一种恒力吊架计算机智能检测系统及其测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种恒力吊架计算机智能检测系统及其测试方法，包括工控机、机架、油缸、泵站和比例换向阀，其特征在于：在机架上设置有油缸，所述油缸下端连接有待测恒吊，所述位移传感器与数据采集控制系统通过数据线连接，压力传感器与数据采集控制系统通过数据线连接，工控机与数据采集控制系统相连接，泵站通过比例换向阀与油缸连接，数据采集控制系统控制比例换向阀动作换向，拔销按钮盒与数据采集控制系统连接。本发明能够自动进行力—位移信号的测量与曲线绘制、力恒定度的自动计算、拔销控制、暂停控制、行走控制、超载试验、数据保存和报告打印。系统具有高集成度、智能化、结构精简、可靠等优点。
【专利说明】一种恒力吊架计算机智能检测系统及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及产品性能检测系统，特别是涉及一种恒力吊架计算机智能检测系统及其测试方法。
【背景技术】
[0002]恒力吊架(以下简称恒吊)是根据力矩平衡原理设计，在许可的负载位移下，负载力矩和弹簧力矩始终保持平衡。对用恒吊支承的管道和设备，在发生位移时，它可以提供恒定的支承力，因而不会给管道设备带来附加应力。也就是说，对恒吊的要求是在其工作行程内，随着位移的变化，它的支承反力不变，即显示出零刚度特性。然而，理想的恒吊是不存在的。恒吊的设计、加工和装配都会对其恒力特性造成影响。每一个恒吊在出厂之前，都要对它的力一位移关系进行检测，确保其关键指标一恒定度和偏差度满足要求。目前多数厂家采用的基于测力计和直尺的半手工检测法操作繁琐、精度不高，而且不能自动绘制力一位移曲线、不能自动计算偏差度和恒定度、超载试验时载荷控制不准、无法保存测试数据供查询和自动生成打印报告。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种恒力吊架计算机智能检测系统及其测试方法，通过此设计能进行自动测量和绘制力一位移曲线、自动计算偏差度和恒定度、超载试验、行走控制、载荷控制、自动保存测试数据供查询和自动生成打印报告。
[0004]为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是:
一种恒力吊架计算机智能检测系统，包括工控机、机架、油缸、泵站和比例换向阀，其特征在于:还包括数据采集控制系统、位移传感器、压力传感器和拔销按钮盒，在机架上设置有油缸，所述油缸下端连接有待测恒吊，所述位移传感器与数据采集控制系统通过数据线连接用于采集恒吊的位移值，所述压力传感器与数据采集控制系统通过数据线连接用于采集恒吊的载荷值，所述工控机与数据采集控制系统相连接，所述泵站通过比例换向阀与油缸连接，所述数据采集控制系统控制比例换向阀动作换向，所述拔销按钮盒与数据采集控制系统连接用于拔销时的对系统的暂停和继续。
[0005]前述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述数据采集控制系统由数据测控卡和可附加滤波电路的接线端子盒组成，所述数据测控卡集成了 8个差分模拟输入通道、2个模拟输出通道和24个数字通道。
[0006]前述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述位移传感器和压力传感器通过数据线与数据测控卡的模拟输入通道相连接。
[0007]前述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述拔销按钮盒包括一个红色按钮和一个绿色按钮，所述拔销按钮盒的两个按钮开关一端连接到数据测控卡的电源端，另一端连接到数据测控卡的两个数字输入通道。
[0008]前述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述数据测控卡采用NIPC1-6221数据测控卡。
[0009]前述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述位移传感器采用LVDT直线位移传感器，所述压力传感器采用轮辐式拉压力传感器。
[0010]一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:包括以下步骤:
(1)、启动泵站，在工控机程序主界面按下相应按钮，对应的处理程序通过数据采集控制系统来执行油缸行走控制，将待检测的恒吊装配至测量初始位置；
(2)、在工控机的主程序中控制下开始测量，通过数据采集控制系统命令油缸开始缓慢上拉恒吊，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线，同时工控机通过数据采集控制系统不断查询是否有拔销按钮盒中红色按钮产生的脉冲；
(3)、当发现拔销按钮盒中红色按钮产生脉冲，立刻按下拔销按钮盒上的红色按钮使油缸停止上升，并且拔下恒吊的插销，工控机记下此时压力传感器通过数据采集控制系统反映的载荷值即为拔销载荷值，工控机检测程序将其用于判断产品是否合格，同时工控机记录位移传感器通过数据采集控制系统反映的位置值作为工作行程起点；
(4)、操作员确认工控机得到拔销载荷值和位置值后，按下拔销按钮盒上的绿色按钮，数据采集控制系统控制油缸继续上升；
(5)、工控机的测控程序根据拔销位置和产品信息中的工作行程，确定对产品检测时油缸的行走范围，控制油缸上升达到拔销位置与工作行程之和表示的位置完成去程测试，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线；
(6)、去程结束以后，工控机通过数据采集控制系统发出油缸下降信号，使比例换向阀动作换向，使恒吊缓慢卸载，直至回到拔销位置完成回程测试，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线，测量自动结束，工控机计算恒定度并检验合格与否。
[0011]前述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(I)之前还包括以下步骤:启动工控机测控程序包含主界面和参数设置界面，在程序主界面将待测产品的基本信息录入产品数据库；
前述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(I)和步骤(2)之间还包括以下步骤:工控机的显示器上检查主界面显示的当前传感器的读数，如果当前载荷值不在零值附近，进入参数设置界面，点击“去除载荷原点”按钮，再回到主界面；
前述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(3)中，如果恒吊为拔销型，应同时观察恒吊的插销是否松动，一旦松动，立刻按下拔销按钮盒上的红色按钮使油缸停止上升，并且拔下恒吊的插销，工控机记下此时压力传感器通过数据采集控制系统反映的载荷值即为拔销载荷值，工控机检测程序将其用于判断产品是否合格，同时工控机记录位移传感器通过数据采集控制系统反映的位置值作为工作行程起点。
[0012]本发明所达到的有益效果:本发明系统充分利用了虚拟仪器原理，结构精简，运行可靠。系统采用高精度的数据采集控制系统，将恒吊检测工艺中的测量和控制有机地集成在一起。在同一个系统中，同时具备力-位移关系曲线测绘、自动计算载荷偏差度和恒定度、载荷及超载控制、连续及断续工作方式、适应拔销与非拔销试件等能力。具有高集成度、智能化、结构精简、可靠等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明恒力吊架计算机智能检测系统结构框图。
[0014]图2是本发明恒力吊架计算机智能测试方法测控流程图。
[0015]图3是本发明载荷反馈控制原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0017]如图1所示，一种恒力吊架计算机智能检测系统的具体实施例，其中包括工控机1、数据采集控制系统2、液压驱动装置、传感器、拔销按钮盒5。数据采集控制系统2由集成8个差分模拟输入通道、两个模拟输出通道和24个数字通道的NI PC1-6221数据测控卡和可接低通滤波器的接线端子盒组成，具有16位数据精度。液压驱动装置主要由机架3-1、油缸3-2、泵站3-3、比例换向阀3-4构成，在机架3-1上设置有油缸3_2，所述油缸3_2下端连接有待测恒吊6，所述工控机I与数据采集控制系统2相连接，泵站3-3通过比例换向阀3-4与油缸连接3-2，所述数据采集控制系统2控制比例换向阀3-4动作换向，比例换向阀3-4可采用电磁比例换向阀。传感器包括位移传感器4-1和压力传感器4-2。拔销按钮盒5中包含一个红色按钮和一个绿色按钮。
[0018]工控机I与数据采集控制系统2通过PCI接口进行通讯。位移传感器4-1和压力传感器4-2均为直流24V供电，输出为正比于被测量值的电压(_10V~+10V)通过导线接到数据采集控制系统2中的NI PC1-6221数据测控卡的模拟输入通道。位移传感器4_1可采用LVDT直线位移传感器，用于采集恒吊6的位移值，压力传感器4-2可采用轮辐式拉压力传感器，用于采集恒吊6的载荷值。拔销按钮盒5的两个按钮开关一端连接到NI PC1-6221数据测控卡的+5V电源，另一端连到NI PC1-6221数据测控卡的两个数字输入通道。
[0019]本发明恒力吊架计算机智能测试方法，包括以下步骤:
(I )、首先启动工控机测控程序(包含主界面和参数设置界面)，在程序主界面将待测产品的基本信息(包括出产编号、吊点代号、型号、工作载荷、工作行程、是否拔销、总行程等)录入产品数据库。
[0020](2)、启动泵站3-3，在工控机I程序主界面按下相应按钮，执行行走控制(上拉或下压油缸3-2)，将待检测的恒吊6装配至液压驱动装置3中。当操作员按下行走按钮时，对应的处理程序通过数据采集控制系统2中的D/A通道输出模拟电压(对应不同的油缸行走速度，程序可调，范围:-10V~+10V)到液压驱动装置3中，使油缸3-2上升或下降。
[0021](3)、操作员检测工控机I的显示器上主界面显示的当前传感器的读数，如果当前载荷值不在零值附近，进入参数设置界面，点击“去除载荷原点”按钮，再回到主界面。
[0022](4)、操作员在工控机I的主程序中按下“开始测量”按钮，开始图2所示的自动测控流程。通过数据采集控制系统2命令液压驱动装置3开始缓慢上拉恒吊6。同时工控机I通过数据采集控制系统2开始实时测量和显示力-位移曲线。同时工控机I通过数据采集控制系统2不断查询是否有拔销按钮盒5中红色按钮产生的脉冲。
[0023](5)、当发现拔销按钮盒5中红色按钮产生脉冲，立刻按下拔销按钮盒5上的红色按钮使油缸停止上升，并且拔下恒吊6的插销，工控机I记下此时压力传感器4-2通过数据采集控制系统2反映的载荷值即为拔销载荷值，工控机I检测程序将其用于判断产品是否合格，同时工控机I记录位移传感器4-1通过数据采集控制系统2反映的位置值作为工作行程起点；
另外当如果恒吊6为拔销型，操作员应同时观察工件6的插销是否松动。一旦松动，立刻按下拔销按钮盒5上的红色按钮使油缸3-2停止上升，并且拔下插销。此时工控机I记下此时力传感器4-2通过数据采集控制系统2反映的载荷值即为拔销载荷，检测程序将其用于判断产品是否合格，同时记录位移传感器4-1通过数据采集控制系统2反映的位置值作为工作行程起点。
[0024](6)、操作员确认工控机I得到拔销载荷值和位置值后，按下拔销按钮盒5上的绿色按钮，数据采集控制系统2控制油缸3-2继续上升；
(7)、工控机I的测控程序根据拔销位置和产品信息中的工作行程，确定对产品检测时油缸3-2的行走范围。等待油缸3-2上升达到拔销位置与工作行程之和表示的位置后(去程测试结束)，同时工控机I通过数据采集控制系统2开始实时测量和显示力-位移曲线；
(8 )、去程结束以后，工控机I通过数据采集控制系统2发出油缸下降信号，使比例换向阀3-4动作换向，使恒吊6缓慢卸载，直至回到拔销位置(回程测试结束)。测量自动结束，系统计算恒定度并检验合格与否；测量自动结束，工控机计算恒定度并检验合格与否。
[0025]本发明当恒吊6为非拔销型，测量过程与拔销型基本一致。区别仅在于不需要人工拔销，而仅将拔销位置记录为工作行程起点和回程测试终点。
[0026]如图3所示，当设备进行超载试验或行走载荷控制:只要先在程序主界面设好载荷和加载时间，数据采集控制系统2通过比例换向阀拉伸油缸3-2时将启动实时PID载荷反馈控制功能，从而实现载荷的自动、精确实现，PID控制用的三个参数可以在参数设置界面更改。完成测试后，系统自动存储测试数据，可以自动生成测试报告。
[0027]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种恒力吊架计算机智能检测系统，包括工控机、机架、油缸、泵站和比例换向阀，其特征在于:还包括数据采集控制系统、位移传感器、压力传感器和拔销按钮盒，在机架上设置有油缸，所述油缸下端连接有待测恒吊，所述位移传感器与数据采集控制系统通过数据线连接用于采集恒吊的位移值，所述压力传感器与数据采集控制系统通过数据线连接用于采集恒吊的载荷值，所述工控机与数据采集控制系统相连接，所述泵站通过比例换向阀与油缸连接，所述数据采集控制系统控制比例换向阀动作换向，所述拔销按钮盒与数据采集控制系统连接用于拔销时的对系统的暂停和继续。
2.根据权利要求1所述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述数据采集控制系统由数据测控卡和可附加滤波电路的接线端子盒组成，所述数据测控卡集成了8个差分模拟输入通道、2个模拟输出通道和24个数字通道。
3.根据权利要求2所述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述位移传感器和压力传感器通过数据线与数据测控卡的模拟输入通道相连接。
4.根据权利要求3所述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述拔销按钮盒包括一个红色按钮和一个绿色按钮，所述拔销按钮盒的两个按钮开关一端连接到数据测控卡的电源端，另一端连接到数据测控卡的两个数字输入通道。
5.根据权利要求4所述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述数据测控卡采用NI PC1-6221数据测控卡。
6.根据权利要求5所述的一种恒力吊架计算机智能检测系统，其特征在于:所述位移传感器采用LVDT直线位移传感器，所述压力传感器采用轮辐式拉压力传感器。
7.一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、启动泵站，在工控机程序主界面按下相应按钮，对应的处理程序通过数据采集控制系统来执行油缸行走控制，将待检测的恒吊装配至测量初始位置； (2)、在工控机的主程序中控制下开始测量，通过数据采集控制系统命令油缸开始缓慢上拉恒吊，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线，同时工控机通过数据采集控制系统不断查询是否有拔销按钮盒中红色按钮产生的脉冲； (3)、当发现拔销按钮盒中红色按钮产生脉冲，立刻按下拔销按钮盒上的红色按钮使油缸停止上升，并且拔下恒吊的插销，工控机记下此时压力传感器通过数据采集控制系统反映的载荷值即为拔销载荷值，工控机检测程序将其用于判断产品是否合格，同时工控机记录位移传感器通过数据采集控制系统反映的位置值作为工作行程起点； (4)、操作员确认工控机得到拔销载荷值和位置值后，按下拔销按钮盒上的绿色按钮，数据采集控制系统控制油缸继续上升； (5)、工控机的测控程序根据拔销位置和产品信息中的工作行程，确定对产品检测时油缸的行走范围，控制油缸上升达到拔销位置与工作行程之和表示的位置完成去程测试，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线； (6)、去程结束以后，工控机通过数据采集控制系统发出油缸下降信号，使比例换向阀动作换向，使恒吊缓慢卸载，直至回到拔销位置完成回程测试，同时工控机通过数据采集控制系统开始实时测量和显示力-位移曲线，测量自动结束，工控机计算恒定度并检验合格与否。
8.根据权利要求7所述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(I)之前还包括以下步骤:启动工控机测控程序包含主界面和参数设置界面，在程序主界面将待测产品的基本信息录入产品数据库。
9.根据权利要求8所述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(I)和步骤(2)之间还包括以下步骤:工控机的显示器上检查主界面显示的当前传感器的读数，如果当前载荷值不在零值附近，进入参数设置界面，点击“去除载荷原点”按钮，再回到主界面。
10.根据权利要求9所述的一种恒力吊架计算机智能测试方法，其特征在于:在步骤(3)中，如果恒吊为拔销型，应同时观察恒吊的插销是否松动，一旦松动，立刻按下拔销按钮盒上的红色按钮使油缸停止上升，并且拔下恒吊的插销，工控机记下此时压力传感器通过数据采集控制系统反映的载荷值即为拔销载荷值，工控机检测程序将其用于判断产品是否合格，同时工控机记录位移传感器通过数据采集控制系统反映的位置值作为工作行程起点。
【文档编号】G01M99/00GK104483146SQ201410616380
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】王占军, 汤炳新 申请人:河海大学常州校区