彈簧扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)

QX-L600微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)

一、使用范圍

該機(jī)針對各種材料進(jìn)行扭矩、扭力性能測試和分析研究，廣泛用于航天航空、石油化工、機(jī)械制造、車輛制造、電線電纜、塑料橡膠、陶瓷建材、金屬材料及制品等行業(yè)，是國內(nèi)*一家基于英國ARM公司32Bit-ARM微處理結(jié)構(gòu)，通過日本交流數(shù)字控制器控制伺服馬達(dá)與高精度減速機(jī)配合日本光電編碼器使試臺靜態(tài)轉(zhuǎn)動，試臺能以0~1000°/min速度運行（或根據(jù)實際情況另設(shè)）。在測力源上使用高精度扭矩傳感器，其精度達(dá)到0.02%，靈敏度高，整個系統(tǒng)均達(dá)到0.5級精度以上，有效測力范圍為大力值的1/500到100%；扭矩精度為示值的±1%以內(nèi)；扭角精度為示值的±1%以內(nèi)；轉(zhuǎn)角速度精度為示值的±1以內(nèi)；轉(zhuǎn)角測量精度為示值的±1以內(nèi)。

可根據(jù)GB、ISO、ASTM、JIS、DIN等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角、扭斷力、定轉(zhuǎn)數(shù)測扭矩、循環(huán)低周疲勞等力學(xué)試驗，可檢測出材料的扭矩-扭角、扭矩-時間、扭角-時間等相對應(yīng)的參數(shù)。

二、測量與控制系統(tǒng)簡介

測量與控制系統(tǒng)（硬件與軟件）是試驗機(jī)的關(guān)鍵，直接關(guān)系到試驗機(jī)的功能、可靠性、應(yīng)用范圍和準(zhǔn)確度；

本試驗機(jī)是扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角及閉環(huán)試驗機(jī)測量與控制系統(tǒng)，是企想儀器在原中國臺灣企想技術(shù)測量中心的基礎(chǔ)上推出的測量與控制系統(tǒng)，自從2005年開發(fā)以來，經(jīng)過2年的改進(jìn)，在產(chǎn)品的可靠性、*性、可擴(kuò)展性等方面達(dá)到*水平。

公司生產(chǎn)的微機(jī)控制電子扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)采用微機(jī)控制并結(jié)合*電子控制技術(shù)，實行標(biāo)準(zhǔn)化、單元化設(shè)計，具有控制準(zhǔn)確、測量精度高、配置靈活，可輕松實現(xiàn)附件互換，極易售后服務(wù)等特點。

a.測量系統(tǒng)

①                         負(fù)荷測量：選用FS0.02%高精度負(fù)荷扭矩傳感器。

②                         試樣變形測量：有三種方式：通過扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角或編碼器測量與控制，采用20位A/D轉(zhuǎn)換單片采集系統(tǒng)，以微機(jī)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)試樣的變形測量。

b.傳動控制系統(tǒng)：采用A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī)和電腦控制系統(tǒng)松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)，連接減速機(jī)，通過同步齒形帶帶動試臺轉(zhuǎn)動加荷，保證傳動效率高，噪音低、傳動平穩(wěn)，并保證速度精度在示值±1%。

c. 數(shù)據(jù)處理軟件包：控制系統(tǒng)軟件采用基于Windows 9x/NT/Me/2000/XP操作系統(tǒng)平臺，具有運行速度快、界面友好、操作簡單、可滿足不同材料的試驗方法的需要。滿足扭矩、扭力、轉(zhuǎn)角、扭角等測試要求。如有特殊要求，軟件可定做。并可按用戶要求擴(kuò)展軟件?？蓾M足GB、ASTM、DIN、JIS等標(biāo)準(zhǔn)要求。該軟件包有以下主要特點：

①     扭矩、轉(zhuǎn)角數(shù)度、轉(zhuǎn)角、扭角的同步測量和顯示。

②     試驗速度任意設(shè)定。

③     試驗曲線實時顯示，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)自動換檔。

④     可設(shè)置多個測力傳感器

⑤     可設(shè)置自動判斷斷裂與否和自動返回起始點與否?？稍O(shè)置定時間停止，定負(fù)荷停止，定變形停止，可設(shè)置斷裂判別條件。

⑥     可任意刪除已做過的某個試樣的數(shù)據(jù)。

⑦     可對曲線進(jìn)行任意縮放操作、打印，并在曲線上可選取參數(shù)點。

⑧     參數(shù)計算采用VB+SQL語言，可靠，方便。

⑨     可根據(jù)用戶需要進(jìn)行參數(shù)處理。

d. 控制單元：控制系統(tǒng)是的計算機(jī)軟硬件技術(shù)，結(jié)合的半導(dǎo)體技術(shù)，在測扭矩、測扭角、測轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角速度控制方面可靠、*、易操作、靈活。

e.微機(jī)系統(tǒng)：采用微機(jī)完成整機(jī)試驗的設(shè)定、工作狀態(tài)控制、數(shù)據(jù)采集、運算處理、顯示打印試驗結(jié)果等功能；配有試驗機(jī)企想中文版智能測試軟件包，可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或用戶提供的標(biāo)準(zhǔn)測量和判斷各種材料試驗的各種性能參數(shù)，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和處理；然后輸出各種要求格式的試驗報告和曲線圖樣。

三、性能特點

1.功能

a.自動清零：計算機(jī)接到試驗開始指令，測量系統(tǒng)便自動清零；

b.自動換檔：根據(jù)負(fù)荷大小自動切換到適當(dāng)?shù)牧砍?，以確保測量的精度；

d.自動存盤：試驗數(shù)據(jù)和實驗條件自動存盤，杜絕因突然斷電忘記存盤引起的數(shù)據(jù)丟失；

e.自動變速：試驗過程中橫梁速度可按預(yù)先設(shè)定的程序自動化，也可手動變化；

f.自動校驗：系統(tǒng)可自動實現(xiàn)示值的準(zhǔn)確標(biāo)定；

g.測試過程：試驗過程及測量、顯示、分析等均由微機(jī)完成；

h.顯示方式：數(shù)據(jù)和曲線隨試驗過程動態(tài)顯示；

i.結(jié)果再現(xiàn)：試驗結(jié)果可任意存取，可對數(shù)據(jù)曲線再分析；

j.曲線遍歷：試驗完成后，可用鼠標(biāo)找出試驗曲線逐點的扭矩和扭角數(shù)據(jù)，對求取各種材料的試驗數(shù)據(jù)方便實用；

k.結(jié)果對比：多個試驗特性曲線可用不同顏色疊加、再現(xiàn)、放大，呈現(xiàn)一組試樣的分析比較；

l.曲線選擇：可根據(jù)選擇扭矩-扭角、扭矩-時間、扭角-時間等曲線進(jìn)行顯示和打?。?span lang="EN-US">

m.批量試驗：對參數(shù)相同的試驗一次設(shè)定后可順次完成一批試樣的試驗；

n.試驗報告（標(biāo)準(zhǔn)格式）：

① 扭矩：大扭矩、斷裂扭矩、上屈服扭矩、下屈服扭矩、平均扭矩等；

② 扭角：大扭角、斷裂扭角、上屈服扭角、下屈服扭角、撓度、彈性模量等；

③ 比例：切變比例、試驗時間等；

也可按用戶要求的格式對試驗報告進(jìn)行編程和打??；

o.微調(diào)：配有微調(diào)功能用以實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的細(xì)微調(diào)整，在標(biāo)定校驗時方便實有；

p.限位保護(hù)：具有程控和機(jī)械兩級保護(hù)；

q.過載保護(hù)：當(dāng)負(fù)載超過額定值的10%時停機(jī)；

r.緊急停機(jī)：設(shè)有急停開關(guān)，用于緊急狀態(tài)切斷整機(jī)電源；

s.自動診斷：系統(tǒng)具有自動診斷功能，定時對測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行過壓、過流、超溫等檢查，出現(xiàn)異常情況即刻停機(jī)；

t.一機(jī)多用：通過配置不同規(guī)格的傳感器，連接系統(tǒng)測量軟件，實現(xiàn)一機(jī)多用；采樣速率達(dá)100次/s；

u.可實現(xiàn)主機(jī)和微機(jī)而獨立操作；

2.硬件

硬件系統(tǒng)采用美國集成電路，滿量程同一分辨率?？朔藗鹘y(tǒng)試驗機(jī)的分檔放大切換遲滯以及不同檔分辨率不同的弊端。加快了系統(tǒng)的采樣速率，提高了測控系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。從而使試驗機(jī)結(jié)果符合科學(xué)、保真輸出。

測試單元采用高速高分辨率高精度無分檔連續(xù)采集的AD轉(zhuǎn)換器；達(dá)到50萬細(xì)分代碼，優(yōu)于分檔方式的六檔放大，達(dá)到*水

    采用集成電路設(shè)計的高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測扭矩和測扭角的系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分檔式采集系統(tǒng)比較有以下優(yōu)點：

a  測量范圍寬：真正達(dá)到不分檔;傳統(tǒng)的分檔式采集系統(tǒng)由于受傳感器零點偏夾具座重量影響多只能達(dá)到五檔。

  b  連續(xù)性無間隙: 傳統(tǒng)的分檔式采集系統(tǒng)在換檔時由于各檔增益和電路失調(diào)參數(shù)差異導(dǎo)致?lián)Q檔誤差和換檔時間間隙，從而影響測試結(jié)果。

  c  可靠性，采用集成電路大大簡化電路，減少元件，提高了可靠性。

d  ±250000（2¹⁸）細(xì)分代碼達(dá)到無分檔方式當(dāng)今高水平。

e  三個模擬輸入通道是采用獨立的 “放大--AD轉(zhuǎn)換器” 電路，大大減少了小信號時的串?dāng)_，提高了穩(wěn)定性。

③測扭矩單元: 企想系統(tǒng)采用高速電路系統(tǒng)實現(xiàn)了光電編碼器的四象限采集，*解決了低速時抖動或方向改變造成的影響，而且使試驗機(jī)的大扭矩分辨率提高四倍。采用2000P/R光電編碼器，分辨率可達(dá)4um（雙光電編碼器方式）。

④速度控制（位置閉環(huán)）單元: 企想系統(tǒng)速度控制單元為全數(shù)字控制單元;

調(diào)速比為1:500000

精度調(diào)速范圍扭轉(zhuǎn)速度全程范圍內(nèi)可調(diào).

⑤其他：可實現(xiàn)扭矩、扭角位置保持和低周疲勞.

3.軟件

企想系統(tǒng)軟件采用Microsoft Visual Studio和英國ARM公司32Bit-ARM微處理結(jié)構(gòu)套裝軟件結(jié)合Microsoft Developer’s Network作為我們的SDK（即軟件開發(fā)工具箱）。軟件界面以VB、VBA為主體開發(fā)工具，使其具有高度智能化、人性化、人機(jī)對話新穎，簡潔，通俗易懂，*達(dá)到“傻瓜”操作的功效。內(nèi)嵌Access數(shù)據(jù)處理模塊，使數(shù)據(jù)處理更加方便、快捷、準(zhǔn)確。以Windows內(nèi)核驅(qū)動程序庫DLL技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集驅(qū)動，從而使采集精度高可達(dá)1ms。

a.全新Windows操作界面：

企想系統(tǒng)軟件支持Windows 9x/NT/Me/2000/XP等多種Windows操作系統(tǒng)，使用中（英）文雙語菜單及Windows標(biāo)準(zhǔn)圖示操作。試驗數(shù)據(jù)及試驗曲線動態(tài)顯示，試驗數(shù)據(jù)可以進(jìn)行任意刪加，對曲線操作更加簡便、輕松，隨時隨地都可以進(jìn)行曲線遍歷、疊加、分離、縮放、打印等操作。

b.多窗口數(shù)據(jù)顯示：

將扭矩和扭角數(shù)據(jù)分離成兩個窗口顯示，保證了扭角控制的準(zhǔn)確定位。即實現(xiàn)扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角速度四窗口顯示，并且具有峰值數(shù)據(jù)顯示窗口，這一特性方便了用戶在試驗過程中進(jìn)行變速控制。

c.多曲線模式數(shù)據(jù)跟蹤：實現(xiàn)了扭矩-扭角、扭矩-時間、扭角-時間等多種曲線跟蹤試驗數(shù)據(jù)。

d.數(shù)據(jù)處理模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、具有升級功能：

試驗數(shù)據(jù)可以被任意處理,數(shù)據(jù)模塊中任一處理方法名所對應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，一個方法名對應(yīng)一個試驗標(biāo)準(zhǔn)，此模塊中集成了多個試驗標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足GB、ASTM、ISO、DIN、BS等國內(nèi)、國外標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)可互換。試驗數(shù)據(jù)具有自動存儲功能，并且可以*保存。用戶也可根據(jù)新的試驗標(biāo)準(zhǔn)，添加新的試驗方法進(jìn)行軟件自升級或要求廠家提供新版本軟件。

e.校驗數(shù)據(jù)的軟件線性修正更加細(xì)分化：

扭矩、扭角自動進(jìn)行七檔校驗，模擬速度輸出二十檔校驗，從而保證精度不超差。機(jī)器標(biāo)定不需手動換檔，自動換檔一次標(biāo)定成功。

f.軟件自帶多種Windows工具及自管理附件：

從本軟件可直接調(diào)用計算器，網(wǎng)頁瀏覽器等操作系統(tǒng)附件，對軟件可進(jìn)行分級、*、終身等分類注冊，以方便不同人員的管理、操作。本軟件還具有防拷貝功能，以防止軟件被泄露、修改和非法拷貝。

主要特點

①大型程序的模塊化結(jié)構(gòu)，將采集、顯示、保存、曲線處理，與試驗數(shù)據(jù)處理、報告系統(tǒng)變?yōu)楠毩⒛K；

②試驗數(shù)據(jù)處理（參數(shù)計算）采用全原代碼直接執(zhí)行并且為BASIC結(jié)構(gòu)的網(wǎng)頁語言VBScript編程，便于增加和修改參數(shù)計算；

  　    ③報告采用*水晶報告制作系統(tǒng)；可視化的編程格式，可打印前屏幕預(yù)覽（模擬顯示），甚至可加入用戶LOGO。

④ MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫保存格式與軟件的擴(kuò)展能力；衡翼系統(tǒng)的核心就是基于ARM數(shù)據(jù)庫；

有以下優(yōu)點：

   g.數(shù)據(jù)處理可用結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL，使調(diào)試可靠并簡化；

h. 可與辦公軟件Office接口，使軟件的擴(kuò)展能力大大增強(qiáng)；

i. 使原始數(shù)據(jù)得以開放，用戶可通過數(shù)據(jù)庫查閱原始數(shù)據(jù)，便于材料研究；充分發(fā)揮測量數(shù)據(jù)的效能；

j. 兼容性，使各種類型用戶的數(shù)據(jù)，都能用統(tǒng)一的格式存?。?o:p>

四、可靠性

         該機(jī)的準(zhǔn)確性在電氣部分主要表現(xiàn)在硬件和軟件上；一般地說越復(fù)雜的系統(tǒng)可靠性越低，在保證功能的條件下盡量選擇高集成度、新技術(shù)的元件，減少元器件數(shù)量和焊點數(shù)。

      與其他廠家技術(shù)比較：（數(shù)字越小越好）

                        企想系統(tǒng)        其他廠家（少）      其他廠家（一般）

      焊點數(shù)               約500            >1000                 1500

      集成電路芯片數(shù)        約8             >15                   25

      分離元件（電阻電容等）  約70            >100                  200

          企想系統(tǒng)在軟件上比其他廠家軟件代碼大3倍以上，但由于采用了模塊化的軟件結(jié)構(gòu)、開發(fā)與調(diào)試分離的結(jié)構(gòu)，使企想系統(tǒng)早已擺脫了實驗室級產(chǎn)品水平；而這種結(jié)構(gòu)在國外同行中也僅在Instron和MTS的新試驗機(jī)中見到；具體地說，實驗室級產(chǎn)品就是主程序在不斷地修改其功能，每次調(diào)試時都需要重新修改主程序，無法使主程序成熟；企想系統(tǒng)使主程序與自動計算程序和報告文件分離（這兩部分經(jīng)常需要按用戶的要求修改），開發(fā)人員集中精力使主程序成熟，而不增加功能，而調(diào)試人員只負(fù)責(zé)修改自動計算程序和報告文件，并且由于企想系統(tǒng)基于MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫方式在數(shù)據(jù)處理方的優(yōu)勢發(fā)揮出來，是自動計算程序大大簡化，使用Crystal Reporter可視化地制作報告文件，簡單而可靠。

五、*性

1、在硬件設(shè)計上采用了21世紀(jì)的技術(shù)，使印制板級器件數(shù)減少3－10倍（與國內(nèi)外同行相比），理論可靠性提高5倍以上；

2、采用高速的處理器實現(xiàn)的直接數(shù)字控制驅(qū)動系統(tǒng)，使調(diào)速變比達(dá)到50萬倍，與高水平同步；

3、采用高速的處理器實現(xiàn)的光電編碼器四象限采集，解決了困擾國內(nèi)試驗機(jī)行業(yè)的難題；

4、模塊化的多級結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)，使軟件走出了國內(nèi)同行的實驗室級，達(dá)到產(chǎn)品級可靠性和兼容性；

5、模塊化＋SQL技術(shù)＋水晶報告＋數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使創(chuàng)建用戶定制報告及多報告十分方便，真正實現(xiàn)了為用戶服務(wù)的承諾；

6、MS-ACCESS 數(shù)據(jù)庫方式的數(shù)據(jù)保存格式，使用戶的試驗數(shù)據(jù)得以有效地發(fā)揮作用；并實現(xiàn)了與辦公軟件的接口，使M210擴(kuò)張能力大大增強(qiáng)。