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微機(jī)控制高溫電子試驗(yàn)機(jī)

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上海泰規(guī)檢測設(shè)備有限公司

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微機(jī)控制高溫電子試驗(yàn)機(jī)依據(jù)GB/T 16491-2008電子試驗(yàn)機(jī)、JJG475-2008電子試驗(yàn)機(jī)、GB/T 2611《試驗(yàn)機(jī)通用技術(shù)要求》、JJG 139《拉力、壓力和試驗(yàn)機(jī)》、GB/T 16825.1《靜單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)第1部分：拉力和（或）壓力試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》。GB/T 228《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》；GB/T 7314《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》；GB/T232《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》ISO、JIS、DIN、ASTM等試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的一款智能化檢測儀器。

微機(jī)控制高溫電子試驗(yàn)機(jī)是電子技術(shù)與機(jī)械傳動相結(jié)合的新型材料試驗(yàn)機(jī)，它具有寬廣準(zhǔn)確的加載速度和測力范圍，對載荷、變形、位移的測量和控制有較高的精度和靈敏度，還可以進(jìn)行等速加載、等速變形、等速位移的自動控制試驗(yàn)。該系列機(jī)型采用單空間結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)空間在下空間，主要適用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等試驗(yàn)，以及一些產(chǎn)品的特殊試驗(yàn)。具有應(yīng)力、應(yīng)變、位移三種閉環(huán)控制方式，可求出力、抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彈性模量、斷裂延伸率、屈服強(qiáng)度等參數(shù)。根據(jù)GB及ISO、JIS、ASTM、DIN等國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供檢測數(shù)據(jù)。

微機(jī)控制高溫電子試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：

測量參數(shù)	試驗(yàn)力	100KN
	試驗(yàn)機(jī)級別	0.5級
	試驗(yàn)力測量范圍	0.2%～99%FS（0.5級）
	試驗(yàn)力示值相對誤差	±0.5%（0.5級）
	試驗(yàn)力分辨力	1/350000FS（全程分辨力不變）
	變形測量范圍	0.2～100％FS
	變形示值相對誤差	±0.50%以內(nèi)
	變形分辨力	1/350000 FS
	大變形測量范圍	10～800mm
	大變形示值相對誤差	±0.50%以內(nèi)
	大變形分辨力	0.008mm
	橫梁位移示值相對誤差	±0.50%以內(nèi)
	位移分辨力	0.025μm
	位移速率示值相對誤差	示值的1%以內(nèi)
	力控速率調(diào)節(jié)范圍	0.005～5％FS/S
	力控速率相對誤差	±1%設(shè)定值以內(nèi)
	變形速率調(diào)節(jié)范圍	0.02～5％FS/S
	變形控制速率相對誤差	速率＜0.05％FS時，為±2%設(shè)定值以內(nèi)；速率≥0.05％FS時，為±0.5%設(shè)定值以內(nèi)
	橫梁速度調(diào)節(jié)范圍	0.001～500mm/min，無極調(diào)速
	橫梁速度相對誤差	速率＜0.01 mm/min時，設(shè)定值的±1.0%以內(nèi)；速率≥0.01 mm/min時，設(shè)定值的±0.2%以內(nèi)；
	恒力、恒變形、恒位移控制范圍	0.5％～100％FS
	恒力、恒變形、恒位移控制精度	設(shè)定值≥10％FS時, 設(shè)定值的±0.1%以內(nèi)；設(shè)定值＜10％FS時, 設(shè)定值的±1%以內(nèi)；
其它	有效試驗(yàn)寬度	400mm
	橫梁行程（無夾具）	1120mm
	橫梁行程（有夾具）	720mm
	主機(jī)尺寸	1040mm×650mm×2230mm
	電源	220V±10％；
	主機(jī)重量（KG）	1200

1：產(chǎn)品特點(diǎn)與性能概述

（1）設(shè)備主要構(gòu)成：

微機(jī)控制高溫電子試驗(yàn)機(jī)為機(jī)電一體化產(chǎn)品，主要由主機(jī)（包括機(jī)架、底座、傳動系統(tǒng)）、夾具、變形測量系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)構(gòu)成。

（2）機(jī)械工藝結(jié)構(gòu)：

主機(jī)架主要由底座、四根立柱和兩根絲杠構(gòu)成雙臂框架結(jié)構(gòu)；傳動加載系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)及同步齒形帶減速裝置，帶動高精密滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，再驅(qū)動移動橫梁實(shí)現(xiàn)加載，試驗(yàn)機(jī)同軸度好（<8%）上中下梁采?球墨鑄鐵，抗拉強(qiáng)度達(dá)到是60k(600MPa)，其屈服強(qiáng)度也達(dá)到是40k(400Mpa)。球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀?墨微觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動能???，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)?，本機(jī)造型美觀，穩(wěn)定性好，剛性大，控制精度高，工作效率高，噪音低，節(jié)能環(huán)保。

（3）機(jī)架：

強(qiáng)壯的自潤滑導(dǎo)向光桿增加設(shè)備的橫向剛性，確保橫梁線性運(yùn)動

它能夠使十字接頭準(zhǔn)確對齊，保證同軸度，減少測量數(shù)據(jù)的差異

關(guān)鍵受力部件采用鑄鋼整體制造，保證機(jī)架的整體剛度。

研磨級預(yù)加載滾珠絲桿和重載軸承確保設(shè)備長期零間隙運(yùn)行，噪聲低，試驗(yàn)結(jié)果精確，重復(fù)性好。

2：產(chǎn)品特點(diǎn)概述

（1）主機(jī)外觀：采?噴涂氧化?藝，模具?次成型，美觀??。

（2）測?傳感器：采?進(jìn)口?穩(wěn)定性、?精度應(yīng)變?式負(fù)荷傳感器；?穩(wěn)定性的精密測量系統(tǒng)保證全程分辨率不變，確保試驗(yàn)??值誤差最?不超過±0.5%；可根據(jù)不同?式使?多個負(fù)荷傳感器，實(shí)現(xiàn)多范圍的試驗(yàn)?量程測量；溫度補(bǔ)償好、靈敏度?、剛性?、長時穩(wěn)定性好。

（3）緊湊型設(shè)計節(jié)省了垂直試驗(yàn)空間

（4）安全載荷：150%額定載荷

（5）拉伸和壓縮載荷下線性度優(yōu)異

（6）縱向和橫向剛性高

（7）載荷傳感器從其容量的0.4% 到滿量程，無精度損失

（8）載荷精度為指示載荷的0.5%

（9）控制傳動系統(tǒng)：采?的全數(shù)字式交流伺服器，控制精度?、?響應(yīng)頻率的交流伺服電機(jī)，保證傳動系統(tǒng)效率?，噪?低，傳動平衡，并保證速度允許誤差不超過±0.2%；試驗(yàn)速度范圍寬：0.001~500mm/min?級變速。采?圓弧齒同步帶傳動，具有傳動精度?，傳動效率達(dá)到98%，傳動平穩(wěn)且噪??等優(yōu)勢。

（9.1）進(jìn)口交流伺服電機(jī)，精心設(shè)計的傳動結(jié)構(gòu)

（9.2）選用圓弧形同步帶，效率高，噪聲低

（9.3）為我們的設(shè)備提供良好的動力特性，可靠性、少維護(hù)性以及良好的力/速度特性

3：傳動系統(tǒng)

（3.1）測控系統(tǒng)：實(shí)時、動態(tài)顯?試驗(yàn)過程及試驗(yàn)曲線，通過模塊化軟件進(jìn)?數(shù)據(jù)處理，對曲線放?進(jìn)?數(shù)據(jù)再分析和編輯，輸出不同格式的試驗(yàn)報告和曲線圖樣，并?持聯(lián)?進(jìn)?數(shù)據(jù)傳輸。

（3.2）專業(yè)、安全、?性化設(shè)計：急?？刂崎_關(guān)，在遇到緊急情況下，能夠可靠地鎖定設(shè)備；限位，有效保護(hù)設(shè)備；軟件、硬件多重保護(hù)，保證設(shè)備及?員的安全。

4：電源及急停開關(guān)

（4.1）低周疲勞及持久試驗(yàn)：設(shè)備具有低周疲勞試驗(yàn)功能，增加配件可以滿?功能低周疲勞及持久試驗(yàn)功能

控制及測量系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢與軟件功能概述：

（4.3）控制系統(tǒng)優(yōu)勢特點(diǎn)：

（4.4）高效專業(yè)的控制平臺

是專用于自動控制的IC，內(nèi)部是DSP+MCU的組合。它集成了DSP運(yùn)算速度快和MCU對I/O口控制能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其整體性能明顯優(yōu)于單純的DSP或32位單片機(jī)。其內(nèi)部集成了硬件的電機(jī)控制所需模塊，例如：PWM，QEI等。使系統(tǒng)的關(guān)鍵性能由硬件模塊保證，保證了系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

（4.5）以硬件為基礎(chǔ)的并行采樣模式

本系統(tǒng)的另一亮點(diǎn)是采用了專用ASIC芯片。通過ASIC芯片可對試驗(yàn)機(jī)各傳感器信號實(shí)現(xiàn)同步采集，使我們在家實(shí)現(xiàn)真正以硬件為基礎(chǔ)的并行采樣模式，避免了以往對各傳感器通道分時采樣造成的載荷和變形不同步的問題。

（4.6）位置脈沖信號硬件濾波功能

光電編碼器位置捕獲模塊采用專用硬件模塊，內(nèi)置24級濾波器，對采集的脈沖信號進(jìn)行整形濾波，避免了位置脈沖捕獲系統(tǒng)因干擾脈沖的出現(xiàn)而造成錯誤計數(shù)，更有效的保證了位置精度，使位置脈沖捕獲系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。

（4.7）控制功能底層實(shí)現(xiàn)

專用ASIC芯片分擔(dān)了采樣、狀態(tài)監(jiān)控等一系列外圍工作，而通訊等相關(guān)工作由內(nèi)部硬件模塊實(shí)現(xiàn)，所以DSC更能專注于控制PID計算等主體工作，不僅更加可靠，而且控制的響應(yīng)速度更快，從而使我們的系統(tǒng)由控制板層運(yùn)算就完成了PID調(diào)整與控制輸出，真正實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制在系統(tǒng)底層完成。

5：控制系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

（1）領(lǐng)馭控制器，是馨標(biāo)?主研發(fā)的新?代專業(yè)測控系統(tǒng)，采??業(yè)級集成芯?， DSP專業(yè)控制IC及AD24位?精度AD轉(zhuǎn)換IC，實(shí)現(xiàn)?值、變形分辨率為50萬碼；

（2）采?進(jìn)?元器件，采?PCBA制程；元器件經(jīng)過不低于72?時的?溫、低溫存儲，?低溫循環(huán)、?低溫沖擊、恒溫恒濕等可靠性?化測試，穩(wěn)定?性能，通過3C/CE/UL/等嚴(yán)格認(rèn)證，品質(zhì)放?。

（3）采用232或串口通訊，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，抗力強(qiáng)；通訊速率達(dá)480Mbps，提?數(shù)據(jù)通訊速度和穩(wěn)定性；

（4）全數(shù)字三閉環(huán)控制?式，實(shí)現(xiàn)?值、位移、變形（包括引伸計、?變形、千分表）全閉環(huán)控制，且可相互平滑切換。

（5）處理單元采?精度?、響應(yīng)快、操作便捷的設(shè)計?案，基于DSP+FPGA的單板集成技術(shù)在國內(nèi)?家實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)零間隙采集和系統(tǒng)控制零時間等待，打破了以往基于其他系統(tǒng)不可避免的錯位采集與排隊等待，該技術(shù)使得測量結(jié)果能夠真實(shí)再現(xiàn)材料受到外?作?時各項特征參數(shù)所發(fā)?的瞬間實(shí)際變化量。

（6）測量設(shè)備兼容單元，測控系統(tǒng)提供不少于3個通道的應(yīng)變?類傳感器輸?模塊和不少于6個通道的位置脈沖采集模塊，所有通道的數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格同步?；谟布V波的32級低頻去抖動技術(shù)使得位置脈沖在設(shè)備超低速閉環(huán)運(yùn)?（保載）時所產(chǎn)?的擺動（?擾）脈沖能夠被有效識別并給予糾正，基于硬件QEI的四倍頻脈沖計數(shù)?式使得位移計數(shù)精度可以提? 4倍，分辨率最? 可達(dá)

0.01um。

（7）安全可靠的設(shè)計?藝，領(lǐng)馭測控系統(tǒng)所提供的控制任務(wù)零時間等待特性可以為客戶提供更加有保障的輔助保護(hù)功能，為復(fù)雜的材料測試提供的合法性操作全程跟蹤功能，提供簡潔整齊、連接牢靠的接?部件，所有接?部件的連接部分均鍍?處理，以保證設(shè)備長期運(yùn)?穩(wěn)定可靠，所使?的所有元件均采??鉛（RoHS）環(huán)保材料，所有IC元件均采??業(yè)級封裝，?作溫度在-40℃～85℃，可以確保整機(jī)控制系統(tǒng)在各種?作環(huán)境下都能發(fā)揮出?性能。

（8）光電編碼器位置捕獲模塊采?專?硬件模塊，內(nèi)置24級濾波器，對采集的脈沖信號進(jìn)?整形濾波，避免了位置脈沖捕獲系統(tǒng)因?擾的出現(xiàn)?造成錯誤計數(shù)，更有效地保證了位置測量精度。

（9）用戶界面支持Windows 98、Windows Me、Windows XP，Windows7實(shí)時曲線顯示及處理，圖形圖像化，軟件結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)據(jù)的存儲和處理基于MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫，便于與OFFICE等辦公軟件連接。

6：標(biāo)準(zhǔn)拉伸曲線

（6.1）具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)模糊查詢功能：可根據(jù)不同的條件快速查找所完成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)，還可將不同時間或批次進(jìn)行的同一試驗(yàn)方案的數(shù)據(jù)合并打開，進(jìn)行對比分析。數(shù)據(jù)備份功能還可將之前存儲的數(shù)據(jù)另行保存和查看。

（6.2）MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫保存格式與軟件的擴(kuò)展能力軟件的核心是基于MS-ACCESS數(shù)據(jù)庫，可與Office辦公軟件接口，將報告存儲為WORD格式或EXCEL格式；另外使原始數(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。

（6.2.1）多種控制?式具有應(yīng)?控制、應(yīng)變控制和位移控制三種控制?式，在試驗(yàn)過程中三種控制?式可以按照設(shè)定程序平滑切換。也可做恒負(fù)荷、恒位移、恒變形控制?式，或多種控制模式組合，也可根據(jù)客戶需求?定義控制模式。