在各類材料的產品質量檢驗,生產過程質量控制,材料科學研究和教學試驗中都必須應用試驗機來進行力學性能測試。隨著計算機技術的飛速發展,力學性能的自動測試已成為體現測試技術現代化的重要標志。目前,我國約有數萬臺國產及進口的各類試驗機,其中大部分試驗機因不具備電測能力而處于癱瘓狀態,因此對試驗機的改造勢在必行。鑒于此情況,我們對電液式萬能試驗機的計算機測試系統進行了改進,實現對試驗數據的自動采集,處理及對試驗機的自動控制功能等。
電液式萬能試驗機計算機測控系統
1、工作原理概述
萬能試驗機的電液控制系統輸入信號”。,此信號是根據試驗要求在時間坐標上輸出某種波形的電壓量,經控制放大器將電壓量放大并轉換成電流△Jr 后輸入電液控制閥,使電液控制閥輸出相應的流量AQ 或壓力△p,控制液壓缸使活塞帶動試件按輸入的信號運動,負載運動時它的被控量,如位移,力,變形,加速度等,由檢測元件檢測并轉換成電量u2,這一電量由計算機測控系統處理,一方面用來顯示,保存和數據處理,另一方面與原信號u。進行比較,直到被控制量u2 與輸入量u,相等為止,從而實現整個過程的閉環控制。
2 測控系統
電液式萬能試驗機計算機測控系統主要實現以下功能:對檢測元件的信號進行采集放大及A/D 轉換;轉換后的數字信號輸入計算機,進行顯示分析保存,測試系統的控制算法對試驗機的控制給出控制信號;控制信號進行D/A 轉換,輸出給控制放大器,使整個系統完成閉環控制。
(1)硬件部分
本系統硬件主要由計算機,打印機,A/D 轉換器,D/A 轉換器,檢測元件及外圍電路組成,由于電液式試驗機本身具備完整的電測能力并配置具有一定功能的數據自動處理裝置,因此在硬件上無需較大改進,我們只在傳感器上做了些改進,采用光柵式的引伸計和位移傳感器,輸出的數字信號通過串行通訊接口直接輸入計算機,這樣既提高了精度也提高了準確度。
(2)軟件部分
軟件部分是對電液式萬能試驗機測控系統改進的 重點,我們根據GB228—87《金屬材料拉伸試驗法》, GB232—87《金屬彎曲試驗法》,GB7314—87《金屬 壓縮試驗方法》等相關標準,采用了模塊化設計方法, 運用面向對象程序設計語言VisualC++6。0 對測控軟件進行重新編寫。
①參數設定模塊。A。傳感器參數的設定:由于各傳感器出廠時設計參數不一,若直接用于測試則采集的數據無信任度,另外根據國家有關規定,傳感器需定期檢測標定,因此我們將檔位選擇,標定值設定及標定算法集成CSign,與其他模塊相銜接構成相應的標定界面,共同完成標定功能。操作時只需在標定界面中輸入有關數據,點擊參數即可完成;B。試驗類型的設定:萬能試驗機可實現拉伸,彎曲,壓縮三種試驗方式,試驗前軟件會給出對話框提示選擇試驗類型;C。試驗參數的設定:不同的試驗有不同的試驗參數,如采集速率,應變片靈敏系數等需在試驗前設定。我們給出一定的參考值供用戶選擇,同時用戶也可以對這些參數自行設定。
②數據采集模塊。數據采集模塊負責與硬件部分通信,實現信號輸入/輸出操作。根據硬件系統的特點,本模塊采用串行通信方式在后臺進行I/O 操作,我們運用動態鏈接庫技術創建了DLL 文件CommDLL,最后利用Vc+AppWizard 將CommDLL 添加到由其他模塊組成的主工程中,在主工程中實現對CommDLL。dll 的調用,以完成數據采集功能。其工作原理如下: 當它收到主程序開始采樣的請求后,便創建兩個線程: 采集線程和消息線程。采集線程負責將采集數據寫到主程序提交的內存;而消息線程由多媒體定時器控制即每隔一段時間多媒體定時器就調用一次此線程,此線程負責給主程序發送數據處理消息。當主程序接收到此消息后,便從它提交內存中讀取數據并進行數據處理。此處需要注意的是采樣線程和消息線程在讀寫應用程序提交的內存時要保持同步(如當采集線程正在向內存進行操作時消息線程就不能對此段內存進行讀操作,否則就可能導致讀寫錯誤)。保持線程同步的方法很多,如互斥量(Mutex),信號量(Semaphore)和事件(Event)。我們使用了事件方式。DLL 可以實現應用程序共享代碼和資源,從而極大地提高了應用程序的編寫效率和執行效率,也有利于我們對此軟件的升級維護。
③數據處理模塊。數據處理主要包括兩部分:第一,對數據采集的數據實時顯示,如示值,力值——時間曲線,力值——位移曲線等,此外還需對試驗結果進行分析,自動計算應力,伸長率,確定屈服點等;第二,試驗機具有等速率負荷控制,等速率變形控制和位移控制三種控制方式。本軟件可完成在試驗過程中控制方式的自動切換,保證試驗曲線和數據的完整性,在這點上主要考慮用數字比較器,即將力控制,位移控制,變形控制三種方式PID 過程調節的三組數學模型。數字比較器將從采集的位移速率(變形速率,力加載速率)與設定的相應速率進行比較,其差量根據與硬件預先制定的協議串行輸出,通過D/A 轉換等按一定寬度的脈沖給功率放大器,控制液壓比例閥動作,從而高精度推動活塞按設定條件工作。
④結果輸出模塊。結果輸出模塊主要實現打印,數據庫存儲功能,其中數據庫部分除了基本的查詢,刪除,修改等基本操作外,還配置了歷史曲線分析功能,用戶可以過去的試驗記錄進行重新自動或手動分析,此外考慮到與企業Intranet 聯接,我們還在設置了 網絡接口,便于企業網的全局管理。
⑤各模塊聚合。將各模塊集成主程序,則本軟件完成。經過調試運行后,本測控系統已得到良好運用。
3、結論
我們改進了計算機測控系統后,試驗機的試驗速度,試驗精度和先進程度都得到了提高,并且實現了試驗過程的全自動化。操作簡便,人機界面友好,能回放曲線和試驗結果,整個改造的各項性能指標達到了較先進的水平且實用性強,同時該系統與帶微機自動采集系統的新試驗機從性價比上講,前者遠遠高于后者,老機新用,可節約大量資金,在生產,科研,教學上有著良好的應用前景。
來源：天氏庫力 發布日期
2018-11-22 瀏覽：
