专利名称：针织机械用高速电磁阀动态参数测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁阀动态参数测试系统，特别是一种针织机械用高速电磁阀动 态参数测试系统。
背景技术：
针织机械是生产针织面料及羊毛衫等针织服装必要的生产设备，近年来，随着国 际、国内市场对针织类面料及服装需求量的不断增大，国内针织机械制造业，特别是电脑横 机生产得到迅速发展，但目前高性能针织机械还主要依赖进口。同时，国内目前还缺乏对针 织机械的关键另部件作全面、系统的研究和开发，这也在一定程度上制约了针织机械整机 性能的提高。
电磁阀在针织机械中使用相当广泛，种类多，用量大，是直接影响针织机械整机性 能的关键另部件，尤其是高速电磁阀的动态响应时间和工作可靠性决定了针织机械整机的 编织速度和稳定性，电磁阀动态响应时间是指电磁阀开始通电到电磁阀动作部件(阀芯或 与阀芯联动的机械部件)动作到位所需要的时间，该参数直观地反映了电磁阀的性能、直 接决定着针织机械的最大编织速度，这就对针织机械用高速电磁阀的生产和检测提出了很 高要求。
目前生产针织机械用高速电磁阀的企业，检测手段相对滞后，大多只能完成电磁 阀部分电磁参数的检测，目前无法对产品进行动态响应性能的检测。同时，国内外现有电磁 阀动态参数检测设备主要针对汽车用电磁阀、液压控制系统用电磁阀等，目前市场上尚无 面向针织机械用高速电磁阀动态参数的专用设备。
国内已有的针织机械用电磁阀参数检测设备，其主要检测内容为电磁阀的电磁参 数，例如电磁阀线圈的冷态直流电阻、线圈和铁芯之间的冷态绝缘电阻、电磁阀的直流励磁 电压、直流励磁电流、定距离处的磁感应强度等，无法对电磁阀的吸合、释放等动态过程的 时间参数进行精确测量和对电流、电压参数的实时测绘。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以测试针织机械用高速电磁阀动态参 数的系统，其可以精确测量多种针织机械用电磁阀的动态响应时间(包含动作时间和释放 时间)、励磁绕组直流电阻、励磁绕组静态电感、动作电压、释放电压、吸合电流和绕组温度 等参数，从而为电磁阀产品的设计和检验提供必需的测试数据。
为了解决上述的技术问题，本发明的一种针织机械用高速电磁阀动态参数测试系 统包括
-测试台，所述测试台配置有高速线阵摄像头、待测电磁阀和光源，所述高速线阵 摄像头与待测电磁阀阀芯、光源共轴，待测电磁阀配置在高速线阵摄像头和光源之间；
-测控电路板，所述测控电路板包括
(1)控制电路板，其包含有用于和上位机通信的并行数据接口和模拟量测量接Π ；
(2)测量接口电路板，包括根据控制信号将待测电磁阀连接至电磁阀驱动电路板 或者电参数测量电路板的继电器阵列及其驱动电路；
(3)电磁阀驱动电路板，提供动态响应特性测试时的电磁阀驱动电路；
(4)电参数测量电路板，提供用于电磁阀各参数测量的电路和接口 ；
-上位机，为一台高性能计算机，其包括用于实现与测控电路板通信，并完成对测 控电路板输出的待测电压信号测量的数据采集卡和用于对高速线扫描摄像头的输出数据 进行同步采集和存储、具有对测量接口电路板同步触发功能的图像采集卡；
-外部电源模块，包括测控电路板和待测电磁阀提供测试的电源。
为了实现电磁阀的驱动控制并产生动态响应时间测量的同步信号，保证动态响应 时间测量的准确性，所述控制电路板为FPGA控制电路板。
所述测试台上配置的高速线阵摄像头、待测电磁阀和光源活动安装在导轨上，为 了使测试光源变成均勻的面光源，待测电磁阀和光源之间还设置有准直镜和毛玻璃，准直 镜位于光源边。
本系统采用基于机器视觉的非接触式测量方法和采用虚拟仪器的设计方法，使用 通用计算机和数据采集卡、结合自行研制的硬件测试平台对电磁阀的动态响应时间进行了 精确测量，为电磁阀产品的设计和检验提供必需的测试数据。
本发明系统的优点在于
(1)以高性能通用微型计算机(PC)为主控计算机，Spartan3系列FPGA为下位控 制机，配置自行设计的测试平台和测控电路板，构成一个电磁阀参数检测系统；
(2)可以对待测电磁阀在指定驱动条件下的动态响应时间进行精确测定，驱动条 件可在规定范围内任意设定；
(3)可以对待测电磁阀励磁绕组直流电阻、励磁绕组静态电感、动作电压、释放电 压、吸合电流和绕组温度等参数进行测量；
(4)可适用于多种电磁阀的检测；
(5)检测结果直观地以数据报表和曲线的方式进行显示，便于用户分析研究；
(6)所有测得数据能迅速、可靠地保存在系统数据库中，可进行后期查询和分析；
(7)系统软硬件运行可靠、使用方便。
图1为本发明测试系统结构框图。
图2为测控电路板结构框图。
图3为簧片运动过程行扫描图。
图4为处理后的簧片运动轨迹图。
图5为电磁阀驱动电路。
图6为冷态直流电阻测量原理图。
图7为线圈等效电感测量原理图。
图8为吸合/释放电压测量原理框图。
图9为吸合电流测量原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明测试系统由四部分组成测试台1、测控电路板2、上位机3 和外部电源模块4。
测试台1主体为一光具座，配置了可移动的夹持机构用于固定高速线阵摄像头5、 待测电磁阀6和光源7等相关设备。高速线阵摄像头5与待测电磁阀6阀芯、光源7共轴， 摄像头5捕获待测电磁阀6阀芯的动作图像供上位机分析使用。测试台1提供测量接线端 子以连接待测电磁阀6与测控电路板2。
测控电路板2以FPGA为控制核心，包含了测量所需接口电路、驱动电路和参数测 量电路，可以在上位机3的控制下实现待测电磁阀6的电气接入和参数测量功能。
上位机3为一台高性能计算机，安装有NI PCI6221数据采集卡和Matrox Solios XCL-B图像采集卡。NI PCI6221数据采集卡具有M路数字I/O通道、8路差分模拟量输入 通道和2路模拟量输出通道，用于实现上位机3与测控电路板2的通信接口，并完成对测控 电路板2输出的待测电压信号的测量功能。Matrox Solios XCL-B图像采集卡具有85MHz 的采样速率、65MB的图像缓存，并具有功能完善的同步触发功能，用于对高速线扫描摄像头 5的输出数据进行同步采集和存储。
外部电源模块4，为测控电路板2和待测电磁阀6提供测试电源。测试系统所使用 的电源由三部分组成
1、LDC60F-1，具有+5V、士 12V输出，额定功率60W，为测控电路板2提供工作电压；
2、LDA150W-3,单路30V，额定功率150W，为电磁阀6动态特性测试提供驱动电压；
3,Gff PSS-3203,单路O 32V可调，额定功率96W，为电磁阀6参数测试提供驱动 电压。
测控电路板2由四部分组成
1.控制电路板11，为FPGA控制电路板，包含一片Spartan3 XC3S400FPGA,通过自 定义并行数据接口与PCI-6221相连，用于实现FPGA与上位机3的通信，并提供模拟量测量接口。
2.测量接口电路板12 主要由继电器阵列及其驱动电路组成，根据控制信号将待 测电磁阀6连接至电磁阀驱动电路板13或者电参数测量电路板14。
3.电磁阀驱动电路板13 主要提供动态响应特性测试时的电磁阀6驱动电路。
4.电参数测量电路板14 提供电磁阀励磁绕组直流电阻、电磁阀励磁绕组静态电 感、电磁阀吸合电压、电磁阀释放电压、电磁阀绕组吸合电流等参数测量的电路和接口。
FPGA控制电路板与上位机3经由PCI6221数据采集卡采用并行方式进行通信，通 信总线采用自定义接口，使用16位数据总线、6位地址总线，1位读写方向控制，1位为数据 时钟。PCI6221采集卡数据总线引脚具体定义如表1所示
表1PCI6221采集卡数据总线引脚具体定义
权利要求
1.一种针织机械用高速电磁阀动态参数测试系统，其特征在于包括-测试台(1)，所述测试台配置有高速线阵摄像头(5)、待测电磁阀(6)和光源(7)，所 述高速线阵摄像头( 与待测电磁阀(6)阀芯、光源(7)共轴，待测电磁阀(6)配置在高速 线阵摄像头(5)和光源(7)之间；-测控电路板O)，所述测控电路板⑵包括(1)控制电路板(11)，其包含有用于和上位机通信的并行数据接口和模拟量测量接Π ；(2)测量接口电路板(12)，包括根据控制信号将待测电磁阀(6)连接至电磁阀驱动电 路板(1 或者电参数测量电路板(14)的继电器阵列及其驱动电路；(3)电磁阀驱动电路板(13)，提供动态响应特性测试时的电磁阀(6)驱动电路；(4)电参数测量电路板(14)，提供用于电磁阀(6)各参数测量的电路和接口；-上位机(3)，为一台高性能计算机，其包括用于实现与测控电路板(2)通信，并完成对 测控电路板(2)输出的待测电压信号测量的数据采集卡和用于对高速线扫描摄像头(5)的 输出数据进行同步采集和存储、具有对测量接口电路板(1 同步触发功能的图像采集卡； -外部电源模块G)，包括测控电路板⑵和待测电磁阀(6)提供测试的电源。
2.根据权利要求1所述的针织机械用高速电磁阀动态参数测试系统，其特征在于所 述控制电路板(11)为FPGA控制电路板。
3.根据权利要求1所述的针织机械用高速电磁阀动态参数测试系统，其特征在于所 述测试台(1)上配置的高速线阵摄像头(5)、待测电磁阀(6)和光源(7)活动安装在导轨 (10)上，待测电磁阀(6)和光源(7)之间还设置有准直镜(9)和毛玻璃(8)，准直镜(9)位 于光源(7)边。
全文摘要
本发明公开了一种针织机械用高速电磁阀动态参数测试系统，其包括测试台(1)、测控电路板(2)、上位机(3)和外部电源模块(4)，上位机(3)包括用于实现与测控电路板(2)通信，并完成对测控电路板(2)输出的待测电压信号测量的数据采集卡和用于对高速线扫描摄像头(5)的输出数据进行同步采集和存储、具有对测量接口电路板(12)同步触发功能的图像采集卡，本系统采用基于机器视觉的非接触式测量方法和采用虚拟仪器的设计方法，使用通用计算机和数据采集卡、结合自行研制的硬件测试平台对电磁阀的动态响应时间进行了精确测量，为电磁阀产品的设计和检验提供必需的测试数据。
文档编号G01R31/327GK102033199SQ20101059537
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者华强, 卢达, 徐刚, 李新, 范龙保, 霍铖宇 申请人:常熟理工学院