CN105320002A - 一种材料试验机的测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料试验机的测控方法，包括以下步骤：步骤一，现场数据采集：采用负荷传感器、位移传感器和变形传感器分别实时采集材料试验机拉伸材料时的拉伸力数据、横梁上升的位移量数据和待测试材料的变形量数据；步骤二，数据前期处理及传输；步骤三，数据存储及无线传输；步骤四，数据远程处理及显示；步骤五，电机响应控制命令，直到测试结束；步骤六，打印测试数据，完成测试工作。本发明利用无线通信技术和传感器技术实现了试验数据的实时自动采集、分析、处理和对执行机构的自动控制，保证了测试精度的同时大大降低了投入和维护费用。

Description

一种材料试验机的测控方法

技术领域

本发明涉及一种测控方法，尤其是涉及一种材料试验机的测控方法。

背景技术

材料科学是工业和制造业的基础，一切工业制造都要以材料科学为前提。而各种新材料、新产品的开发都离不开材料性能的测试。在材料学科的发展中，为了探索和研究新型金属、合金、化合物、高分子材料和复合材料的机械性能，需要用材料试验机等仪器在各种复杂的环境下(如高温、低温、高压和腐蚀介质等)进行精确的试验。只有在了解了材料的力学性能后才能设计和制造出合理、可靠的产品，而电子万能材料试验机是材料力学性能测试的平台，因此对材料科学的研究和发展具有重要的意义。

现有的材料试验机测控系统及方法不断向自动化和信息化发展，但它们的处理器和上位机之间通常采用PCI总线接口或USB接口进行有线通信的方法，这在一定程度上导致了系统接线繁琐，投入和维护费用高，系统可扩展性和移动性能差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种材料试验机的测控方法，利用无线通信技术和传感器技术实现了试验数据的实时自动采集、分析、处理和对执行机构的自动控制，保证了测试精度的同时大大降低了投入和维护费用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种材料试验机的测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，现场数据采集：采用安装在材料试验机上的传感器单元对所述材料试验机的工作参数进行采集；所述材料试验机包括基座、试件夹具、丝杠、横梁、通过精密减速器带动所述丝杠驱动所述横梁上下移动的电机和安装在所述基座上的控制器；所述传感器单元包括固定在所述基座上的负荷传感器、位于所述丝杠顶端的位移传感器和安装在所述试件夹具上的变形传感器；所述控制器包括中央处理器、存储器、数据采集卡、信号调理电路、第一光电隔离器和第二光电隔离器，所述存储器、数据采集卡和信号调理电路均与所述中央处理器相接，所述第一光电隔离器分别与所述负荷传感器和所述信号调理电路相接，所述第二光电隔离器分别与所述位移传感器、变形传感器和数据采集卡相接；数据采集过程如下：

采用所述负荷传感器采集所述材料试验机拉伸材料时的拉伸力数据；

采用所述位移传感器采集所述横梁上升的位移量数据；

采用所述变形传感器采集待测试材料的变形量数据；

步骤二，数据前期处理及传输：所述负荷传感器将所述拉伸力数据通过第一光电隔离器传输给信号调理电路，所述位移传感器和变形传感器分别将所述位移量数据和变形量数据通过第二光电隔离器传输给所述数据采集卡；所述信号调理电路对所述拉伸力数据以此进行放大、滤波和模数转换，然后将模数转换后的数据传输给所述中央处理器；所述位移传感器和变形传感器均为数字式传感器，所述位移量数据和变形量数据均为数字开关量，所述数据采集卡将所述位移量数据和变形量数据直接传输给所述中央处理器；

步骤三，数据存储及无线传输：所述中央处理器将接收到的位移量数据、变形量数据和拉伸力数据一方面存储在所述存储器中，另一方面进行信号调制，然后通过第一无线射频收发模块讲调制后的信号无线传输给第二无线收发模块，所述第二无线收发模块再将上述数据通过通信服务器解调后发送给测控主机；所述测控主机布设在监控室内，所述通信服务器分别与所述第二无线收发模块和所述测控主机相接；

步骤四，数据远程处理及显示：所述测控主机接收到所述通信服务器发送来的数据后，一方面驱动与所述测控主机相接的LCD显示器进行实时显示，另一方面进行数据大小判断，若未达到给定数据的±5％的误差范围内，则通过所述通信服务器向所述中央处理器无线发送电机速度增减命令；

步骤五，电机响应控制命令，直到测试结束：所述中央处理器将所述电机速度增减命令后，向伺服驱动器发出控制信号，所述伺服驱动器驱动所述电机加速或减速运行，直到所述拉伸力数据、位移量数据和变形量数据达到所述给定数据的±5％的误差范围内，电机停止运行，测试结束，所述伺服驱动器分别与所述中央处理器和所述电机相接。

步骤六，打印测试数据，完成测试工作：工作人员通过与所述测控主机相接的打印机将已完成测试数据打印出来，以供参考。

上述一种材料试验机的测控方法，其特征是：所述位移传感器和变形传感器均为增量式光电编码器。

本发明与现有技术相比具有以下优点：方法简单、实时便捷，利用无线通信技术和传感器技术实现了试验数据的实时自动采集、分析、处理和对执行机构的自动控制，有效解决了现有测控系统接线繁琐，投入和维护费用高，系统可扩展性和移动性能差等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括以下步骤：

步骤一，现场数据采集：采用安装在材料试验机上的传感器单元对所述材料试验机的工作参数进行采集；所述材料试验机包括基座、试件夹具、丝杠、横梁、通过精密减速器带动所述丝杠驱动所述横梁上下移动的电机和安装在所述基座上的控制器；所述传感器单元包括固定在所述基座上的负荷传感器、位于所述丝杠顶端的位移传感器和安装在所述试件夹具上的变形传感器；所述控制器包括中央处理器、存储器、数据采集卡、信号调理电路、第一光电隔离器和第二光电隔离器，所述存储器、数据采集卡和信号调理电路均与所述中央处理器相接，所述第一光电隔离器分别与所述负荷传感器和所述信号调理电路相接，所述第二光电隔离器分别与所述位移传感器、变形传感器和数据采集卡相接；数据采集过程如下：

采用所述负荷传感器采集所述材料试验机拉伸材料时的拉伸力数据；

采用所述位移传感器采集所述横梁上升的位移量数据；

采用所述变形传感器采集待测试材料的变形量数据；

步骤二，数据前期处理及传输：所述负荷传感器将所述拉伸力数据通过第一光电隔离器传输给信号调理电路，所述位移传感器和变形传感器分别将所述位移量数据和变形量数据通过第二光电隔离器传输给所述数据采集卡；所述信号调理电路对所述拉伸力数据以此进行放大、滤波和模数转换，然后将模数转换后的数据传输给所述中央处理器；所述位移传感器和变形传感器均为数字式传感器，所述位移量数据和变形量数据均为数字开关量，所述数据采集卡将所述位移量数据和变形量数据直接传输给所述中央处理器；

步骤三，数据存储及无线传输：所述中央处理器将接收到的位移量数据、变形量数据和拉伸力数据一方面存储在所述存储器中，另一方面进行信号调制，然后通过第一无线射频收发模块讲调制后的信号无线传输给第二无线收发模块，所述第二无线收发模块再将上述数据通过通信服务器解调后发送给测控主机；所述测控主机布设在监控室内，所述通信服务器分别与所述第二无线收发模块和所述测控主机相接；

步骤四，数据远程处理及显示：所述测控主机接收到所述通信服务器发送来的数据后，一方面驱动与所述测控主机相接的LCD显示器进行实时显示，另一方面进行数据大小判断，若未达到给定数据的±5％的误差范围内，则通过所述通信服务器向所述中央处理器无线发送电机速度增减命令；

步骤五，电机响应控制命令，直到测试结束：所述中央处理器将所述电机速度增减命令后，向伺服驱动器发出控制信号，所述伺服驱动器驱动所述电机加速或减速运行，直到所述拉伸力数据、位移量数据和变形量数据达到所述给定数据的±5％的误差范围内，电机停止运行，测试结束，所述伺服驱动器分别与所述中央处理器和所述电机相接。

步骤六，打印测试数据，完成测试工作：工作人员通过与所述测控主机相接的打印机将已完成测试数据打印出来，以供参考。

本实施例中，所述位移传感器和变形传感器均为增量式光电编码器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种材料试验机的测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，现场数据采集：采用安装在材料试验机上的传感器单元对所述材料试验机的工作参数进行采集；所述材料试验机包括基座、试件夹具、丝杠、横梁、通过精密减速器带动所述丝杠驱动所述横梁上下移动的电机和安装在所述基座上的控制器；所述传感器单元包括固定在所述基座上的负荷传感器、位于所述丝杠顶端的位移传感器和安装在所述试件夹具上的变形传感器；所述控制器包括中央处理器、存储器、数据采集卡、信号调理电路、第一光电隔离器和第二光电隔离器，所述存储器、数据采集卡和信号调理电路均与所述中央处理器相接，所述第一光电隔离器分别与所述负荷传感器和所述信号调理电路相接，所述第二光电隔离器分别与所述位移传感器、变形传感器和数据采集卡相接；数据采集过程如下：

采用所述负荷传感器采集所述材料试验机拉伸材料时的拉伸力数据；

采用所述位移传感器采集所述横梁上升的位移量数据；

采用所述变形传感器采集待测试材料的变形量数据；

步骤二，数据前期处理及传输：所述负荷传感器将所述拉伸力数据通过第一光电隔离器传输给信号调理电路，所述位移传感器和变形传感器分别将所述位移量数据和变形量数据通过第二光电隔离器传输给所述数据采集卡；所述信号调理电路对所述拉伸力数据以此进行放大、滤波和模数转换，然后将模数转换后的数据传输给所述中央处理器；所述位移传感器和变形传感器均为数字式传感器，所述位移量数据和变形量数据均为数字开关量，所述数据采集卡将所述位移量数据和变形量数据直接传输给所述中央处理器；

步骤三，数据存储及无线传输：所述中央处理器将接收到的位移量数据、变形量数据和拉伸力数据一方面存储在所述存储器中，另一方面进行信号调制，然后通过第一无线射频收发模块讲调制后的信号无线传输给第二无线收发模块，所述第二无线收发模块再将上述数据通过通信服务器解调后发送给测控主机；所述测控主机布设在监控室内，所述通信服务器分别与所述第二无线收发模块和所述测控主机相接；

步骤四，数据远程处理及显示：所述测控主机接收到所述通信服务器发送来的数据后，一方面驱动与所述测控主机相接的LCD显示器进行实时显示，另一方面进行数据大小判断，若未达到给定数据的±5％的误差范围内，则通过所述通信服务器向所述中央处理器无线发送电机速度增减命令；

步骤五，电机响应控制命令，直到测试结束：所述中央处理器将所述电机速度增减命令后，向伺服驱动器发出控制信号，所述伺服驱动器驱动所述电机加速或减速运行，直到所述拉伸力数据、位移量数据和变形量数据达到所述给定数据的±5％的误差范围内，电机停止运行，测试结束，所述伺服驱动器分别与所述中央处理器和所述电机相接。

步骤六，打印测试数据，完成测试工作：工作人员通过与所述测控主机相接的打印机将已完成测试数据打印出来，以供参考。

2.按照权利要求1所述的一种材料试验机的测控方法，其特征在于：所述位移传感器和变形传感器均为增量式光电编码器。