CN110082234B - 一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，属于硬度检测技术领域，首先，采集压头的位移传感器数据，并与预定的第一阈值X01比较，当超过第一阈值X01时，执行试验功能程序，即将采集的压头位移传感器数据与试验区间X1～X2进行比较，当压头位移传感器数据进入试验区间X1～X2时，抱死机构动作，阻止手轮继续旋转，之后进行稳定检测，稳定检测完成后，抱死机构停止动作并再次进行稳定检测，稳定检测完成后，读取压头的位移传感器数据即为初试验力加载完成后的初始位移量h0。本发明具有能够解决现有洛氏硬度计不能可靠的掌握初试验力加载力度的问题的优点。

Description

一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法
技术领域
本发明涉及一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，属于硬度检测技术领域。
背景技术
洛氏硬度计是一种常见的硬度检测设备，其测量原理是：在初试验力F0及总试验力F先后作用下，将金刚石圆锥压头或者规定直径的球压头压入试样表面，卸除主试验力F1后，测量保留初试验力时的压痕残余深度h，根据h计算洛氏硬度。
目前，现有的洛氏硬度计是通过人为旋转手轮使丝杠带动工作台缓慢上升，并顶起压头，在此期间需要一直观察显示装置，当压头移动到达指定位置，从而间接判断使大杠杆抬起到合适角度，以此来保证加载到试样表面的力是试验要求的初试验力。
然而，如果在旋转手轮过程中用力过快、过大，将造成大杠杆抬起的角度过大或接触到主负荷的砝码，使加载初试验力过冲，造成测量失败；另外，人为加载过程中旋转手轮可能存在微小的抖动，造成测量误差。且人为旋转手轮需要实时观察显示装置并要掌握好旋转手轮的力度，这不仅增加了操作人员的劳动强度，而且对操作人员技能的要求也高。以上便是现有技术存在的不足之处。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，能够解决现有洛氏硬度计不能可靠的掌握初试验力加载力度的问题。
本发明的技术方案如下：一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，主要包括以下步骤：
步骤（1），控制器采集压头的位移传感器数据，并将采集的压头位移传感器数据与预定的第一阈值X01比较，当压头位移传感器数据超过第一阈值X01时，执行步骤（2），否则继续采集压头的位移传感器数据；
步骤（2），执行试验功能程序，将采集的压头位移传感器数据与试验区间X1～X2进行比较，当压头位移传感器数据进入试验区间X1～X2时，抱死机构动作，阻止手轮继续旋转，之后进行稳定检测，稳定检测完成后，抱死机构停止动作并再次进行稳定检测，稳定检测完成后，读取压头的位移传感器数据即为初试验力加载完成后的初始位移量h0。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（2）中压头的位移传感器数据采集频率大于步骤（1）中压头的位移传感器数据采集频率。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（1）中控制器周期性采集压头的位移传感器数据，控制器在采集周期内还进行按键信息的采集和显示内容的更新，步骤（2）中控制器只对压头的位移传感器数据进行采集处理。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（2）的稳定检测包括以下步骤：
S1：将计数器清零N=0；
S2：读取压头的位移传感器数据Mn-1；
S3：延时等待时间t；
S4：读取延时t后的压头的位移传感器数据Mn；
S5：比较Mn是否等于Mn-1，如果Mn等于Mn-1，则进入步骤S6，如果Mn与Mn-1不相等，则进入步骤S1；
S6：将计数器的数值加1，即N=N+1；
S7：比较N是否超过设定的Nmax，如果N超过Nmax，则稳定检测完成，如果N小于Nmax，则继续执行步骤S2。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（2）中的抱死机构采用电磁线圈通电吸合手轮的抱死结构。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（2）中抱死机构动作的同时蜂鸣机构进行蜂鸣提示，抱死机构停止动作的同时蜂鸣机构停止蜂鸣提示。
本发明的技术方案还包括：所述步骤（2）中还需要将采集的压头位移传感器数据与第二阈值X02比较，如果压头位移传感器数据低于第二阈值X02，则直接退出试验功能程序返回步骤（1），所述第二阈值X02小于第一阈值X01。
本发明的有益效果是：通过对压头的位移传感器数据进行采集，当压头位移进入试验区间数值X1～X2时，利用抱死机构直接将手轮抱死，使得操作者想要继续旋转手轮时受到阻力而停止，避免了需要操作者不断地观察显示数据而带来的麻烦和失误，以及利用设备的抱死机构来直接抱死手轮阻止其继续旋转，也避免了人为加载过程中的微小抖动引起的测量误差，且在方便检测的同时提高最终测得硬度的准确度；此外，在抱死机构动作，以及停止动作松开后，均进行一段时间的稳定检测，通过第一次稳定检测来判断操作者手是否离开手轮，通过第二次稳定检测来避免抱死结构的动作对整个系统造成的不稳定，即确保测得硬度是在数据稳定后获得，且确保获得硬度数据准确，不受增加的抱死机构影响。
附图说明
图1是本发明的主程序流程示意图。
图2是本发明的试验功能程序流程示意图。
图3是本发明的稳定检测流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
本发明的洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，用于对数显洛氏硬度计的初试验力加载过程的控制，可提高目前数显洛氏硬度计的测量精度，并能避免由于人为加载初试验力过冲造成的测量失败、可提高硬度试验的成功率，而且能够确保测量的硬度数值准确。
如图1至图3所示，本发明的实施例中，在进行初试验力的加载时，首先，控制器采集压头的位移传感器数据，此时的控制器采集周期相对较长，因为控制器除了采集压头的位移传感器数据之外，还需要处理外部的其他事物，如图1显示的按键信息的采集、显示内容的更新，以及硬度计的其他功能处理。
控制器在获得压头的位移传感器数据后，会将该位移数据与设定的第一阈值X01比较，如果压头的位移传感器数据超过第一阈值X01，则进入图2所示的试验功能程序，若没有超过第一阈值X01，则继续进行压头位移传感器数据的周期性采集。
本发明中，第一阈值X01的判断是用来识别操作者是否开始进行硬度测量，如果超过第一阈值X01，则认为操作者开始进行硬度测量，此时操作者不会再去做其他的操作，可以快速进行传感器数据的刷新，而屏蔽掉其他事物的处理。
如图2所示，在进入试验功能程序后，首先需要继续采集压头的位移传感器数据，但是，此处不同的是，控制器对压头的位移传感器数据采集频率会加快，即在进入试验功能程序后，控制器会暂停对按键等的处理，以节省出更多的CPU资源对位移传感器进行快速数据刷新，实现对压头位移的实时监测。
获得位移数据后，控制器会将其与试验区间X1～X2进行比较，此处设定的试验区间X1～X2一般根据大杠杆扬起的角度合适来确定，以确保加载在试样表面的压力是准确的初试验力。
此外，在获得位移数据后，还会将其与第二阈值X02比较，具体是判断位移数据是否低于第二阈值X02，如果低于第二阈值X02，则直接退出试验功能程序，认为操作者不想继续进行硬度测量。具体地，第二阈值X02小于第一阈值X01，以避免数据变化造成执行程序间不断的切换与波动振荡。
当检测到压头位移传感器数据进入试验区间X1～X2时，则抱死机构动作，本实施例中，抱死机构采用电磁线圈通电吸合手轮的抱死结构，此时，在抱死机构的阻力作用下，操作者若想要继续旋转手轮，则会感到受到阻止而停止继续旋转手柄，同时会提高对操作者的提示，避免其误操作强行转动手轮，设置了蜂鸣机构，在抱死机构动作的同时，蜂鸣机构进行蜂鸣提示，以增强对操作者停止动作的效果。
在抱死机构动作后，会进行两次稳定检测，其中，第一次稳定检测的作用是通过这种检测方式判断操作者手是否离开了手轮；第二次稳定检测的作用是避免抱死机构的动作对整个系统造成的不稳定。
具体地，当第一次稳定检测完成时，则可判断操作者的双手已经离开手轮，硬度计不再受外部作用。之后，为了避免增加的抱死机构对硬度的测量造成干扰，控制抱死机构停止动作，即松开手轮，且为了提高硬度测量数据的准确度，进行第二次稳定检测，当稳定检测完成，判断读数稳定后，读取的压头位移传感器数据记为初试验力加载完成后的初始位移量h0，完成初试验力的加载。
如图3所示，稳定检测包括以下步骤：
S1：将计数器清零，即N=0；
S2：读取压头的位移传感器数据Mn-1；
S3：延时等待时间t；
S4：读取延时t后的压头的位移传感器数据Mn；
S5：比较Mn是否等于Mn-1，如果Mn等于Mn-1，则进入步骤S6，如果Mn与Mn-1不相等，则进入步骤S1；
S6：将计数器的数值加1，即N=N+1；
S7：比较N是否超过设定的Nmax，如果N超过Nmax，则稳定检测完成，如果N小于Nmax，则继续执行步骤S2。
通过稳定检测，能够将传感器读取的数据Mn是否等于上次读取的数据Mn-1进行判断，如果相等则计数器加一，且直到计数数值超过Nmax后就视为读数已经稳定了；如果在此期间本次读数Mn与上次读数Mn-1不一样，则计数器清零，重新计数。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1），控制器采集压头的位移传感器数据，并将采集的压头位移传感器数据与预定的第一阈值X01比较，当压头位移传感器数据超过第一阈值X01时，执行步骤（2），否则继续采集压头的位移传感器数据；
步骤（2），执行试验功能程序，将采集的压头位移传感器数据与试验区间X1～X2进行比较，当压头位移传感器数据进入试验区间X1～X2时，抱死机构动作，阻止手轮继续旋转，之后进行稳定检测，稳定检测完成后，抱死机构停止动作并再次进行稳定检测，稳定检测完成后，读取压头的位移传感器数据即为初试验力加载完成后的初始位移量h0；
所述步骤（2）中压头的位移传感器数据采集频率大于步骤（1）中压头的位移传感器数据采集频率；
所述步骤（1）中控制器周期性采集压头的位移传感器数据，控制器在采集周期内还进行按键信息的采集和显示内容的更新，步骤（2）中控制器只对压头的位移传感器数据进行采集处理；
所述步骤（2）的稳定检测包括以下步骤：
S1：将计数器清零N=0；
S2：读取压头的位移传感器数据Mn-1；
S3：延时等待时间t；
S4：读取延时t后的压头的位移传感器数据Mn；
S5：比较Mn是否等于Mn-1，如果Mn等于Mn-1，则进入步骤S6，如果Mn与Mn-1不相等，则进入步骤S1；
S6：将计数器的数值加1，即N=N+1；
S7：比较N是否超过设定的Nmax，如果N超过Nmax，则稳定检测完成，如果N小于Nmax，则继续执行步骤S2。
2.如权利要求1所述的一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，其特征在于：所述步骤（2）中的抱死机构采用电磁线圈通电吸合手轮的抱死结构。
3.如权利要求1所述的一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，其特征在于：所述步骤（2）中抱死机构动作的同时蜂鸣机构进行蜂鸣提示，抱死机构停止动作的同时蜂鸣机构停止蜂鸣提示。
4.如权利要求1所述的一种洛氏硬度计初试验力加载防过冲方法，其特征在于：所述步骤（2）中还需要将采集的压头位移传感器数据与第二阈值X02比较，如果压头位移传感器数据低于第二阈值X02，则直接退出试验功能程序返回步骤（1），所述第二阈值X02小于第一阈值X01。
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