落球测试装置及测试方法与流程

1.本发明属于自动化设备技术领域，特别是涉及一种落球测试装置和落球测试方法。


背景技术：

2.落球测试也叫跌落测试，是一种将规定重量的测试球从规定跌落高度上自由跌落在产品上，对产品进行冲击，以此检查产品各方面性能的一种测试方法，此方法一般用于测试塑料及玻璃等产品，特别是在大屏智能手机非常普及的当下，手机屏幕的耐冲击测试也是至关重要的；
3.现有技术中的落球测试机都是采用人工上料，人工调节高度的方式，测试速率不高，另外现有的测试，为了防止测试球回弹二次冲击，都是用一根绳子拴住测试球，通过人工拖拽的方式防止测试球回弹，容易失误且测试效率低下。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供一种落球测试装置，通过自动化装置防止测试球二次撞击待测物，保证测试准确性。
5.为解决上述技术问题，本发明的采用的一个技术方案如下：
6.一种落球测试装置，包括能够抓取或松开测试球的夹爪，所述测试球的下落路径上设有用于防止所述测试球撞击后回弹的防回落机构；
7.所述防回落机构包括能够沿z轴运动的托盘，所述托盘位于所述待测物的上方，且所述托盘具穿口，所述测试球落下时其下端能够穿过所述穿口撞击所述待测物。
8.进一步地说，所述夹爪以及所述托盘皆通过直线滑轨安装于大理石基座(22)，通过所述直线滑轨构成沿z轴方向的往复运动，所述托盘位于所述夹爪的下方。
9.进一步地说，所述穿口的口部设有垫块，且所述垫块与所述测试球接触的部位为与所述测试球相匹配的弧面。
10.进一步地说，落下的所述测试球撞击所述待测物时，所述测试球与所述穿口的距离为1.5
‑
3mm。
11.进一步地说，落下的所述测试球撞击所述待测物时，所述测试球与所述穿口的距离为2mm。
12.进一步地说，还设有检测所述测试球位置的传感器；
13.所述传感器包括设于所述夹爪位置的第一传感器(42)；
14.或者，所述传感器包括所述第一传感器(42)以及设于所述托盘位置的第二传感器。
15.本发明还提供一种落球测试方法，其采用权利要求1至6中任一落球测试装置，在所述测试球落下撞击所述待测物后反弹时，所述托盘上升以托住所述测试球，从而防止所述测试球对所述待测物形成二次撞击。
16.进一步地说，所述夹爪的位置设有第一传感器，所述测试球的落下的起始时间通过所述第一传感器获取。
17.进一步地说，所述托盘上升的起始时间通过计算所述测试球的落下时间获取，所述测试球落下并撞击到所述待测物所需时间的计算公式为：
[0018][0019]
其中，h为所述测试球的下落高度，g＝9.8m/s2。
[0020]
进一步地说，所述托盘上升的距离≤所述测试球回弹的高度。
[0021]
本发明的有益效果：
[0022]
本测试装置通过防回落机构，能够进行自动化的测试，并且还设有防二次回弹的防回弹机构，能够精确快速的进行落球测试(跌落测试)。
[0023]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0024]
图1是本发明中落球测试装置的整体结构示意图；
[0025]
图2是本发明中落球测试装置中夹爪和防回落机构的结构示意图；
[0026]
图3是本发明中防回落机构的结构示意图；
[0027]
图4是本发明中测试小球装夹及落下示意图；
[0028]
图5是本发明中测试小球撞击待测物时的示意图；
[0029]
图6是本发明中测试小球撞击回弹后防回落机构将其托住时的示意图；
[0030]
附图中各部分标记如下：
[0031]
测试球1；
[0032]
夹爪2、直线滑轨21、大理石基座22、丝杆组件23、u型直线电机24；
[0033]
载台3、托盘41、穿口411、托板412、第一传感器42；
[0034]
防回落机构4、检测相机5；
[0035]
待测物9。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0037]
实施例：
[0038]
一种落球测试装置，如图1所示：包括能够抓取或松开测试球1的夹爪2，所述夹爪能够沿z轴方向往复运动，以调节落球的高度，所述测试球下落的路径上设有用于防止所述测试球撞击后回弹的防回落机构4，所述防回落机构能够在所述测试球撞击后弹起时托住所述测试球，以防止其二次撞击待测物。
[0039]
如图1和图2所示：装夹待测物9的载台3位于所述测试球的下方，所述载台和/或所述夹爪能够沿x轴和/或y轴方向运动，所述防回落机构位于所述待测物与所述夹爪之间；
[0040]
本实施例中，x轴的运动是通过所述夹爪的运动实现的，而y轴的运动是通过所述载台的运动实现的；
[0041]
更详细的说，x轴和y轴的直线运动都是通过直线导轨实现，并且皆单独设有驱动其运动的驱动件，可以理解的是，本实施例的这种组合方式只是一种实施例而已，其本质是通过x轴和y轴的运动调整落球的位置，以使其能够落在(待测物上)指定的点，而x轴和y轴的运动方式还包括了上述的多种组合方式。
[0042]
如图2和图3所示：所述防回落机构包括能够沿z轴运动的托盘41，所述托盘位于所述待测物的上方，且所述托盘具穿口411，所述测试球落下时其下端能够穿过所述穿口撞击所述待测物；本实施中，所述托盘是由两个托板412组成，两个所述托板皆具有圆弧开口。
[0043]
另外，所述穿口的口部还设有垫块，且所述垫块与所述测试球接触的部位为与所述测试球相匹配的弧面，本实施例中，所述垫块为pu材质，其硬度为50
°
，非金属材质能够减少对测试球的磨损，也能够防止两者异常撞击的时候造成的损坏，并且同时具有较高的硬度和刚性。
[0044]
本实施例为了保证落球下落位置的精度，所述夹爪以及所述托盘皆通过直线滑轨21安装于大理石基座22，所述大理石基座能够提供更好的刚性，两者通过同一组直线滑轨构成沿z轴方向的往复运动，具有较好的位置精度，所述托盘位于所述夹爪的下方，两者都设有独立的驱动件，所述夹爪通过丝杆组件23驱动，所述托盘通过u型直线电机24驱动。
[0045]
本装置还设有检测所述测试球位置的传感器，通过传感器检测测试求的位置，从而控制各部件的运动，传感器有两种设置方式：
[0046]
1、所述传感器包括设于所述夹爪位置的第一传感器42以及设于所述托盘位置的第二传感器；
[0047]
2、所述传感器包括设于所述夹爪位置的第一传感器42；
[0048]
第一种方式很好理解，通过第一传感器检测测试球下落，通过第二传感器检测测试球进入落点，然后所述防回落机构动作，托住撞击后回弹的所述测试球，防止形成二次撞击；
[0049]
本实施例优选采用的是第二种防止，只通过第一传感器监测所述测试球下落的时间，也就是其离开所述夹爪的时间，通过计算的方式得到其撞击的时间，本实施例中所述第一传感器为对射型光电传感器，其通过设于所述夹爪的通孔25感应所述测试球；
[0050]
所述测试球下落所需时间的计算公式为：
[0051][0052]
其中，h为下落高度，g＝9.8m/s2；
[0053]
设测试高度为10cm，根据上述公式可得所述测试球的下落到撞击的时间为0.14s；
[0054]
本装置如图1所示，还设有检测相机5，所述检测相机能够调节其镜头的位置对准所述待测物，以获取所述待测物的撞击状态，更详细的说，就是如果撞击没有破碎持续测试，如果某点撞击破碎了，停止测试。
[0055]
另外，还设有高速相机(图未示出)，所述高速相机的镜头正对所述待测物以记录撞击过程，因为采用的是高速相机，能够将测试时破碎的状态记录下来，供回溯分析。
[0056]
本装置的具体测试步骤如图4到图6所示：
[0057]
如图4所示：首先将测试球1(本实施例采用的是亚克力球，重158g)装入夹爪2，此时夹爪是沿z轴运动到10cm高度(也就是测试球与待测物的距离为10cm)，将待测物9(本实施例中的待测物为手机玻璃面板)装入载台3，通过设置调整夹爪的x轴位置以及载台的y轴
位置，以使测试球能够落到制定点；
[0058]
此时，所述托盘是位于靠近所述待测物的位置的，具体如图5所示：，该位置为：落下的所述测试球撞击所述待测物时，所述测试球与所述穿口的距离l为1.5
‑
3mm，本实施例中，所述距离l为2mm；
[0059]
如图5到图6所示：所述夹爪松开，测试球下落撞击待测物，因为撞击时测试球与托盘是有间隙的，所以此时的托盘不会对撞击产生影响；
[0060]
通过所述第一传感器检测下落起始时间，根据上述公式可计算出测试球的下落到撞击的时间为0.14s，撞击后托盘上升，此时的落球也会因为反弹上升，当其二次上升到最高点再次下落时，能够由托盘托住(托住测试球时的所述距离l即为0)，以此实现防止二次撞击的功能。
[0061]
这里需要验证说明的是，测试球的二次上升 二次下落的时间其实是很短的，因此我们采用了只使用一个传感器通过计算的方式控制装置的运动，如果采用两个传感器，会需要更高精度更高灵敏度的传感器和驱动单元。
[0062]
我们通过测试可知测试球在10cm撞击测试时的回弹高度为1cm，采用上述公式能够计算得到测试球的二次跌落时间为0.045s；
[0063]
本装置中所述托盘由直线电机驱动向上运行1cm的时间为0.06s，而测试球撞击后回弹上升 二次下落的时间可近似的定为0.045*2＝0.09s，可知0.6<0.9，因此本装置的防回弹装置在理论上完全可以实施；并且本装置通过实际测试也是能够实施的。
[0064]
测试球撞击后，通过所述检测相机5获得所述待测物的状态，如果破碎了，停止测试，如果没有破碎，所述托盘上行(z轴上行)，将所述测试球送入所述夹爪2，重复落球测试；
[0065]
这里需要说明的是，落球测试的测试球高度并不是固定的，上述实施例列举的是10cm的高度，在实际测试时，是从高度x1(比如10cm)到高度x2(比如50cm)递增的，高度改变后的计算公式是一样的。
[0066]
另外，所述测试球撞击到反弹也是具有一定的时间间隔的，也就是说撞击会有个持续时间，该持续时间非常短，通过多次测试，该时间为0.015s，再加上这个时间，托盘上升的时间会更加充裕，足够上升至托住测试球了。
[0067]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于实施例记载的以及附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
[0068]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。