移结果量，通过将位移结果量与对应推力数值下
的位移区间对比，判断工件是否合格；相较于现有技术中的测量设备，本多功能测试系统能够通过对于工件受力和位移的检测，实现对工件性能的检测，同时具备自动补偿功能，消除环境温度的影响，有利于提高检测精度。
26.容易理解的是，本多功能测试系统还包括控制单元，控制单元用于接收位移数值、推力数值和温度数据，根据预设的算法模型来对这三种数据进行计算，得到位移结果量；通过温度数据计算得到工件对应的热膨胀量具体包括：测量工件在移动方向上的线性厚度；根据温度数据与预设的温度常量获得温度变化量；根据工件的材质获取对应的热膨胀系数，对线性厚度、热膨胀系数和温度变化量相乘得到热膨胀量。
27.其中，对位移数值进行误差补偿具体包括：将热膨胀量与位移数值相加得到位移结果量。
28.需要说明的是，在感力元件3与测试探头2之间设置弹性件5的作用在于，一方面能够给测试探头2提供滑动的空间，避免感力元件3阻挡测试探头2的移动；另一方面，起到保护感力元件3的作用，因为常规的感应元器件为敏感脆弱元件，为避免瞬时压力过大损坏感力元件3，通过设置弹性件5起到对感力元件3的保护作用。
29.在本实施例中，感力元件3为应变传感器，应变传感器连接有信号线13；应变传感器用于受弹性件5传递的弹力发生弹性形变，并将弹性形变转化为第一电信号，第一电信号通过信号线13输出。其中，应变传感器可以为应变片、应变电阻或压阻式应变传感器中的一种。
30.需要说明的是，常规弹性测力的方式为采用胡克定律，f=kx来计算得到，但是常规的弹性件5难以形成理想的弹性模型，因此在测力时具有一定误差；本方案中采用单独增加应变传感器的方式来将受力情况转换为电信号输出，从而有利于增加检测的精度，以减少误差。
31.进一步说明的是，位移检测单元4包括安装于内腔体11侧壁上的线圈体41，以及安装于测试探头2上的磁铁体42；其中，线圈体41与信号线13连接；测试探头2受驱沿内腔体11移动时，带动磁铁体42相对于线圈体41轴向移动，线圈体41中会生成感应信号，即第二电信号，第二电信号通过信号线13输出。具体原理为，磁铁体42在线性位移轴上移动时，利用电磁感应的法拉第电磁感应定律，测量电感处所在的磁场也随之改变，磁通量随之变化，在改变磁通量时会形成一个感应信号，通过测量这个感应信号的大小及相位，就可以计算出被测物体的位移大小。
32.本方案中的位移检测单元4通过电磁感应原理，将测试探头2的位移转换为电信号输出，在保证检测精度的同时，不影响测试探头2的移动。
33.进一步说明的是，多功能测试系统还包括数据处理单元（图示中为示出），感力元件3和位移检测单元4分别与数据处理单元连接；数据处理单元对第一电信号和第二电信号进行数据处理，以分别生成推力数值和位移数值；数据处理单元通过对信号的处理转换为对应的数值显示给检测人员，方便快捷。
34.在本实施例中，内腔体11沿测量笔1的长度方向设有导向组件14，测试探头2包括探头主体部21，探头主体部21的一端设有用于与工件相抵接的检测部22；探头主体部21上
设有限位部23，探头主体部21滑动连接于导向组件14上；限位部23用于与导向组件14相抵接，以限制测试探头2的移动。
35.进一步说明的是，测量笔1包括测量笔主体部15，以及可拆卸连接于测量笔主体部15上的锥套部16；锥套部16的外侧壁上设置有倾斜设置的第一锥面部17。其中，通过可拆卸的以便于能够打开内腔体11来安装各个部件，也便于后期的维护。
36.在本实施例中，多功能测试系统，还包括支架组件7，以及设于支架组件7上的夹持组件8；夹持组件8上开设有用于容置测量笔1的容置孔81，容置孔81的侧壁上设置有用于定位测量笔1的锁紧件82，锁紧件82可以为锁紧螺母。结合图1所示，本方案中的测量笔1通过夹持组件8安装于支架组件7上，起到固定测量笔1的作用；且通过锁紧件82来定位住测量笔1，方便快捷。
37.需要说明的是，本方案中的夹持组件8步进于上述结构，示例性的，还可以采用能够张开或闭合的两个夹爪来夹住测量笔1。
38.在本实施例中，支架组件7包括支撑板71，支撑板71的上端面设置有用于放置工件的检测工位72，检测工位72的一侧设置有x轴直线模组73和y轴直线模组74；y轴直线模组74与x轴直线模组73的驱动端连接，y轴直线模组74的驱动端连接有支撑杆76，支撑杆76上设置有z轴升降模组75，夹持组件8设于z轴升降模组75的驱动端。
39.结合图1所示，以竖直方向为z轴建立空间直角坐标系，本方案中的支撑板71上设置有x轴直线模组73、y轴直线模组74和z轴升降模组75分别来驱动测量笔1沿x轴、y轴和z轴移动，从而起到调节测量笔1空间位置的作用，z轴升降模组75可以用来驱动测量笔1进给位移量；其中，为了便于控制测量笔1的进给推力和位移精度，可以通过额外设置一步进电机来驱动测量笔1位移。
40.作为本实施例的优选方案，本多功能测试系统还包括校正组件9，校正组件9包括安装板91，安装板91上开设有供测量笔1穿过的避空孔92；安装板91上沿测量笔1的径向方向滑动连接有至少一组校正推板93，校正推板93具有一第一锥面部17相匹配的第二锥面部931。其中，校正组件9通过折叠杆95连接于支撑杆76上，通过折叠折叠杆95来带动校正组件9转动，避免校正组件9挡住测量笔1的移动。
41.容易理解的是，测量笔1在沿着预设方向移动时，需要控制测量笔1的进给方向与工件的移动方向相同，若测量笔1的安装角度发生偏斜，则测试探头2检测到的位移与实际位移呈一定的夹角，导致测量结果存在较大的误差，因此需要保证测量笔1的安装角度的精度，需要首先保证测试探头2的安装角度的精度。
42.结合图5和图6所示，本方案中还设置有校正组件9用来校正测量笔1的安装方向，用来消除夹持组件8夹持测量笔1的检测误差；具体工作过程为，先将测量笔1放置于容置孔81内，锁紧件82处于解锁状态；之后驱动校正推板93沿着靠近测量笔1的方向移动至与测量笔1相抵接，通过第二锥面部931与第一锥面部17的作用，来起到对测量笔1的校正作用，从而提高检测精度。其中优选的，为了保证对测量笔1的校正作用，还可以将第二锥面部931设置为锥曲面，贴合于锥套部16，扩大接触面积。
43.具体说明的是，结合图6所示，校正推板93的数量为四组，四组校正推板93依次环绕于避空孔92设置；校正推板93连接有驱动件94，驱动件94用于驱动校正推板93朝靠近或远离测试笔的方向移动。四组校正推板93共同构成一个锥形的检测空间，实现对测量笔1安
装角度的校正，校正完成后，可通过锁紧件82来定位住测量笔1；且为了保证校正效果，四个驱动件94需要同步运行。
44.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种多功能测试系统，其特征在于，包括测量笔和测试探头，所述测量笔具有一内腔体，以及与所述内腔体连通的测试端口；所述测试探头自所述测试端口处滑动连接于所述内腔体；所述内腔体安装有用于检测力值的感力元件和用于检测所述测试探头的位移数值的位移检测单元，所述感力元件与所述测试探头之间通过弹性件连接；其中，所述测量笔上安装有用于检测温度数据的测温元件；检测时，所述温度数据通过计算得到工件对应的受温度影响的偏差值，以对所述力值和所述位移数值进行误差补偿。2.根据权利要求1所述的多功能测试系统，其特征在于，所述感力元件为应变传感器，所述应变传感器连接有信号线；所述应变传感器用于受所述弹性件传递的弹力发生弹性形变，并将所述弹性形变转化为第一电信号，所述第一电信号通过所述信号线输出。3.根据权利要求2所述的多功能测试系统，其特征在于，所述位移检测单元包括安装于所述内腔体侧壁上的线圈体，以及安装于所述测试探头上的磁铁体；其中，所述线圈体与所述信号线连接；所述测试探头受驱沿所述内腔体移动时，所述位移检测单元以生成第二电信号，所述第二电信号通过所述信号线输出。4.根据权利要求3所述的多功能测试系统，其特征在于，还包括数据处理单元，所述感力元件和所述位移检测单元分别与所述数据处理单元连接；所述数据处理单元对所述第一电信号和所述第二电信号进行数据处理，以分别生成推力数值和所述位移数值。5.根据权利要求1所述的多功能测试系统，其特征在于，所述内腔体沿所述测量笔的长度方向设有导向组件，所述测试探头包括探头主体部，所述探头主体部的一端设有用于与工件相抵接的检测部；所述探头主体部上设有限位部，所述探头主体部滑动连接于所述导向组件上；所述限位部用于与所述导向组件相抵接，以限制所述测试探头的移动。6.根据权利要求1所述的多功能测试系统，其特征在于，所述测量笔包括测量笔主体部，以及可拆卸连接于所述测量笔主体部上的锥套部；所述锥套部的外侧壁上设置有倾斜设置的第一锥面部。7.根据权利要求6所述的多功能测试系统，其特征在于，还包括支架组件，以及设于所述支架组件上的夹持组件；所述夹持组件上开设有用于容置所述测量笔的容置孔，所述容置孔的侧壁上设置有用于定位所述测量笔的锁紧件。8.根据权利要求7所述的多功能测试系统，其特征在于，所述支架组件包括支撑板，所述支撑板的上端面设置有用于放置工件的检测工位，所述检测工位的一侧设置有x轴直线模组和y轴直线模组；所述y轴直线模组与所述x轴直线模组的驱动端连接，所述y轴直线模组的驱动端连接有支撑杆，所述支撑杆上设置有z轴升降模组，所述夹持组件设于所述z轴升降模组的驱动端。9.根据权利要求7所述的多功能测试系统，其特征在于，还包括校正组件，所述校正组件包括安装板，所述安装板上开设有供所述测量笔穿过的避空孔；所述安装板上沿所述测量笔的径向方向滑动连接有至少一组校正推板，所述校正推板
具有一所述第一锥面部相匹配的第二锥面部。10.根据权利要求9所述的多功能测试系统，其特征在于，所述校正推板的数量为四组，四组所述校正推板依次环绕于所述避空孔设置；所述校正推板连接有驱动件，所述驱动件用于驱动所述校正推板朝靠近或远离所述测试笔的方向移动。

技术总结
本发明公开了一种多功能测试系统，包括测量笔和测试探头，测量笔具有一内腔体，以及与内腔体连通的测试端口；测试探头自测试端口处滑动连接于内腔体；内腔体安装有感力元件和位移数值的位移检测单元，感力元件与测试探头之间通过弹性件连接；测量笔上安装有用于检测温度数据的测温元件。测温元件检测到环境的温度数据，从而计算得到工件对应的受温度影响的偏差值，以对位移数值进行误差补偿后生成位移结果量，通过将位移结果量与对应推力数值下的位移区间对比，判断工件是否合格；本多功能测试系统能够通过对于工件受力和位移的检测，实现对工件性能的检测，同时具备自动补偿功能，消除环境温度的影响，有利于提高检测精度。有利于提高检测精度。有利于提高检测精度。


技术研发人员：吴浩 沈力 袁武
受保护的技术使用者：深圳市鑫精诚传感技术有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/12