加載扭矩和扭力測試、控制裝置製造方法
2023-12-11 04:52:32 1
加載扭矩和扭力測試、控制裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及加載扭矩和扭力測試、控制裝置，包括用於採集扭矩信號的扭矩傳感器，扭矩傳感器的信號經過信號隔離模塊、濾波模塊和放大模塊後接至A/D晶片，A/D晶片連接採樣單元，實現測試過程中的實時採樣；採樣單元連接用於接收扭矩傳感器的採集數據並實時與設定的目標值對比的接有零位信號的主控單元；在達到目標值時，主控單元通過驅動單元，將用於停止電機動作的控制信號傳輸到電機驅動器；在沒有達到目標值時，電機驅動器將用於驅動單元記錄角度數據的編碼器信號反饋給驅動單元。本實用新型將數據採集與處理和伺服、步進電機或變頻器驅動集成於一體，有效提高測試過程中信號採集、傳輸的實時性，提高控制精度，還可以用於角度測試等。
【專利說明】加載扭矩和扭力測試、控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及扭矩、扭力測試控制領域，尤其是加載扭矩和扭力測試、控制裝置。
【背景技術】
[0002]在扭矩扳手的生產和使用過程中，都需要對扭矩扳手進行檢定。目前使用的自動加載扭矩扳子測試系統或檢定儀大都利用二次儀表的串口扭矩數據輸出功能，加上伺服或步進電機驅動模塊來完成扭矩扳子的自動加載測試。採用這種模式時，聯接部件多，降低了測試系統或檢定儀的可靠性，扭矩傳感器數據傳輸的實時性很差，影響了伺服、步進電機的控制精度，從而使得測量的扭矩扳子檢定數據有較大的偏差；使用的二次儀表採用數碼管來顯示數據，可顯示的信息量很少，並且該儀表存儲數據量很小，且不能完成檢定數據的檢索功能。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的問題，提供一種檢測可靠、準確性高的加載扭矩和扭力測試、控制裝置。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]包括用於採集扭矩信號的扭矩傳感器，扭矩傳感器的信號經過信號隔離模塊、濾波模塊和放大模塊後接至八/0晶片，八/0晶片連接採樣單元，實現測試過程中的實時採樣；採樣單元連接用於接收扭矩傳感器的採集數據並實時與設定的目標值對比的接有零位信號的主控單元；
[0006]在達到目標值時，主控單元通過驅動單元，將用於停止電機動作的控制信號傳輸到電機驅動器；在沒有達到目標值時，電機驅動器將用於驅動單元記錄角度數據的編碼器信號反饋給驅動單元。
[0007]所述主控單元連接用於選擇和輸入採樣參數以及輸出顯示特性數據的觸控螢幕。
[0008]所述觸控螢幕內部設置有用於完成多條件檢定數據檢索，以回調歷史檢定數據的歷史表格控制項。
[0009]所述主控單元的輸入端連接用於手動控制電機驅動器的運行和停止的手控盒輸出端。
[0010]所述手控盒、零位信號和主控單元之間以及驅動單元和電機驅動器之間均設置光電隔離器件和電機驅動信號整形器件。
[0011]所述採樣單元、主控單元和驅動單元均為仙1級0^，且均通過83-232串口連接。
[0012]所述扭矩傳感器、信號隔離模塊、濾波模塊、放大模塊、八/0晶片、採樣單元、主控單元和驅動單元均位於抗電磁幹擾的屏蔽箱體內，箱體的操作面板設置有對加載機構進行控制操作的操作按鈕、急停按鈕和狀態指示燈。
[0013]與現有技術相比，本實用新型有益的技術效果是:
[0014]本實用新型採用採樣單元、主控單元和驅動單元連接外圍輔助電路，設計成一塊多控制單元板卡，多控制單元的板卡與外圍部件的接線減少到了最少，扭矩傳感器信號經過信號隔離、濾波、放大模塊接至八/0晶片，完成扭矩和扭力測試過程中的實時採樣，並快速傳輸數據到主控單元；主控單元接收扭矩傳感器的採集數據並實時與設定的目標值對比，當達到目標值時，立即將控制信號快速通過驅動單元傳輸到電機驅動器，如伺服、步進電機驅動器或變頻器，從而停止電機的動作，由於採樣單元、主控單元和驅動單元是直接連接，其傳輸波特率很高，高波特率的數據傳輸使主控單元得到實時的傳感器信號，並使得伺月艮、步進電機驅動器或變頻器的控制精度得到保證；在沒有達到目標值時，電機驅動器通過反饋編碼器信號給驅動單元，以記錄運動次數等。本實用新型將數據採集與處理和伺服、步進電機或變頻器驅動集成於一體，有效提高扭矩和扭力測試過程中扭矩傳感器信號採集、傳輸的實時性，精確伺服、步進電機驅動器或變頻器的控制精度，還可以用於角度測試等。
[0015]進一步，本實用新型通過設置觸控螢幕，用戶進行的測試參數的輸入或選擇和過程控制數據的顯示均由觸控螢幕來完成，使得測試參數更容易的輸入和選擇，並使控制過程的數據展現在觸控螢幕上，很方便用戶查閱，顯示信息量大，對扭矩、扭力測試的過程狀態和故障現象的顯示，不僅能觀察到實時的數據變化過程，還能快速排除故障，提高扭矩和扭力測試的效率。
[0016]進一步，本實用新型利用觸控螢幕內部的歷史表格控制項還可以完成多條件的檢定數據檢索功能，以回調歷史檢定數據。
[0017]進一步，本實用新型通過設置手控盒，用於伺服、步進電機驅動器或變頻器的運行和停止的手動控制。
[0018]進一步，本實用新型所有接入主控單元、驅動單元的輸入信號和驅動單元的輸出信號都經過光電隔離器件，使外部電路與各單元內部電路之間實現了電氣上的光電隔離，減少了外界噪聲、輻射的幹擾；通過設置電機驅動信號整形器件，信號可靠度高。
[0019]進一步，本實用新型採用3個仙1級0^，提高多0^板卡的抗幹擾性、穩定性和高可靠性；各自完成不同的任務，同時通過採用高波特率串口進行數據傳輸，使得扭矩傳感器信號的採集實時性高，使得扭矩傳感器數據和驅動電機的信號響應快速，從而提高伺服、步進電機驅動器或變頻器的控制精度，抗幹擾、安全性及可靠性得到不同程度的提升，保證產品更加穩定。
[0020]進一步，本實用新型各0^單元外有箱體，起到抗電磁幹擾的屏蔽作用，以保證其不受外界噪聲、輻射的幹擾；操作面板利於快速方便地對加載機構進行有效的控制操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0022]圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0023]圖2是本實用新型的儀表箱及操作面板示意圖；
[0024]其中:1-箱體；2-操作面板；3-觸控螢幕；4-急停按鈕；5-狀態指示燈；6-操作按鈕。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0026]本實用新型是以採樣扭矩扳子測試過程中扭矩傳感器的實時數據與目標值進行比較來控制伺服、步進電機驅動器或變頻器動作的儀表箱，為實現本儀表的功能，本電路中採用不同的技術方法:
[0027]參見圖1，本實用新型主要包括:扭矩傳感器信號輸入、信號隔離模塊、信號濾波模塊、信號放大模塊、16位高速八/0晶片、手控盒控制信號輸入、加載裝置零位信號輸入、3個八咖級0^構成的採樣單元、主控單元和驅動單元，光電隔離器件、電機驅動信號整形器件和顯示界面觸控螢幕3等部件。
[0028]本實用新型對輸入的扭矩傳感器信號進行信號隔離、濾波、放大處理後接入16位高速八/0晶片，八/0晶片連接採樣單元，實現測試過程中的實時採樣，保證扭矩傳感器數據採集的實時性和可靠性；採樣單元直接通過83-232串口以4.51131^/8的波特率傳輸數據到主控單元；主控單元通過83-232串口連接驅動單元，驅動單元依次通過光電隔離器件和電機驅動信號整形器件連接電機驅動器，電機驅動器連接電機並能夠反饋信號給驅動單元。其中主控單元接收扭矩傳感器的採集數據並實時與設定的目標值對比，當達到目標值時，立即將控制信號通過1^-232串口以4.51131^/8的波特率傳輸到驅動單元，由驅動單元傳遞給伺服、步進電機驅動器或變頻器，從而停止電機的動作；在沒有達到目標值時，電機驅動器通過反饋編碼器信號給驅動單元，以使驅動單元記錄角度數據等。主控單元上設置的人機接口採用工業級觸控螢幕，進行測試參數的輸入和特性數據的顯示，更便於操作人員準確了解當前的各種工作狀態，界面友好直觀，不僅增加了顯示的信息量，還提供了檢定數據的檢索功能，提高扭矩、扭力測試過程中扭矩傳感器信號採集、傳輸的實時性，精確伺服、步進電機驅動器或變頻器的控制精度，可對扭矩、扭力測試的過程狀態和故障現象進行顯示，不僅能觀察到實時的數據變化過程，還能快速排除故障，提高扭矩、扭力測試的效率。利用觸控螢幕內設置的歷史數據表格控制項，能夠實現多條件的檢定數據檢索功能。手控盒和加載裝置零位接近開關分別輸入信號到主控單元。
[0029]其中手控盒和加載裝置零位接近開關輸入到主控單元的信號，輸入到驅動單元的驅動器反饋的編碼器信號，以及驅動單元驅動伺服、步進電機驅動器或變頻器的驅動信號，均經過光電隔離和整形電路，使外部電路與各單元內部電路之間實現了電氣上的光電隔離，信號可靠度高。
[0030]本實用新型採用3個仙1級0^作為主控單元、採樣單元和驅動單元，提高多0^板卡的抗幹擾性、穩定性和高可靠性；連接外圍輔助電路，設計成一塊多0^板卡，各自完成不同的任務，同時通過採用高波特率串口進行數據傳輸，使得扭矩傳感器數據和驅動電機的信號響應快速，抗幹擾、安全性及可靠性得到不同程度的提升，保證產品更加穩定。配置觸控螢幕作為採樣參數的選擇和輸入以及特性數據的輸出顯示，配置手控盒用於伺服、步進電機驅動器或變頻器的運行和停止的手動控制。本實用新型將數據採集與處理和伺服、步進電機或變頻器驅動集成於一體。
[0031]參見圖2，本實用新型的扭矩傳感器、信號隔離濾波、信號放大、16位高速八/0晶片、0^、手控盒和加載裝置等均位於箱體1內，箱體1採用鋁合金材料製成，整體架構簡單，利於屏蔽電磁幹擾。觸控螢幕3安裝在箱體1上，箱體1的操作面板2還安裝有對加載機構進行控制操作的操作按鈕6、急停按鈕4和狀態指示燈5，其中，狀態指示燈5包括手輪、零位和錯誤等，操作按鈕6包括加載、卸載和停止等操作按鈕。
[0032]本實用新型採用以3個仙1級0^為主控核心單元，觸控螢幕為人機接口，以高波特率數據傳輸為主要特性，實現伺服、步進電機驅動器或變頻器的精確控制，本實用新型與外圍部件接線少、故障率小，各0^單元還採用了抗電磁幹擾的屏蔽措施，以保證其不受外界噪聲、輻射的幹擾，抗幹擾能力強；同時安全可靠性大大提高，方便維護，與以往扭矩測試系統或檢定儀的實現方法上有很大的改進，在提高生產效率，改善產品的穩定性、一致性，便於維護升級方面具有更新的優點。
[0033]本實用新型能對配接的扭矩傳感器進行仙數據採集，扭矩傳感器信號經過信號隔離、濾波、放大模塊接至16位高速八/!)晶片，由於兩個仙1級0^在印製板上是直接串口連接，其傳輸波特率很高，從而為主控單元得到實時的傳感器信號和精確控制伺服、步進電機驅動器或變頻器的精度提供了依據；同時控制伺服、步進電機驅動器或變頻器來驅動加載裝置動作，並將加載過程及測量數據(扭矩或扭力數據)實時顯示在觸控螢幕上，同時提供多條件的檢定數據檢索功能。多0^的板卡與外圍部件的接線減少到了最少，具有很強的抗幹擾能力；高波特率的數據傳輸使得伺服、步進電機驅動器或變頻器的控制精度得到保證；觸控螢幕的配置使得測試參數更容易的輸入和選擇，並使控制過程的數據展現在觸控螢幕上，很方便用戶查閱和多條件檢索檢定數據。
[0034]以上對本實用新型實施例所提供的加載扭矩和扭力測試、控制裝置進行了詳細介紹，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型實施例的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有所改變，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制，凡依據本實用新型設計思想所做的任何改變都在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:包括用於採集扭矩信號的扭矩傳感器，扭矩傳感器的信號經過信號隔離模塊、濾波模塊和放大模塊後接至A/D晶片，A/D晶片連接採樣單元，實現測試過程中的實時採樣；採樣單元連接用於接收扭矩傳感器的採集數據並實時與設定的目標值對比的接有零位信號的主控單元； 在達到目標值時，主控單元通過驅動單元，將用於停止電機動作的控制信號傳輸到電機驅動器；在沒有達到目標值時，電機驅動器將用於驅動單元記錄角度數據的編碼器信號反饋給驅動單元。
2.根據權利要求1所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述主控單元連接用於選擇和輸入採樣參數以及輸出顯示特性數據的觸控螢幕(3)。
3.根據權利要求2所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述觸控螢幕(3)內部設置有用於完成多條件檢定數據檢索，以回調歷史檢定數據的歷史表格控制項。
4.根據權利要求1所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述主控單元的輸入端連接用於手動控制電機驅動器的運行和停止的手控盒輸出端。
5.根據權利要求4所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述手控盒、零位信號和主控單元之間以及驅動單元和電機驅動器之間均設置光電隔離器件和電機驅動信號整形器件。
6.根據權利要求1-5任意一項所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述採樣單元、主控單元和驅動單元均為ARM級CPU，且均通過RS-232串口連接。
7.根據權利要求6所述的加載扭矩和扭力測試、控制裝置，其特徵在於:所述扭矩傳感器、信號隔離模塊、濾波模塊、放大模塊、A/D晶片、採樣單元、主控單元和驅動單元均位於抗電磁幹擾的屏蔽箱體⑴內，箱體⑴的操作面板⑵設置有對加載機構進行控制操作的操作按鈕出)、急停按鈕(4)和狀態指示燈(5)。
【文檔編號】G01L5/00GK204241144SQ201420590930
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】邵蘭傑, 張莉, 張軍民 申請人:西安億力科貿有限公司