汽車橡膠襯套綜合試驗(yàn)臺的研究
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1.系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)硬件組成如圖3所示，其中可分為液壓測控系統(tǒng)和伺服電機(jī)測控系統(tǒng)兩部分。
圖3 計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)硬件組成
液壓測控系統(tǒng)主要由位移傳感器、載荷傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數(shù)據(jù)采集卡、液壓伺服控制卡、高速模擬輸出卡PCI1721、開關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服閥等組成。
（2）伺服電機(jī)測控系統(tǒng)：
伺服電機(jī)測控系統(tǒng)主要由角位移傳感器、扭矩傳感器、信號放大器ADAM3016、818L數(shù)據(jù)采集卡、32位四軸步進(jìn)/數(shù)字式伺服控制卡MPC-08、開關(guān)量輸入輸出卡PCLD782/785和伺服控制器等組成。
2.系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件主要包含以下幾個模塊：系統(tǒng)初始化模塊、傳感器標(biāo)定及開關(guān)量檢測模塊、通道手動調(diào)試模塊、試驗(yàn)測試模塊、數(shù)據(jù)庫查詢模塊和試驗(yàn)報(bào)告輸出模塊。初始化模塊主要是加載板卡硬件驅(qū)動程序，設(shè)置板卡初始狀態(tài)、試驗(yàn)參數(shù)初始值等。標(biāo)定模塊主要完成傳感器信號及指令輸出信號的標(biāo)定，采用多點(diǎn)插值法，有效地解決了信號非線性問題。手動調(diào)試模塊主要是對各試驗(yàn)通道的初始位置或初始載荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足試件不同初始安裝位置和載荷的需要。試驗(yàn)測試模塊是整個測控系統(tǒng)的核心部分，它將用戶輸入的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一系列控制指令，調(diào)用相應(yīng)硬件的訪問模塊，驅(qū)動測試裝置及執(zhí)行裝置完成相應(yīng)試驗(yàn)功能。試驗(yàn)結(jié)束后，可以將試驗(yàn)結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)庫管理模塊可以查詢各試驗(yàn)記錄?？紤]到運(yùn)行速度、可擴(kuò)展性及維護(hù)性，系統(tǒng)軟件采用VB6.0編寫。
（1）DMA高速信號采集
一般情況下，當(dāng)采集頻率大于信號頻率100倍以上時采集信號不失真（即信號每波形至少100點(diǎn)）。由于動態(tài)剛度試驗(yàn)加載波形頻率較高（20Hz），普通的軟件觸發(fā)采集方式根本無法滿足該頻率信號采集的要求。因此，該測控系統(tǒng)采用DMA采集方式，最高采集頻率可以達(dá)到40kHz，通過Timer控件定時從DMA緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，既滿足了高速信號采集的要求，也保證了各采樣點(diǎn)時間的一致性。
（2）DMA高速波形輸出
當(dāng)驅(qū)動液壓伺服閥的信號波形電壓點(diǎn)數(shù)較少時，液壓缸會出現(xiàn)爬行或運(yùn)動不平滑現(xiàn)象。由于VB6.0環(huán)境下的最小定時周期為30ms左右，采用定時輸出時每秒最多也只有30多個點(diǎn)，對于1Hz頻率以上的信號時就已經(jīng)嚴(yán)重失真。因此，該系統(tǒng)采用PCI-1721高速模擬輸出卡，它支持DMA高速輸出功能，最高輸出速率可達(dá)到10MHz，每波形輸出1000點(diǎn)時，完全能輸出100Hz波形信號，足以滿足試驗(yàn)臺要求。該卡DMA輸出函數(shù)可以返回輸出波形的個數(shù)，利用此功能可以計(jì)算試驗(yàn)所需的時間及剩余時間，進(jìn)行200h的疲勞試驗(yàn)考核時其時間誤差不大于5s。
（3）指令修正
由于傳感器輸出信號有溫漂，經(jīng)過一定的使用次數(shù)后，其零點(diǎn)也會發(fā)生變化，此外傳感器供電電壓的波動、系統(tǒng)油壓的不同都會對測控系統(tǒng)測量和控制精度產(chǎn)生影響。為提高系統(tǒng)的控制精度，我們在軟件中對控制指令進(jìn)行了修正。在動態(tài)剛度試驗(yàn)時，試驗(yàn)前首先按照設(shè)定波形和頻率進(jìn)行一次預(yù)加載試驗(yàn)，根據(jù)測量的試驗(yàn)結(jié)果對指令進(jìn)行調(diào)整，然后再按照調(diào)整后的指令進(jìn)行正式試驗(yàn)，消除了由于測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和不同試件剛度差異等因素對控制精度的影響，大大提高了控制精度。在疲勞試驗(yàn)中，根據(jù)傳感器反饋信號與試驗(yàn)要求信號誤差對指令波形進(jìn)行實(shí)時在線調(diào)整，使系統(tǒng)的控制精度小于0.5%。
結(jié)束語
系統(tǒng)軟件在WINDOWS 2000系統(tǒng)下基于VB6.0開發(fā)，人機(jī)交互界面友好，操作簡單。
傳感器信號采用多點(diǎn)線性標(biāo)定后，系統(tǒng)測量精度可以保證在0.5%以上。軟件控制在采用指令修正后，控制精度大大提高，在使用100kN載荷傳感器載荷范圍在3kN以上時均能保證控制誤差在0.5%之內(nèi)。
試驗(yàn)臺的應(yīng)用為橡膠元件國產(chǎn)化提供了必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)臺通用性好，能滿足多種橡膠彈性元件的性能測試，具有廣泛的市場前景。
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