CN111337368A - 一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法与装置。现有的接插件可靠性测试并不能深入的理解具体的接插件失效原因，获取插接件的磨损衍化曲线。本发明如下：一、建立试验横向、角度偏移量参数集。二、进行模型确立试验。三、建立磨痕平均体积的衍化模型。四、分别建立被测接插件在两种加速条件下的磨痕衍化函数。五、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。发明通过角度偏移和横向偏移作为加速条件建立衍化模型，并通过模糊决策的方式选取最优的衍化模型，衍化模型充分考虑了接插件在安装插针时插针的安装精度对接插件耐磨性能的影响，弥补了现有机器人接插件可靠性测试方法的不足。

Description

一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法与装置

技术领域

本发明属于多插针式接插件可靠性加速测试技术领域，具体涉及一种机器人多插针式电连接器单插针耐磨可靠性测试方法与装置。

背景技术

接插件作为电气***中不可缺少的部件之一，是实现电信号在不同控制回路中传输的主要工具。接插件的存在使得庞大工程得到分解，能够通过模块化的方式由不同较小的部件组成。因此接插件的可靠性至关重要。同时接插件在工业机器人领域的作用尤为重要，对工业机器人接插件可靠性的测试尤为必要，在这些可靠性测试中接插件的摩擦测试各位重要。这一切都由于机器人高频次的运动中对接插件会产生微小的微动摩擦，从而造成接插件的失效。

当下对于接插件可靠性的测试更多的是对于接插件整体的测试，专利号为201110101719.0的专利提供了一种能同时进行多组测试接插件插拔寿命的装置能够根据测试需要对相关参数自行设定，满足不同连接器的插拔寿命测试需求。在这一发明中接插件被视作一个整体，然而实际的接插件功能的实现是依靠接插件内部的插针因此其失效也是其插针的失效。这样简单粗暴的对接插件整体的可靠性测试并不能深入的理解具体的接插件失效原因。

接插件整体的插拔测试得到的插拔特性等相关测试数据，都是由一个个在接插件内部安装的插针其接插件公端和接插件母端所处不同空间位置所造成的，这是一个多元多参数非线性耦合的结果。对于单个接插件插针不同接插件公端母端空间位置的插拔测试是十分有必要的。根据对实际插针的分析，接插件公端和接插件母端不同的空间位置可以归纳简化为不同间距的横向偏移和不同角度的角度偏移。

发明内容

本发明的第一个目的在于以横向偏移和角度偏移作为试验加速条件，提供一种机器人多插针式电连接器单插针耐磨可靠性测试方法。

一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法具体如下：

步骤一、建立试验横向偏移量参数集δ＝{δ₀,δ₁,...,δ_n}、试验角度偏移量参数集θ＝{θ₀,θ₁,...,θ_n}；设定试验插拔速度为v₀和试验插拔力为F₀。其中，δ₀＜δ₁＜...＜δ_n，θ₀＜θ₁＜...＜θ_n。

步骤二、进行模型确立试验。

2-1.记录试验次数为i，i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3。

2-2.设定试验横向偏移量为δ_i，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取横向偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_1,i。试验横向偏移量为δ_i表示插拔试验时插接件公端和插接件母端中心轴线的间距为δ_i。

2-3.设定试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取角度偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_2,i。试验角度偏移量为θ_i表示插拔试验时插接件公端和插接件母端中心轴线的夹角为θ_i。

步骤三、建立磨痕平均体积的衍化模型。

3-1.建立n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(1)所示；建立n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(2)所示；

式(1)、(2)中，i＝0,1,…,n；s₀表示插接件基础磨损体积。

M为接插件的极限插拔次数。

为第i个横向偏移加速因子，

为第i个角度偏移加速因子。

3-2.分别求解n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程，得到

分别求解n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程，得到

将

作为纵坐标，δ₀,δ₁,...,δ_n作为横坐标，绘制横向偏移加速因子离散点图；将

作为纵坐标，θ₀,θ₁,...,θ_n作为横坐标，绘制角度偏移加速因子离散点图。

3-3.分别拟合横向偏移加速因子离散点图、角度偏移加速因子离散点图，得到横向偏移目标函数

角度偏移目标函数

γ、β为拟合中确定的横向偏移影响因子、角度偏移影响因子；δ为横向偏移量，θ为角度偏移量，均为函数的自变量。δ_m、θ_m分别为被测接插件的允许最大横向偏移量、允许最大角度偏移量。

步骤四、建立被测接插件在横向偏移加速条件下的磨痕衍化函数

建立被测接插件在角度偏移加速条件下的磨痕衍化函数

两个磨痕衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数；

为将δ₀作为自变量代入横向偏移目标函数

时得到的横向偏移加速因子；

为将θ₀作为自变量代入角度偏移目标函数

时得到的角度偏移加速因子。

步骤五、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。

5-1.设定因素集U＝{横向偏移，角度偏移}，评判集V＝{优、良、中、差}。

5-2.建立磨痕平均体积的隶属度函数A₁(x)如式(3)所示，其服从正态分布；

式(3)中，a₁为隶属度影响因子。

5-3.将步骤2-3中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得横向偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄。建立横向偏移隶属矩阵

5-4.将步骤2-4中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得角度偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄。建立角度偏移隶属矩阵

5-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)。计算横向偏移综合评判特征值

计算角度偏移综合评判特征值

其中，符号

表示模糊逻辑算子。

5-6.取c与c'中的最大值对应的那个条件作为最优加速条件。取最优加速条件对应的磨痕衍化函数作为最准确的衍化模型。之后，使用衍化模型获得插接件关于插拔次数的磨损衍化曲线。

作为优选，v₀取标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***速度的平均值。***速度根据插接行程除以***时间得到。插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量。F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***力的平均值。***力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器。压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为***力。

作为优选，步骤2-2和2-3中插拔试验的过程如下：

(1)取一对完好的插接件。

(2)在试验条件下进行插接件公端和插接件母端的重复插拔。

(3)通过表面形貌扫描仪扫描接插件公端，得到接插件公端扫描图；在接插件公端扫描图上测量出接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度、长度和深度；通过宽度、长度和深度求出各磨痕的体积；并对各磨痕的体积求取平均值，得到磨痕平均体积。

作为优选，插接件基础磨损体积表示试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的各痕迹的体积均值。

作为优选，δ_m、θ_m分别取0.05mm、1.5°。

作为优选，步骤5-5中的b₁,b₂,b₃,b₄分别取0.5，0.3，0.1，0.1。

本发明的第二个目的在于为前述的可靠性测试方法提供一种加速测试装置。

一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，包括安装底板、纵向导轨、母端安装组件、公端安装组件和电动滑台。所述的母端安装组件包括固定台座、母端固定架、插拔力传感器和母端安装块。纵向导轨固定在安装底板上。固定台座与纵向导轨固定。母端固定架固定在固定台座上。插拔力传感器的一端与母端固定架的顶端固定，另一端与母端安装块固定。所述的公端安装组件包括滑动架、公端固定器、角度偏移舵机、角度偏移安装座和横向偏移机构。滑动架与纵向导轨构成滑动副。滑动架由电动滑台驱动。角度偏移安装座通过横向偏移机构安装在滑动架上。角度偏移舵机安装在角度偏移安装座上。所述的公端固定器固定在角度偏移舵机的输出轴上。公端固定器与母端安装块等高设置。

作为优选，所述的横向偏移机构包括横向偏移伺服电机、横移导轨、横移丝杠和横移光栅尺。所述的滑动架上固定有横移导轨，且支承有横移丝杠。横移导轨与纵向导轨垂直；角度偏移安装座与横移导轨构成滑动副，且与横移丝杠构成螺旋副。横移丝杠由横向偏移伺服电机驱动。横移光栅尺内的标尺光栅与滑动架固定，光栅读数头与角度偏移安装座固定。

作为优选，所述的角度偏移舵机上安装有角度偏移编码器。

作为优选，所述的公端固定器包括接插件公端上端盖和接插件公端下端盖。接插件公端上端盖与接插件公端下端盖上下设置且通过螺栓固定，相对侧面开设有位置对应的插针安置槽。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过角度偏移和横向偏移作为加速条件建立衍化模型，并通过模糊决策的方式选取最优的衍化模型，衍化模型充分考虑了接插件中各个插针的偏移情况对接插件耐磨性能的加速影响，弥补了现有机器人接插件可靠性加速测试方法的不足，使得接插件可靠性加速测试更加完整准确。

2、本发明简化了接插件可靠性加速测试过程；装置操作简单，方便自动化集成度高。

3、本发明通过横向偏移和角度偏移插针插拔测试试验提供了被测型号接插件插针单元的磨损衍化模型，可以为机器人接插件可靠性质量提供专业的技术支持，可以为机器人接插件的可靠性设计提供数据支持。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中插拔模块的结构示意图；

图3为本发明中横向偏移机构的结构示意图；

图4为本发明在无偏移情况下的试验状态示意图；

图5为本发明在横向偏移情况下的试验状态示意图；

图6为本发明在角度偏移情况下的试验状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，包括安装底板1、纵向导轨3、母端安装组件、公端安装组件和电动滑台4。母端安装组件包括固定台座5、母端固定架6、插拔力传感器7和母端安装块14。间隔设置的两条纵向导轨3均通过导轨安装座固定在安装底板1上。固定台座5通过紧定螺钉固定在纵向导轨3上。母端固定架6通过螺钉固定在固定台座5上。插拔力传感器7的一端与母端固定架6的顶端固定，另一端与母端安装块14固定。插拔力传感器7能够检测接插件公端***时力的大小。母端安装块14上安装有接插件母端8。

如图1、2和3所示，电动滑台4安装在安装底板1上，且位于两条纵向导轨3之间。公端安装组件包括滑动架2、公端固定器10、角度偏移舵机11、角度偏移安装座12和横向偏移机构13。滑动架2的底部通过两个滑块与纵向导轨3构成滑动副。滑动架2的底部与电动滑台4上的滑动块固定。横向偏移机构13包括横向偏移伺服电机17、横移导轨18、横移丝杠和横移光栅尺19。滑动架2上固定有横移导轨18，且支承有横移丝杠。横移导轨18与纵向导轨垂直；角度偏移安装座12与横移导轨18通过滑块构成滑动副，且与横移丝杠构成螺旋副。横向偏移伺服电机17固定在滑动架2上，且输出轴与横移丝杠的一端固定。横移光栅尺19内的标尺光栅与滑动架2固定，光栅读数头与角度偏移安装座12固定。角度偏移舵机11固定在角度偏移安装座12上，且输出轴竖直设置。角度偏移舵机11上安装有角度偏移编码器，用于反馈角度偏移舵机11输出轴的空间位姿。

公端固定器10固定在角度偏移舵机11的输出轴上。公端固定器10与母端安装块14等高设置。接插件公端9安装在公端固定器10上。横移导轨18能够保证接插件公端9在产生横向偏移时不发生角度偏移，即角度偏移完全由角度偏移舵机11产生。公端固定器10包括接插件公端上端盖15和接插件公端下端盖16。接插件公端上端盖15与接插件公端下端盖16上下设置且通过螺栓固定，相对侧面开设有位置对应的插针安置槽，用于夹紧插针。

通过工控机对角度偏移舵机11和横向偏移伺服电机17进行运动控制，通过角度偏移编码器和横移光栅尺19形成闭环回路控制，从而达到精确的所设定的横向偏移和角度偏移。接插件插拔动作通过固定在安装底板1上的电动滑台4实现，为了保证插拔动作产生的横向偏移是完全通过横向偏移机构13产生的插针的公端母端都被安装在了固定台座5上，通过两测的纵向导轨3保证插拔运动中的产生的横向偏移为零。工控机采用PLC或计算机。

如图4所示是横向偏移，角度偏移均为0时，接插件公端9和接插件母端8所处的空间相互位置关系，图中所示的中心轴线与电动滑台4中滑块的运动路径重合，通过电动滑台4中滑块的往复运动实现接插件公端9和接插件母端8的插拔循环过程。

如图5所示是横向偏移为δ_i，角度偏移为0时，接插件公端9和接插件母端8所处的空间相互位置关系，图中所示接插件公端9和接插件母端8的中心轴线不在重合而是相互以距离δ_i平行。

如图6所示是横向偏移为0，角度偏移为θ_i时，接插件公端9和接插件母端8所处的空间相互位置关系图中所示接插件公端9和接插件母端8的中心轴线不在平行而是以相交成θ_i角度，且接插件公端9端头如图所示位于接插件母端8中心轴线上。

一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法具体如下：

步骤一、建立试验横向偏移量参数集δ＝{δ₀,δ₁,...,δ_n}、试验角度偏移量参数集θ＝{θ₀,θ₁,...,θ_n}；设定试验插拔速度为v₀和试验插拔力为F₀。其中，δ₀＜δ₁＜...＜δ_n，θ₀＜θ₁＜...＜θ_n。v₀取标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***速度的平均值。***速度根据插接行程除以***时间得到。插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量。F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***力的平均值。***力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器。压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为***力。

步骤二、进行模型确立试验。

2-1.记录试验次数为i，i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3。

2-2.设定试验横向偏移量为δ_i，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取横向偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_1,i。磨痕平均体积表示接插件公端9上被磨出的各条痕迹(沟槽状)的体积的平均值。作为优选的技术方案，s取1000次。

2-3.设定试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取角度偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_2,i。

步骤2-2和2-3中插拔试验的过程如下：

(1)取一对未经使用的插接件(接插件母端和接插件公端)检查其是否完好；将接插件公端9、接插件母端8分别安装在公端固定器10、母端安装块14上。

(2)角度偏移舵机11转动，使得插接件公端轴线与插接件母端轴线之间的夹角达到试验角度偏移量。之后，横向偏移伺服电机17转动，使得插接件公端的外端与插接件母端的外端之间的偏移量达到试验横向偏移量

(3)电动滑台4驱动滑动架2以试验插拔速度移动，使得插接件公端***插接件母端，直到插拔力传感器7检测到的压力值达到试验插拔力后，电动滑台4停止运动。

(4)电动滑台4驱动滑移座移动，使得接插件公端与接插件母端分离。

(5)按照试验插拔次数重复执行步骤(3)和(4)(即重复执行s次)。之后，进入步骤(6)。

(6)通过表面形貌扫描仪扫描接插件公端，得到接插件公端扫描图；在接插件公端扫描图上测量出接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度、长度和深度；通过宽度、长度和深度求出各磨痕的体积；并对各磨痕的体积求取平均值，得到磨痕平均体积。

步骤三、建立磨痕平均体积的衍化模型。

3-1.建立n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(1)所示；建立n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(2)所示；

式(1)、(2)中，i＝0,1,…,n；s₀是试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的痕迹的体积均值；

M为接插件的极限插拔次数，其值设为10⁶。

为第i个横向偏移加速因子，

为第i个角度偏移加速因子，为方程的待求量。

3-2.分别求解n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程即式(1)，得到

分别求解n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程即式(2)，得到

将

作为纵坐标，δ₀,δ₁,...,δ_n作为横坐标，绘制横向偏移加速因子离散点图；将作为纵坐标，θ₀,θ₁,...,θ_n作为横坐标，绘制角度偏移加速因子离散点图。

3-3.分别拟合横向偏移加速因子离散点图、角度偏移加速因子离散点图，得到横向偏移目标函数

角度偏移目标函数

γ、β为拟合中确定的横向偏移影响因子、角度偏移影响因子；δ为横向偏移量，θ为角度偏移量，均为函数的自变量。δ_m、θ_m分别为被测接插件的最高使用允许横向偏移量、允许最大角度偏移量，具体由不同型号的接插件具体确定，本实验中取0.05mm和1.5°。

步骤四、建立被测接插件在试验横向偏移量为加速条件时对应的磨痕衍化函数

建立被测接插件在试验角度偏移量为加速条件时对应的角度偏移条件下磨痕衍化函数

两个磨痕衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数；

为将δ₀作为自变量代入横向偏移目标函数

时得到的横向偏移加速因子；

为将θ₀作为自变量代入角度偏移目标函数

时得到的角度偏移加速因子。

两个磨痕衍化函数分别体现在横向偏移加速条件、角度偏移加速条件下，被测接插件磨损情况的衍化特点；因此能够根据衍化函数，探究对于多插针类型的接插件中插针磨损情况与插针运动工况之间的关系，能够为插针的可靠性检测提供技术支持。

步骤五、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数。

5-1.设定因素集U＝{横向偏移，角度偏移}，评判集V＝{优、良、中、差}。

5-2.根据磨痕平均体积随横向偏移量、角度偏移量的变化情况，建立磨痕平均体积的隶属度函数A₁(x)如式(3)所示，其服从正态分布；

式(3)中，a₁为隶属度影响因子；a₁＝0.812，其值根据磨痕平均体积的衍化趋势选定，选定方法属于现有技术在此不作赘述。

5-3.将步骤2-3中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得横向偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄。建立横向偏移隶属矩阵

5-4.将步骤2-4中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得角度偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄。建立角度偏移隶属矩阵

5-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)，其值通过人为设定得到，具体范围通过对接插件连接器可靠性的要求程度确定，本发明取(0.5，0.3，0.1，0.1)。

计算横向偏移综合评判特征值

计算角度偏移综合评判特征值

其中，符号

表示模糊逻辑算子，它用来代表两个模糊矩阵的相乘，与线性代数中的矩阵乘积极为相似，只是将普通矩阵乘运算中对应元素间相乘用取小运算来代替，而元素间相加用取大来代替。

5-6.根据横向偏移综合评判特征值c和角度偏移综合评判特征值c'选取最准确的衍化模型。取c与c'中的最大值对应的那个条件作为最优加速条件。取最优加速条件对应的磨痕衍化函数作为最准确的衍化模型。

根据衍化模型确定被测接插件在不同插拔次数下，产生的磨痕平均体积，从而在被测接插件参数不满足使用条件时能够及时进行更换。具体为：将插拔次数代入最优加速条件对应的磨痕衍化函数，得到正常插拔情况下该插拔次数下的磨痕平均体积。并根据磨痕衍化函数，得到插接件磨损程度与插拔次数的关系曲线。

Claims (10)

1.一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：步骤一、建立试验横向偏移量参数集δ＝{δ₀,δ₁,...,δ_n}、试验角度偏移量参数集θ＝{θ₀,θ₁,...,θ_n}；设定试验插拔速度为v₀和试验插拔力为F₀；其中，δ₀＜δ₁＜...＜δ_n，θ₀＜θ₁＜...＜θ_n；

步骤二、进行模型确立试验；

2-1.记录试验次数为i，i＝0,1,2,…,n，依次执行步骤2-2和2-3；

2-2.设定试验横向偏移量为δ_i，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取横向偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_1,i；试验横向偏移量为δ_i表示插拔试验时插接件公端和插接件母端中心轴线的间距为δ_i；

2-3.设定试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ_i，试验插拔速度为v₀，试验插拔次数为s，进行插拔试验，获取角度偏移条件下的第i个磨痕平均体积s_2,i；试验角度偏移量为θ_i表示插拔试验时插接件公端和插接件母端中心轴线的夹角为θ_i；

步骤三、建立磨痕平均体积的衍化模型；

3-1.建立n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(1)所示；建立n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程如式(2)所示；

式(1)、(2)中，i＝0,1,…,n；s₀表示插接件基础磨损体积；

M为接插件的极限插拔次数；

为第i个横向偏移加速因子，

为第i个角度偏移加速因子；

3-2.分别求解n+1条横向偏移条件下的磨痕平均体积方程，得到

分别求解n+1条角度偏移条件下的磨痕平均体积方程，得到

将

作为纵坐标，δ₀,δ₁,...,δ_n作为横坐标，绘制横向偏移加速因子离散点图；将

作为纵坐标，θ₀,θ₁,...,θ_n作为横坐标，绘制角度偏移加速因子离散点图；

3-3.分别拟合横向偏移加速因子离散点图、角度偏移加速因子离散点图，得到横向偏移目标函数

角度偏移目标函数

γ、β为拟合中确定的横向偏移影响因子、角度偏移影响因子；δ为横向偏移量，θ为角度偏移量，均为函数的自变量；δ_m、θ_m分别为被测接插件的允许最大横向偏移量、允许最大角度偏移量；

步骤四、建立被测接插件在横向偏移加速条件下的磨痕衍化函数

建立被测接插件在角度偏移加速条件下的磨痕衍化函数

两个磨痕衍化函数中，m为自变量，代表插拔次数；

为将δ₀作为自变量代入横向偏移目标函数

时得到的横向偏移加速因子；

为将θ₀作为自变量代入角度偏移目标函数

时得到的角度偏移加速因子；

步骤五、通过模糊决策选定最终使用的加速条件和衍化函数；

5-1.设定因素集U＝{横向偏移，角度偏移}，评判集V＝{优、良、中、差}；

5-2.建立磨痕平均体积的隶属度函数A₁(x)如式(3)所示，其服从正态分布；

式(3)中，a₁为隶属度影响因子；

5-3.将步骤2-3中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得横向偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₁₁，r₁₂，r₁₃，r₁₄；建立横向偏移隶属矩阵

5-4.将步骤2-4中获得的n+1个磨痕平均体积分别代入作为自变量x代入式(3)，获得角度偏移加速条件下的n+1个隶属度大小，将该n+1个隶属度大小根据数值大小从大到小分为“优”、“良”、“中”、“差”四组；计算该n+1个隶属度大小中“优”、“良”、“中”、“差”各自所占的比例r₂₁，r₂₂，r₂₃，r₂₄；建立角度偏移隶属矩阵

5-5.建立因素分配权重矩阵为B＝(b₁,b₂,b₃,b₄)；计算横向偏移综合评判特征值

计算角度偏移综合评判特征值

其中，符号

表示模糊逻辑算子；

5-6.取c与c'中的最大值对应的那个条件作为最优加速条件；取最优加速条件对应的磨痕衍化函数作为最准确的衍化模型；之后，使用衍化模型获得插接件关于插拔次数的磨损衍化曲线。

2.根据权利要求1所述的一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：v₀取标准插拔速度，其值的获取方法为：工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***速度的平均值；***速度根据插接行程除以***时间得到；插接行程为接插件公端、接插件母端从接触到插紧的相对位移量；F₀为工作人员在标准工况下对接插件公端与接插件母端进行50次插拔时，***力的平均值；***力的检测方法为：工作人员在插接时，一手持接插件公端，另一手持压力传感器；压力传感器固定在接插件母端；然后进行插接；插接过程中压力传感器检测到的峰值即为***力。

3.根据权利要求1所述的一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：步骤2-2和2-3中插拔试验的过程如下：

(1)取一对完好的插接件；

(2)在试验条件下进行插接件公端和插接件母端的重复插拔；

(3)通过表面形貌扫描仪扫描接插件公端，得到接插件公端扫描图；在接插件公端扫描图上测量出接插件公端的所有插针上各磨痕的宽度、长度和深度；通过宽度、长度和深度求出各磨痕的体积；并对各磨痕的体积求取平均值，得到磨痕平均体积。

4.根据权利要求1所述的一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：插接件基础磨损体积表示试验横向偏移量为δ₀，试验角度偏移量为θ₀，试验插拔速度为v₀的条件下插拔50次后，被测接插件公端上插针被磨出的各痕迹的体积均值。

5.根据权利要求1所述的一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：δ_m、θ_m分别取0.05mm、1.5°。

6.根据权利要求1所述的一种机器人电连接器单插针磨损衍化情况测试方法，其特征在于：步骤5-5中的b₁,b₂,b₃,b₄分别取0.5，0.3，0.1，0.1。

7.一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，包括安装底板、纵向导轨、母端安装组件、公端安装组件和电动滑台；其特征在于：所述的母端安装组件包括固定台座、母端固定架、插拔力传感器和母端安装块；纵向导轨固定在安装底板上；固定台座与纵向导轨固定；母端固定架固定在固定台座上；插拔力传感器的一端与母端固定架的顶端固定，另一端与母端安装块固定；所述的公端安装组件包括滑动架、公端固定器、角度偏移舵机、角度偏移安装座和横向偏移机构；滑动架与纵向导轨构成滑动副；滑动架由电动滑台驱动；角度偏移安装座通过横向偏移机构安装在滑动架上；角度偏移舵机安装在角度偏移安装座上；所述的公端固定器固定在角度偏移舵机的输出轴上；公端固定器与母端安装块等高设置。

8.根据权利要求7所述的一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，其特征在于：所述的横向偏移机构包括横向偏移伺服电机、横移导轨、横移丝杠和横移光栅尺；所述的滑动架上固定有横移导轨，且支承有横移丝杠；横移导轨与纵向导轨垂直；角度偏移安装座与横移导轨构成滑动副，且与横移丝杠构成螺旋副；横移丝杠由横向偏移伺服电机驱动；横移光栅尺内的标尺光栅与滑动架固定，光栅读数头与角度偏移安装座固定。

9.根据权利要求7所述的一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，其特征在于：所述的角度偏移舵机上安装有角度偏移编码器。

10.根据权利要求7所述的一种机器人接插件磨损衍化情况加速测试装置，其特征在于：所述的公端固定器包括接插件公端上端盖和接插件公端下端盖；接插件公端上端盖与接插件公端下端盖上下设置且通过螺栓固定，相对侧面开设有位置对应的插针安置槽。

Images