彈簧扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)

QX-L600微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)

一、使用范圍

該機(jī)針對(duì)各種材料進(jìn)行扭矩、扭力性能測(cè)試和分析研究，廣泛用于航天航空、石油化工、機(jī)械制造、車(chē)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(guó)內(nèi)*一家基于英國(guó)ARM公司32Bit-ARM微處理結(jié)構(gòu)，通過(guò)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(tái)靜態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)，試臺(tái)能以0~1000°/min速度運(yùn)行（或根據(jù)實(shí)際情況另設(shè)）。在測(cè)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(gè)系統(tǒng)均達(dá)到0.5級(jí)精度以上，有效測(cè)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(cè)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(cè)扭矩、循環(huán)低周疲勞等力學(xué)試驗(yàn)，可檢測(cè)出材料的扭矩-扭角、扭矩-時(shí)間、扭角-時(shí)間等相對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

二、測(cè)量與控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

本試驗(yàn)機(jī)是扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角及閉環(huán)試驗(yàn)機(jī)測(cè)量與控制系統(tǒng)，是企想儀器在原中國(guó)臺(tái)灣企想技術(shù)測(cè)量中心的基礎(chǔ)上推出的測(cè)量與控制系統(tǒng)，自從2005年開(kāi)發(fā)以來(lái)，經(jīng)過(guò)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(yàn)機(jī)采用微機(jī)控制并結(jié)合*電子控制技術(shù)，實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化、單元化設(shè)計(jì)，具有控制準(zhǔn)確、測(cè)量精度高、配置靈活，可輕松實(shí)現(xiàn)附件互換，極易售后服務(wù)等特點(diǎn)。

a.測(cè)量系統(tǒng)

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

②                         試樣變形測(cè)量：有三種方式：通過(guò)扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角或編碼器測(cè)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(shí)現(xiàn)試樣的變形測(cè)量。

b.傳動(dòng)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(guò)同步齒形帶帶動(dòng)試臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)加荷，保證傳動(dòng)效率高，噪音低、傳動(dòng)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(tái)，具有運(yùn)行速度快、界面友好、操作簡(jiǎn)單、可滿足不同材料的試驗(yàn)方法的需要。滿足扭矩、扭力、轉(zhuǎn)角、扭角等測(cè)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(diǎn)：

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

②     試驗(yàn)速度任意設(shè)定。

③     試驗(yàn)曲線實(shí)時(shí)顯示，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)自動(dòng)換檔。

④     可設(shè)置多個(gè)測(cè)力傳感器

⑤     可設(shè)置自動(dòng)判斷斷裂與否和自動(dòng)返回起始點(diǎn)與否?？稍O(shè)置定時(shí)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(guò)的某個(gè)試樣的數(shù)據(jù)。

⑦     可對(duì)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(diǎn)。

⑧     參數(shù)計(jì)算采用VB+SQL語(yǔ)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(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，結(jié)合的半導(dǎo)體技術(shù)，在測(cè)扭矩、測(cè)扭角、測(cè)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(yàn)的設(shè)定、工作狀態(tài)控制、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、顯示打印試驗(yàn)結(jié)果等功能；配有試驗(yàn)機(jī)企想中文版智能測(cè)試軟件包，可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或用戶提供的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和判斷各種材料試驗(yàn)的各種性能參數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理；然后輸出各種要求格式的試驗(yàn)報(bào)告和曲線圖樣。

三、性能特點(diǎn)

1.功能

a.自動(dòng)清零：計(jì)算機(jī)接到試驗(yàn)開(kāi)始指令，測(cè)量系統(tǒng)便自動(dòng)清零；

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

d.自動(dòng)存盤(pán)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)條件自動(dòng)存盤(pán)，杜絕因突然斷電忘記存盤(pán)引起的數(shù)據(jù)丟失；

e.自動(dòng)變速：試驗(yàn)過(guò)程中橫梁速度可按預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)化，也可手動(dòng)變化；

f.自動(dòng)校驗(yàn)：系統(tǒng)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)示值的準(zhǔn)確標(biāo)定；

g.測(cè)試過(guò)程：試驗(yàn)過(guò)程及測(cè)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(yàn)過(guò)程動(dòng)態(tài)顯示；

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

j.曲線遍歷：試驗(yàn)完成后，可用鼠標(biāo)找出試驗(yàn)曲線逐點(diǎn)的扭矩和扭角數(shù)據(jù)，對(duì)求取各種材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)方便實(shí)用；

k.結(jié)果對(duì)比：多個(gè)試驗(yàn)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(shí)間、扭角-時(shí)間等曲線進(jìn)行顯示和打?。?span lang="EN-US">

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

n.試驗(yàn)報(bào)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(yàn)時(shí)間等；

也可按用戶要求的格式對(duì)試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行編程和打??；

o.微調(diào)：配有微調(diào)功能用以實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的細(xì)微調(diào)整，在標(biāo)定校驗(yàn)時(shí)方便實(shí)有；

p.限位保護(hù)：具有程控和機(jī)械兩級(jí)保護(hù)；

q.過(guò)載保護(hù)：當(dāng)負(fù)載超過(guò)額定值的10%時(shí)停機(jī)；

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

s.自動(dòng)診斷：系統(tǒng)具有自動(dòng)診斷功能，定時(shí)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)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(guò)配置不同規(guī)格的傳感器，連接系統(tǒng)測(cè)量軟件，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；采樣速率達(dá)100次/s；

u.可實(shí)現(xiàn)主機(jī)和微機(jī)而獨(dú)立操作；

2.硬件

硬件系統(tǒng)采用美國(guó)集成電路，滿量程同一分辨率?？朔藗鹘y(tǒng)試驗(yàn)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(cè)控系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。從而使試驗(yàn)機(jī)結(jié)果符合科學(xué)、保真輸出。

測(cè)試單元采用高速高分辨率高精度無(wú)分檔連續(xù)采集的AD轉(zhuǎn)換器；達(dá)到50萬(wàn)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(jì)的高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器的測(cè)扭矩和測(cè)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(diǎn)：

a  測(cè)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(diǎn)偏夾具座重量影響多只能達(dá)到五檔。

  b  連續(xù)性無(wú)間隙: 傳統(tǒng)的分檔式采集系統(tǒng)在換檔時(shí)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(shí)間間隙，從而影響測(cè)試結(jié)果。

  c  可靠性，采用集成電路大大簡(jiǎn)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(wú)分檔方式當(dāng)今高水平。

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

③測(cè)扭矩單元: 企想系統(tǒng)采用高速電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了光電編碼器的四象限采集，*解決了低速時(shí)抖動(dòng)或方向改變?cè)斐傻挠绊?，而且使試?yàn)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(shí)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(guó)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(kāi)發(fā)工具箱）。軟件界面以VB、VBA為主體開(kāi)發(fā)工具，使其具有高度智能化、人性化、人機(jī)對(duì)話新穎，簡(jiǎn)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(dòng)程序庫(kù)DLL技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)，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(yǔ)菜單及Windows標(biāo)準(zhǔn)圖示操作。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)曲線動(dòng)態(tài)顯示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行任意刪加，對(duì)曲線操作更加簡(jiǎn)便、輕松，隨時(shí)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(gè)窗口顯示，保證了扭角控制的準(zhǔn)確定位。即實(shí)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(yàn)過(guò)程中進(jìn)行變速控制。

c.多曲線模式數(shù)據(jù)跟蹤：實(shí)現(xiàn)了扭矩-扭角、扭矩-時(shí)間、扭角-時(shí)間等多種曲線跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

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

試驗(yàn)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(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，一個(gè)方法名對(duì)應(yīng)一個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，此模塊中集成了多個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足GB、ASTM、ISO、DIN、BS等國(guó)內(nèi)、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)可互換。試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有自動(dòng)存儲(chǔ)功能，并且可以*保存。用戶也可根據(jù)新的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，添加新的試驗(yàn)方法進(jìn)行軟件自升級(jí)或要求廠家提供新版本軟件。

e.校驗(yàn)數(shù)據(jù)的軟件線性修正更加細(xì)分化：

扭矩、扭角自動(dòng)進(jìn)行七檔校驗(yàn)，模擬速度輸出二十檔校驗(yàn)，從而保證精度不超差。機(jī)器標(biāo)定不需手動(dòng)換檔，自動(dòng)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(jì)算器，網(wǎng)頁(yè)瀏覽器等操作系統(tǒng)附件，對(duì)軟件可進(jìn)行分級(jí)、*、終身等分類注冊(cè)，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(diǎn)

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(yàn)數(shù)據(jù)處理、報(bào)告系統(tǒng)變?yōu)楠?dú)立模塊；

②試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（參數(shù)計(jì)算）采用全原代碼直接執(zhí)行并且為BASIC結(jié)構(gòu)的網(wǎng)頁(yè)語(yǔ)言VBScript編程，便于增加和修改參數(shù)計(jì)算；

  　    ③報(bào)告采用*水晶報(bào)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(kù)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(kù)；

有以下優(yōu)點(diǎn)：

   g.數(shù)據(jù)處理可用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL，使調(diào)試可靠并簡(jiǎn)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(kāi)放，用戶可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查閱原始數(shù)據(jù)，便于材料研究；充分發(fā)揮測(cè)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(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(shuō)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(diǎn)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(diǎn)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(kāi)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(shí)驗(yàn)室級(jí)產(chǎn)品水平；而這種結(jié)構(gòu)在國(guó)外同行中也僅在Instron和MTS的新試驗(yàn)機(jī)中見(jiàn)到；具體地說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室級(jí)產(chǎn)品就是主程序在不斷地修改其功能，每次調(diào)試時(shí)都需要重新修改主程序，無(wú)法使主程序成熟；企想系統(tǒng)使主程序與自動(dòng)計(jì)算程序和報(bào)告文件分離（這兩部分經(jīng)常需要按用戶的要求修改），開(kāi)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(dòng)計(jì)算程序和報(bào)告文件，并且由于企想系統(tǒng)基于MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)方式在數(shù)據(jù)處理方的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，是自動(dòng)計(jì)算程序大大簡(jiǎn)化，使用Crystal Reporter可視化地制作報(bào)告文件，簡(jiǎn)單而可靠。

五、*性

1、在硬件設(shè)計(jì)上采用了21世紀(jì)的技術(shù)，使印制板級(jí)器件數(shù)減少3－10倍（與國(guó)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(shí)現(xiàn)的直接數(shù)字控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使調(diào)速變比達(dá)到50萬(wàn)倍，與高水平同步；

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

4、模塊化的多級(jí)結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)，使軟件走出了國(guó)內(nèi)同行的實(shí)驗(yàn)室級(jí)，達(dá)到產(chǎn)品級(jí)可靠性和兼容性；

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

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