座椅穩(wěn)定性試驗機(jī)

1. 設(shè)備概述

1.1. 基本信息

設(shè)備名稱：座椅穩(wěn)定性試驗機(jī)

設(shè)備型號：JQD-3

座椅穩(wěn)定性試驗機(jī)按照YFJC要求定制，可完成座椅骨架和座椅成品的間隙剛度試驗、座椅操作力測量、低載荷間隙剛度試驗（位移小于1mm，力值小于10N）、泡沫特征曲線試驗的測試等試驗。可根據(jù)客戶要求定制！

1.2. 技術(shù)指標(biāo)

1.2.1.     外形尺寸，可根據(jù)實際需求調(diào)整

1)     主機(jī)外形尺寸（橫向×縱向×高）：3000×2000×2200mm³；

2)     試驗底平臺：尺寸3000×2000×250mm³   ，T型槽開口在2000mm方向，間距150mm，T型槽寬14mm；

1.2.2.     主機(jī)框架

1)     電動缸垂直時，中橫梁下臺面距離地面1900mm；

2)     中橫梁可上下移動，移動方式為電動，通過手控盒操作，可任意位置鎖緊；

3)     中橫梁上下移動有位移顯示功能，可在軟件中顯示；

4)     試驗框架前后可整體移動，移動方式為電動，通過手控盒操作，總移動距離為1000mm（一邊預(yù)留400mm），可任意位置鎖緊。

1.2.3.     電動缸

1)     推拉力：3000N；

2)     行程：400mm；

3)     速度調(diào)節(jié)范圍：5mm/min至800mm/min；

4)     速度精度：1%；

5)     可左右移動，移動方式為電動，通過手控盒操作，可任意位置鎖緊，有效移動距離為1600mm；

6)     可繞Z軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方式為手動，旋轉(zhuǎn)角度范圍為±45°，可任意角度下固定，旋轉(zhuǎn)松開時有防脫落螺栓保護(hù)；

7)     可繞橫梁旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方式為手動，旋轉(zhuǎn)角度范圍為0°至300°，可任意角度下固定；

8)     電動缸的伸出（分快慢速）、回退（分快慢速）和停止操作可通過手控盒完成，行走速度可通過軟件設(shè)定。

1.2.4.     負(fù)荷傳感器

1)     擁有1個獨立的負(fù)荷采樣通道，可匹配傳感器；

2)     傳感器由YFJC提供，量程范圍為100N至3000N，數(shù)量不限；

3)     對于自身帶信號放大的傳感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳感器信號輸出要求在-10V至10V之間）；

4)     對于自身不帶信號放大器的傳感器可提供對應(yīng)供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳感器參數(shù)提供給我方，我方只提供一套信號放大模塊，但會盡可能兼容更多的傳感器，若傳感器型號參數(shù)差異太大可配給不同的信號放大模塊，無兼容性問題）。

1.2.5.     模擬量式位移傳感器（LVDT）

1)     擁有4個獨立的模擬量式位移采樣通道，可匹配傳感器；

2)     傳感器由YFJC提供，量程范圍不限，數(shù)量不限，為達(dá)到試驗匹配應(yīng)盡可能選擇量程與所測位移量接近的傳感器；

3)     對于LVDT位移傳感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳感器信號輸出要求在-10V至10V之間）。

1.2.6.     編碼器式位移傳感器

1)     擁有2個獨立的編碼器式位移采樣通道，可匹配傳感器；

2)     傳感器由YFJC提供，量程范圍不限，數(shù)量不限，為達(dá)到試驗匹配應(yīng)盡可能選擇分辨率足夠支撐所測位移量的傳感器；

3)     傳感器要求是供電電源為5V的正交編碼器式位移傳感器。

1.2.7.     模擬量式角度傳感器

1)     擁有1個獨立的模擬量式角度采樣通道，可匹配傳感器；

2)     傳感器由YFJC提供，量程范圍不限，數(shù)量不限，為達(dá)到試驗匹配應(yīng)盡可能選擇量程與所測位移量接近的傳感器；

3)     對于自身帶信號放大的傳感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳感器信號輸出要求在-10V至10V之間）；

4)     對于自身不帶信號放大器的傳感器可提供對應(yīng)供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳感器參數(shù)提供給我方，我方只提供一套信號放大模塊，但會盡可能兼容更多的傳感器，若傳感器型號參數(shù)差異太大可配給不同的信號放大模塊，無兼容性問題）。

1.2.8.     編碼器式角度傳感器

1)     擁有1個獨立的編碼器式角度采樣通道，可匹配傳感器；

2)     傳感器由YFJC提供，量程范圍不限，數(shù)量不限；

3)     傳感器要求是供電電源為5V的正交編碼器式位移傳感器。

1.2.9.     采樣頻率

200Hz。

1.2.10.  AD轉(zhuǎn)換精度

16位。

1.2.11.  測量精度

優(yōu)于±0.5%F·S。

1.2.12.  控制精度

優(yōu)于±0.5%F·S。

1.2.13.  負(fù)荷控制負(fù)荷目標(biāo)方式

控制負(fù)荷超調(diào)量小于加載值的10%，且不低于加載值。

1.2.14.  位移控制位移目標(biāo)方式

控制位移超調(diào)量小于5mm。

1.2.15.  位移控制負(fù)荷目標(biāo)方式

控制負(fù)荷超調(diào)量小于加載值的10%，且不低于加載值；

1.2.16.  控制柜

尺寸由YFJC提供，并增加AC220V、DC12和DC24V電源插口，其位置由YFJC給出。

2. 設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.1. 機(jī)械系統(tǒng)

2.1.1.     底平臺

灰鐵（HT250）鑄造，經(jīng)過加工和去磁處理，精度2級，

2.1.2.     試驗框架

立柱采用無縫鋼管精加工而成，橫梁、立柱安裝底座等采用鋼板加工而成，如圖2-3。

2.1.3.     框架前后移動機(jī)構(gòu)

采用鋼板焊接加工而成，移動機(jī)構(gòu)采用電機(jī)自動驅(qū)動，。

2.1.4.     電動缸升降機(jī)構(gòu)

采用精密滾珠絲桿、驅(qū)動電機(jī)、軸承、移動鎖緊套等組成，。

2.1.5.     電動缸左右移動機(jī)構(gòu)

采用絲桿、驅(qū)動電機(jī)、鎖緊機(jī)構(gòu)等組成，

2.1.6.     電動缸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

也叫角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，采用手輪和減速機(jī)手動調(diào)節(jié)，配角度刻度尺，

2.2. 電氣控制及采集系統(tǒng)

整個電氣控制及采集系統(tǒng)可分為：電氣拖動系統(tǒng)、伺服電動缸系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)和信號采集系統(tǒng)四部分。

2.2.1.     電氣拖動系統(tǒng)

電氣拖動系統(tǒng)依托于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，是整臺設(shè)備電力配給和電氣邏輯控制的核心。所有信號的線材連接都在此部分完成，其在關(guān)鍵部位使用光電隔離式固態(tài)繼電器和高品質(zhì)屏蔽電纜有效減輕伺服電機(jī)系統(tǒng)運作時對控制信號和采樣信號的干擾。

2.2.2.     伺服電動缸系統(tǒng)

伺服電動缸系統(tǒng)用于接收控制電信號并根據(jù)控制信息控制電動缸行走，是整臺設(shè)備動作執(zhí)行部分的核心。

作為執(zhí)行部件的電動缸具有噪音低、節(jié)能、干凈、高剛性、抗沖擊力、超長壽命、操作維護(hù)簡單等特點，可以在惡劣環(huán)境下長期工作，防護(hù)等級可以達(dá)到IP66。且電動缸在復(fù)雜的環(huán)境下工作只需要定期的注脂潤滑，并無易損件需要維護(hù)更換，比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本。同時還可以在缸體上安裝前后感應(yīng)式限位開關(guān)，配合伺服電機(jī)系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)工作，提高系統(tǒng)安全性。

而作為控制部件的松下伺服電機(jī)系統(tǒng)可方便調(diào)整參數(shù)、監(jiān)視狀態(tài)和分析故障。其強(qiáng)大的智能化自動調(diào)整功能可替代通常的專業(yè)復(fù)雜地調(diào)試過程，輕松完成高速高響應(yīng)，速度響應(yīng)頻率可達(dá)1kHz。控制方面，該伺服驅(qū)動器可接收高達(dá)2Mpps的脈沖指令，并內(nèi)置瞬時速度觀測器，可快速、高分辨率地檢測出電機(jī)轉(zhuǎn)速。實際使用中，伺服電機(jī)前端還安裝有減速機(jī)，通過減速機(jī)連接到電動缸。

2.2.3.     運動控制系統(tǒng)

運動控制系統(tǒng)的核心部件是NI PCI-7352運動控制卡。其主要特點有：

?  控制周期為250μm

?  從軟件發(fā)送命令至命令得到響應(yīng)最多只需5ms

?  內(nèi)置數(shù)據(jù)采集，可提供200Hz采樣頻率的8路16位模擬輸入

?  64條數(shù)字I/O線

?  以光電隔離接口形式兼容伺服使能、限位信號

?  可通過驅(qū)動函數(shù)設(shè)置前后限位

?  除本身的編碼器主反饋外，其它8路16位模擬輸入都可以用來做控制反饋

?  可通過驅(qū)動函數(shù)設(shè)置PID控制參數(shù)

基于上述優(yōu)點，使用NI PCI-7352運動控制卡作為伺服電動缸的控制，其控制效果好，長期穩(wěn)定性佳，且根據(jù)驅(qū)動函數(shù)自帶的狀態(tài)監(jiān)測可以方便地判斷伺服電機(jī)系統(tǒng)運行狀態(tài)，簡化故障排查流程，增加試驗設(shè)備工作效率。

為了使用PCI接口形式板卡，我們采用研華工控機(jī)IPC-610L（300W電源）作為其載體。其特點有：

?  工業(yè)級母板

?  主板AIMB-763VG(5個PCI槽2個PCIE槽2串一并一個網(wǎng)口)

?  含CPUE5300/2G/500G/DVD/KB/MS/

?  前端配備2個 USB，機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài) LED 指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運行情況

?  有過濾內(nèi)吹冷卻風(fēng)扇，可在整個機(jī)箱內(nèi)維持正的空氣循環(huán)

?  一年上門兩年質(zhì)保

由于這些特點，使得 IPC-610擁有很強(qiáng)的防干擾、防塵、防震、防擾流的能力，為NI PCI-7352穩(wěn)定運行提供了堅實的平臺。

2.2.4.     信號采集系統(tǒng)

信號采集系統(tǒng)分為信號調(diào)理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集硬件兩部分。

信號采集系統(tǒng)對于模擬量式傳感器由信號放大模塊和抗混疊濾波器組成，而對于編碼器式傳感器則無需增加信號輔助部件。

數(shù)據(jù)采集硬件可分為模擬量信號采集硬件（卡）和編碼器信號采集硬件（卡）兩部分。其中NI PCI-7352內(nèi)置8路模擬量信號采樣通道供系統(tǒng)模擬量采樣使用，而編碼器式信號采樣使用北京阿爾泰公司的PCI2394編碼器采集卡。

2.3. 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)運行于研華工控機(jī)上，通過驅(qū)動函數(shù)與NI PCI-7352或者其它采集卡進(jìn)行交互。其主要特點為：

?  運行于Windows操作系統(tǒng)，人機(jī)界面友好，操作簡便，支持中英文界面顯示

?  隱藏了大部分硬件配置參數(shù)，只留有用戶需要使用的少量硬件配置參數(shù)，簡化用戶操作

?  可在硬件通道支持的范圍內(nèi)配置傳感器系數(shù)，調(diào)用方便，互不干涉

?  軟件啟動后實時顯示傳感器采樣瞬時值，試驗時還可顯示傳感器采樣大值和最小值

?  可手動設(shè)置傳感器保護(hù)值（默認(rèn)為對應(yīng)傳感器量程），保護(hù)響應(yīng)時間為5ms

?  可預(yù)置多種試驗曲線數(shù)據(jù)處理方式，由用戶提出并確認(rèn)

?  試驗曲線數(shù)據(jù)處理方式可配合試驗運行參數(shù)形成一個整體的試驗?zāi)K，各種組合設(shè)置靈活，調(diào)用方便，可實現(xiàn)全部參數(shù)的存盤和讀取

?  可提供僅進(jìn)行試驗采樣控制的手動試驗?zāi)Ｊ?/span>

?  試驗數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲在文檔中，讀寫速度遠(yuǎn)高于數(shù)據(jù)庫形式，且大大提高連續(xù)記錄數(shù)據(jù)量，減少長時間運行軟件存儲故障率

?  所有試驗數(shù)據(jù)均支持導(dǎo)出至EXCEL表

?  可靈活設(shè)定多種條件檢索試驗記錄

?  可實現(xiàn)多套試驗報告模板并存，根據(jù)實際需要調(diào)用不同模板

?  可用任意2個傳感器采樣信號組成曲線

?  可同時顯示所有傳感器通道的曲線（顏色區(qū)分）

?  在試驗曲線上可進(jìn)行各種條件下的特征點查找

?  在試驗曲線上可進(jìn)行光標(biāo)任意點查找（可與EXCEL導(dǎo)出數(shù)據(jù)匹配）

?  可根據(jù)需要獲得曲線上任意點的切線數(shù)據(jù)

?  可對曲線中進(jìn)行任意傳感器信號進(jìn)行處理顯示