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非接觸式測(cè)量激光在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用

文檔作者：尚曉冬劉玉眷文檔來(lái)源：上海力盟自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月06日
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-rE ．設(shè)備．Dil1．非接觸式測(cè)量(激光)在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用上海電器技術(shù)(2o09№．2)
非接觸式測(cè)量(激光)
在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用
尚曉冬劉玉眷 上海力盟自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司
摘要： 以激光傳感器、高性能的模擬量采集卡和工控機(jī)為核心搭建硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集，采用程
序進(jìn)行動(dòng)作控制、數(shù)據(jù)處理和顯示界面，并就如何保證信號(hào)采集的完整性和準(zhǔn)確性提出了解決方法。設(shè)計(jì)出了一
套測(cè)試參數(shù)齊全、智能化、高精度可靠的接觸器特性檢測(cè)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞： 非接觸式(激光)測(cè)量高速采集數(shù)據(jù)處理
Application of Non—contact’Laser Measurement in
Contactor Key Parameter Testi ng
Shang Xiaodong Liu Yuchun Shanghai Remo Automation System Co．，Ltd．
Abstract：The hardware platform builds on laser sensor，high—precision data acquisition board and industrial personal
computer，its aim is to realize automatic range measurement，data acquisition and adopt the program to control action，to
process data and display testing results．We also put forward a solution of how to ensure the completeness and accuracy of
signal acquisition，the contactor testing system has complete range of parametem，it obviously shows its intellectualization
and high reliability．
Keywords：non—contact(1aser)measurement high—speed acquisition data processing
0 前言
接觸器是電力線路或頻繁控制電動(dòng)機(jī)的一種量
大、面廣的控制類低壓電器，其主要功能是遠(yuǎn)距離接
通與分?jǐn)嘀麟娐?。由于接觸器廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控
制等重要工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，若不能可靠地動(dòng)作，必然
會(huì)影響生產(chǎn)的正常安全運(yùn)行，甚至導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)
損失。由此，對(duì)接觸器的關(guān)鍵參數(shù)，如開(kāi)距、超程、觸
頭彈跳、通斷時(shí)間的在線測(cè)試具有非常重要的意義。
1 接觸器的關(guān)鍵參數(shù)
1．1 開(kāi)距
當(dāng)接觸器線圈通電后，接觸器的動(dòng)觸頭開(kāi)始運(yùn)
動(dòng)到動(dòng)、靜觸頭接觸的一瞬間的這一段距離。
1．2 超程
當(dāng)接觸器的線圈開(kāi)始通電，接觸器的動(dòng)、靜觸頭
開(kāi)始接觸后，動(dòng)觸頭繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離。此距離是保
證動(dòng)、靜觸頭的接觸壓力，確保觸頭接觸的可靠性。
1．3 觸頭彈跳
當(dāng)接觸器的線圈通電后，動(dòng)觸頭接觸到靜觸頭
的瞬間到接觸器的動(dòng)、靜觸頭閉合完成這一過(guò)程中
動(dòng)、靜觸頭接觸的情況。
1．4 接通時(shí)間
接觸器的線圈通電時(shí)，動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)到動(dòng)、靜觸頭
閉合完全這一段時(shí)間。
2 接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試的現(xiàn)狀
目前，通常采用的測(cè)試方法為接觸式測(cè)試方法，
一47—
上海電器技術(shù)(20o9№．2)非接觸式測(cè)量(激光)在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用．工藝．設(shè)備．塒斟
即需要用一測(cè)量頭或測(cè)量桿頂住接觸器的動(dòng)觸頭進(jìn)
行測(cè)量，其工藝一般有兩種：
1)使用外力(人工或者電機(jī))推動(dòng)接觸器的動(dòng)
觸頭部分向前運(yùn)動(dòng)直到動(dòng)、靜觸頭接觸，測(cè)試這一段
距離為開(kāi)距。測(cè)試全行程，即記錄接觸其吸合前的
位置為原點(diǎn)，通電吸合后為終點(diǎn)，測(cè)試這一段距離為
全行程。
2)接觸器通電吸合后，將測(cè)量頭頂住接觸器的
動(dòng)觸頭，釋放線圈電壓，將測(cè)量頭向后運(yùn)動(dòng)，觀察接
觸器的動(dòng)、靜觸頭接觸的情況，從測(cè)試頭頂住動(dòng)觸頭
的位置到動(dòng)、靜觸頭不接觸的這一段距離為超程。
對(duì)以往采用接觸式測(cè)量設(shè)備以及測(cè)量情況進(jìn)行
分析研究，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
(1)非工作狀態(tài)下的測(cè)量方法：使用外力推動(dòng)
接觸器動(dòng)觸頭部分，必然存在系統(tǒng)失真。此法往往
導(dǎo)致動(dòng)觸頭部分偏移與傾斜，由此A、B、c三相的同
步差人為地?cái)U(kuò)大了。
(2)推動(dòng)接觸器動(dòng)觸頭部分的推桿在測(cè)試動(dòng)觸
頭原始位置(即原點(diǎn))時(shí)，要求其既能接觸到動(dòng)觸頭
同時(shí)還不能使其產(chǎn)生位移。這在大規(guī)模的在線測(cè)試
是很難做到的，而且長(zhǎng)時(shí)間、大批量的生產(chǎn)必然會(huì)使
機(jī)械部分產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致誤差的進(jìn)一步放大。
(3)生產(chǎn)效率的低下。一般整個(gè)測(cè)試過(guò)程在5
— 7 s左右(根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的規(guī)格不同而有所不
同)，形成了生產(chǎn)制造過(guò)程中的瓶頸。
3 非接觸式測(cè)量(激光)技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)
數(shù)據(jù)
鑒于接觸式測(cè)量有上述弊端，而激光技術(shù)則采
用非接觸測(cè)量，有別于測(cè)試過(guò)程中需要一測(cè)量頭或
測(cè)量桿。圖1為實(shí)驗(yàn)時(shí)激光測(cè)試點(diǎn)示意圖的照片。
圖1中，紅色亮點(diǎn)即為激光測(cè)量點(diǎn)。通過(guò)對(duì)國(guó)
際某品牌接觸器的大量的實(shí)驗(yàn)，激光測(cè)試點(diǎn)打在A
相、B相、C相任意一相時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性沒(méi)有
影響，說(shuō)明該被測(cè)產(chǎn)品的性能穩(wěn)定，如圖2所示。
一48—
7．00
6．00
5．0o
4．oo
3．o0
2．00
1．o0
0．o0
圖1 激光測(cè)試點(diǎn)示意圖
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49
— 卜A相開(kāi)距+ B相開(kāi)距—1．r—C相開(kāi)距 全行程
圖2 國(guó)際某品牌接觸器測(cè)試數(shù)據(jù)的曲線
另外，對(duì)性能不是很穩(wěn)定的產(chǎn)品進(jìn)行了多次測(cè)
試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該被測(cè)產(chǎn)品的重復(fù)性不是很好，這點(diǎn)
同樣從一個(gè)側(cè)面反映了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性與否，如
圖3所示。
7．0o
6．00
5．oo
4．00
3．o0
2．00
1．0o
0．OO
l 4 7 lU 13 16 l9 22 25 2 3l 34 3 7 4O 43 46 49
+ A相開(kāi)距+ B相開(kāi)距—★一C相開(kāi)距 全行程
圖3 國(guó)產(chǎn)某接觸器測(cè)試數(shù)據(jù)的曲線
測(cè)試時(shí)，在接觸器的通電吸合過(guò)程中，激光傳感
器和高速的采集卡將這一短暫的過(guò)程記錄下來(lái)形成
波形，可以將需要的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，如圖
4所示。
實(shí)驗(yàn)步驟如圖5所示。
工藝．設(shè)備．柵料·非接觸式測(cè)量(激光)在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用上海電器技術(shù)(2009№．2)
圖4 程序界面
通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)：激光測(cè)距有
以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)如圖1所示，采用激光對(duì)接觸器進(jìn)行測(cè)試，
是非接觸式的測(cè)試方法，接觸器的動(dòng)、靜觸頭由分到
閉的過(guò)程是通過(guò)對(duì)其線圈施加額定電壓，而不是通
過(guò)外力將其閉合，是其真實(shí)的吸合狀態(tài)。
(2)測(cè)試速度快，接觸器的吸合時(shí)間是非常短
暫的(十幾到幾十毫秒不等)，激光傳感器和高速采
集卡只要將這一短暫的過(guò)程記錄下來(lái)就可以對(duì)其接
觸器的吸合過(guò)程進(jìn)行分析了，計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力是
42
I被測(cè)產(chǎn)品的裝夾I
『 被測(cè)產(chǎn)品的額定電壓調(diào)節(jié)
l
調(diào)節(jié)0k．延時(shí)
l
通電。高速采集記錄波形
l
波形分析，獲得實(shí)驗(yàn)有效數(shù)據(jù)
I
該次產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)結(jié)束
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
圖5 測(cè)試流程圖
非?？斓?，這樣測(cè)試的時(shí)間就大大減少了。
(3)激光傳感器的使用不存在磨損或精度變
化，使得測(cè)量的誤差很小和不存在人為影響。
(4)采用高性能的采集卡和高速的激光傳感
器，保證了信號(hào)采集的高速度和高精度。
4 非接觸式測(cè)量(激光)技術(shù)應(yīng)用前景的展望
4．1 推廣到對(duì)接觸器可靠性研究
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，高速的采集卡可以真實(shí)地記錄接
觸器吸合的狀態(tài)。圖6是實(shí)驗(yàn)截圖。
0 0．02 0．04 0．06 0．08 0．1 0．12 0．14 0．16 0．18 0．2
f／s
圖6 觸頭吸合波形
圖6中，A、B、c三相觸頭的彈跳情況真實(shí)地被
記錄下來(lái)了。通過(guò)對(duì)波形分析，計(jì)算出B相的彈跳
時(shí)間，得出B相觸頭存在問(wèn)題。對(duì)波形進(jìn)一步分
析，觸頭的吸合時(shí)間、吸合速度等接觸式測(cè)試無(wú)法得
一49一
加
上海電器技術(shù)(2009№．2)非接觸式測(cè)量(激光)在接觸器關(guān)鍵參數(shù)在線測(cè)試中的應(yīng)用·工藝·設(shè)置·盯斟
出的參數(shù)都是可以被計(jì)算出來(lái)。 ．一
4．2 接觸器噪音的檢測(cè)
采用高速的激光測(cè)試系統(tǒng)和高速采集卡采集觸
10
8
6
§ 4
2
0
— 2
— 3
頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以分析觸頭在吸合后的抖動(dòng)情況。
圖7為接觸器的線圈電壓降至其額定電壓50％ 時(shí)
觸頭的抖動(dòng)波形。
0 0．01 0．02 0．03 0．04 O．O5 O．06 0．O7 O．08 O．O9 0．1
t／s
圖7 觸頭抖動(dòng)時(shí)的波形
5 結(jié)語(yǔ)
非接觸式激光測(cè)量接觸器在線測(cè)試關(guān)鍵參數(shù)技
術(shù)具有高效率、高精度的特點(diǎn)，是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械接觸
式測(cè)試接觸器關(guān)鍵參數(shù)方式的技術(shù)創(chuàng)新。該技術(shù)不
僅適用制造企業(yè)的在線檢測(cè)，還可推廣應(yīng)用于接觸
器的噪音測(cè)試和接觸器的可靠性研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚珍芝，包革．GB 10962—1985低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)
[s]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1985．
[2] 姚芳，陸儉國(guó)，鄭建榮，等，交流接觸器可靠性研究概
況[J]．低壓電器，2007(11)：1—5．
(上接第46頁(yè))
一般的殼體零件(如一個(gè)50g重的零件)5～7 h
即可完成加工制作。我們的使用經(jīng)驗(yàn)是：下午設(shè)計(jì)
完成，下班前啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)始打印制作，打印過(guò)程無(wú)
需人員值守，第二天就能拿到模型進(jìn)行驗(yàn)證了。如
果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則可以立刻進(jìn)行修改，例如在一套電器
開(kāi)關(guān)新品研發(fā)過(guò)程中，拿到RP模型后設(shè)計(jì)人員立
刻就意識(shí)到外殼邊緣比較單薄，需增加加強(qiáng)筋防止
注塑后變形，這樣就有利于裝配工人裝配，減少損
耗。
2年多來(lái)，已對(duì)電器行業(yè)加工制作了近十套新
品。2—5天即可確定一套新品的設(shè)計(jì)，然后交模具
廠開(kāi)模生產(chǎn)，大大加快了研發(fā)速度；2 000元左右的
制作加工費(fèi)也大大降低了研發(fā)成本；同時(shí)，將試樣交
給模具廠家生產(chǎn)，也方便了模具的設(shè)計(jì)加工制作。
一50—
4 結(jié)語(yǔ)
RP技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先
進(jìn)制造技術(shù)和新產(chǎn)品研發(fā)手段。RP技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)
家制造業(yè)企業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中得到了迅速的推
廣應(yīng)用，設(shè)備無(wú)需人員值守，在人力成本上也大大降
低；新產(chǎn)品的研發(fā)周期大大縮短，確保了新產(chǎn)品的上
市時(shí)間和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一次成功，從而明顯提高了
產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)
能力。
中國(guó)制造業(yè)現(xiàn)在正從OEM生產(chǎn)制造向ODM
工業(yè)設(shè)計(jì)制造轉(zhuǎn)換，先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)工具的應(yīng)用已勢(shì)
在必行，RP技術(shù)可大大提升設(shè)計(jì)能力，縮短設(shè)計(jì)周
期，大大增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造的效益
是不可估量的。

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