電子式拉力試驗機測控系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、拉力試驗機是通過拉伸試驗來檢測金屬材料、非金屬材料的強度、剛度、彈性、塑性等機械性能的基本設(shè)備之一，拉力試驗機所測定的試驗數(shù)據(jù)是從事工程設(shè)計和保證產(chǎn)品安全工作的依據(jù)。沒有精確的試驗數(shù)據(jù)，在生產(chǎn)中可能造成材料浪費，甚至造成嚴重的質(zhì)量事故。
　　 拉力試驗機由機械部分、數(shù)據(jù)采集部分、伺服驅(qū)動部分、數(shù)據(jù)處理部分等方面組成。提高數(shù)據(jù)采集的精度、速度，控制拉力試驗機橫梁移動的范圍和穩(wěn)定度，擴大系統(tǒng)的自動化程度，是拉力試驗機研究的主要方向。

2、本課題根據(jù)合作企業(yè)要求，設(shè)計了一套拉力試驗機測控系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)采集技術(shù)、交流伺服驅(qū)動技術(shù)、計算機控制技術(shù)相結(jié)合，利用單片機硬件電路和相應(yīng)測量控制軟件，實現(xiàn)了拉力試驗機的拉伸功能試驗。
　　 本文首先介紹了拉力試驗機的系統(tǒng)構(gòu)成，接著對拉力試驗機的功能進行理論分析。在負荷測量中，系統(tǒng)使用應(yīng)變電橋傳感器，采集的信號線性好、分辨率高、響應(yīng)快。在變形測量中，使用傳統(tǒng)的電子引伸計，噪音小、增益高、抗干擾能力強。在位移測量中，使用新型的光電編碼

3、器，結(jié)構(gòu)輕巧，測量可靠，可以測量試樣夾具位移的全過程。在電氣控制中，使用松下電機伺服驅(qū)動器，速度范圍大，穩(wěn)定度高。
　　 控制系統(tǒng)的核心是單片機技術(shù)。一方面，通過單片機采集試樣的載荷、變形及夾具的位移，并控制拉力試驗機橫梁上下移動的速度；另一方面，單片機將采集的數(shù)據(jù)送上位計算機處理，繪制載荷-變形曲線，并接受上位計算機的命令，控制伺服電機運動。本課題單片機測控系統(tǒng)有如下幾個特點：
　　 1、采用兩片24位A/D轉(zhuǎn)換芯片C

4、S5530_F1，分別采集試樣的載荷力和變形量，響應(yīng)速度快，分辨率小，精度高。
　　 2、利用屏蔽層接地、地線加粗等接地抗干擾技術(shù)，使采集的數(shù)據(jù)誤差小、可靠性高。
　　 3、采用數(shù)字式交流伺服控制系統(tǒng)，調(diào)速范圍寬、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、自動化程度高。
　　 4、系統(tǒng)具有安全保護措施，行程超過范圍后能夠自動停機。
　　 5、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)曲線繪制全部由軟件自動完成，試驗效率高、操作界面友好。