电子式拉力试验机测控系统设计与研究

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拉力试验机是通过拉伸试验来检测金属材料、非金属材料的强度、刚度、弹性、塑性等机械性能的基本设备之一,拉力试验机所测定的试验数据是从事工程设计和保证产品安全工作的依据。没有精确的试验数据,在生产中可能造成材料浪费,甚至造成严重的质量事故。   拉力试验机由机械部分、数据采集部分、伺服驱动部分、数据处理部分等方面组成。提高数据采集的精度、速度,控制拉力试验机横梁移动的范围和稳定度,扩大系统的自动化程度,是拉力试验机研究的主要方向。本课题根据合作企业要求,设计了一套拉力试验机测控系统,将数据采集技术、交流伺服驱动技术、计算机控制技术相结合,利用单片机硬件电路和相应测量控制软件,实现了拉力试验机的拉伸功能试验。   本文首先介绍了拉力试验机的系统构成,接着对拉力试验机的功能进行理论分析。在负荷测量中,系统使用应变电桥传感器,采集的信号线性好、分辨率高、响应快。在变形测量中,使用传统的电子引伸计,噪音小、增益高、抗干扰能力强。在位移测量中,使用新型的光电编码器,结构轻巧,测量可靠,可以测量试样夹具位移的全过程。在电气控制中,使用松下电机伺服驱动器,速度范围大,稳定度高。   控制系统的核心是单片机技术。一方面,通过单片机采集试样的载荷、变形及夹具的位移,并控制拉力试验机横梁上下移动的速度;另一方面,单片机将采集的数据送上位计算机处理,绘制载荷-变形曲线,并接受上位计算机的命令,控制伺服电机运动。本课题单片机测控系统有如下几个特点:   1、采用两片24位A/D转换芯片CS5530_F1,分别采集试样的载荷力和变形量,响应速度快,分辨率小,精度高。   2、利用屏蔽层接地、地线加粗等接地抗干扰技术,使采集的数据误差小、可靠性高。   3、采用数字式交流伺服控制系统,调速范围宽、系统稳定性好、自动化程度高。   4、系统具有安全保护措施,行程超过范围后能够自动停机。   5、数据记录、数据传输、数据处理、数据曲线绘制全部由软件自动完成,试验效率高、操作界面友好。   该系统已经用于实际工程,得到生产厂家的认可,并获得了良好效果。
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