彈簧扭轉(zhuǎn)試驗機

QX-L600微機控制扭轉(zhuǎn)試驗機

一、使用范圍

該機針對各種材料進行扭矩、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與高精度減速機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，其精度達到0.02%，靈敏度高，整個系統(tǒng)均達到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等標準進行扭矩、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）是試驗機的關(guān)鍵，直接關(guān)系到試驗機的功能、可靠性、應(yīng)用范圍和準確度；

本試驗機是扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角及閉環(huán)試驗機測量與控制系統(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，在產(chǎn)品的可靠性、*性、可擴展性等方面達到*水平。

公司生產(chǎn)的微機控制電子扭轉(zhuǎn)試驗機采用微機控制并結(jié)合*電子控制技術(shù)，實行標準化、單元化設(shè)計，具有控制準確、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                         負荷測量：選用FS0.02%高精度負荷扭矩傳感器。

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)換及單片機和電腦控制系統(tǒng)松下全數(shù)字式交流伺服電機，連接減速機，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。并可按用戶要求擴展軟件?？蓾M足GB、ASTM、DIN、JIS等標準要求。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，橫坐標和縱坐標自動換檔。

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)用戶需要進行參數(shù)處理。

d. 控制單元：控制系統(tǒng)是的計算機軟硬件技術(shù)，結(jié)合的半導體技術(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.微機系統(tǒng)：采用微機完成整機試驗的設(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；配有試驗機企想中文版智能測試軟件包，可根據(jù)國家標準、標準或用戶提供的標準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)負荷大小自動切換到適當?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)示值的準確標定；

g.測試過程：試驗過程及測量、顯示、分析等均由微機完成；

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（標準格式）：

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行編程和打?。?span lang="EN-US">

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

p.限位保護：具有程控和機械兩級保護；

q.過載保護：當負載超過額定值的10%時停機；

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

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)進行過壓、過流、超溫等檢查，出現(xiàn)異常情況即刻停機；

t.一機多用：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)一機多用；采樣速率達100次/s；

u.可實現(xiàn)主機和微機而獨立操作；

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。從而使試驗機結(jié)果符合科學、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；達到50萬細分代碼，優(yōu)于分檔方式的六檔放大，達到*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）細分代碼達到無分檔方式當今高水平。

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擾，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、人機對話新穎，簡潔，通俗易懂，*達到“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標準圖示操作。試驗數(shù)據(jù)及試驗曲線動態(tài)顯示，試驗數(shù)據(jù)可以進行任意刪加，對曲線操作更加簡便、輕松，隨時隨地都可以進行曲線遍歷、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、標準化、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)一個試驗標準，此模塊中集成了多個試驗標準，能夠滿足GB、ASTM、ISO、DIN、BS等國內(nèi)、國外標準，標準可互換。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)新的試驗標準，添加新的試驗方法進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分化：

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

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，使軟件的擴展能力大大增強；

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)一的格式存取；

四、可靠性

         該機的準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)試人員只負責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擴張能力大大增強。