基于虚拟仪器的吊装带拉伸试验机测控系统的研究

论文摘要

在船舶运输、铁路运输、公路运输、航空航天、港口码头、工程设备吊装等领域大量使用合成纤维吊装带。吊装带在使用过程中主要的性能指标是其最大安全工作载荷和延伸率。吊装带制作完毕,必须进行抽样拉伸试验,试验合格后方可投入使用；由优质聚脂工业长丝构成的承载芯的数目直接影响其性能指标,目前中小企业多采用经验判断的方法来指导生产,误差很大。拉伸试验是吊装带质量检验中的关键环节,直接影响吊装带的安全性能和经济效益。因此吊装带拉伸检测这一研究领域受到广泛关注和普遍重视,近年来发展迅速。基于虚拟仪器的拉伸试验机测控系统的研究是根据这一实际需要提出的,论文分析了吊装带拉伸试验的检测原理,设计了基于虚拟仪器的拉伸试验机测控系统。1.分析了拉伸试验机的组成和检测原理。采用液压系统作为加载机构,通过调节电磁换向阀、电液比例流量阀实现对液压缸运动方向、吊装带拉伸速度的控制,并设计了液压系统的控制电路。2.进行了测控系统硬件方案设计。采用拉力传感器、位移传感器来测量拉伸过程中吊装带所承受的拉力和延伸长度,经信号调理后,送入数据采集卡。通过系统的分析计算,再由I/O接口电路输出控制信号,控制液压缸的动作。拉伸过程的中间数据和试验结果在PC机上显示和存储。3.分析了拉力和位移检测的基本原理,选取合适的拉力、位移传感器。采用在线标定的方案对拉力传感器进行了标定,采用最小二乘法对数据进行拟合,经实验验证建立的数学模型能够满足拉伸试验的精度要求。以PC机为核心,采用NI USB-6009数据采集卡,设计了模拟量、开关量输出模块,构建了拉伸试验机测控系统的硬件平台。4.设计拉伸试验机控制软件的总体框架,由参数设定、数据采集、数据处理、控制、数据记录与回放等模块组成；采用LabVIEW开发测控系统软件,对拉伸试验过程进行监控,并实时显示、记录试验数据,能够满足吊装带拉伸试验的各项要求,在实际应用中取得了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 试验机的历史及研究现状
• 1.3 虚拟仪器技术
• 1.3.1 虚拟仪器的基本概念
• 1.3.2 虚拟仪器的构成
• 1.3.3 虚拟仪器的特点
• 1.3.4 虚拟仪器应用及发展
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 试验机原理及控制电路的设计
• 2.1 拉伸试验机的基本组成
• 2.2 控制方案设计
• 2.3 液压系统控制电路的设计
• 2.3.1 油泵电机的控制电路设计
• 2.3.2 正反向控制及手动/自动控制切换电路设计
• 2.3.3 液压系统流量、压力控制电路设计
• 第三章 试验机测控系统的硬件设计
• 3.1 系统硬件方案设计
• 3.2 传感器与信号预处理
• 3.2.1 拉力检测的原理与电路
• 3.2.2 位移传感器的选型
• 3.2.3 传感器信号放大与调理
• 3.2.4 传感器标定
• 3.3 数据采集卡
• 3.4 电液比例压力流量阀
• 3.5 开关量输出模块设计
• 3.5.1 输出通道的结构设计
• 3.5.2 光电隔离
• 3.5.3 开关量驱动
• 3.5.4 开关量输出通道电路设计
• 3.6 计算机的选择
• 第四章 试验机测控系统的软件设计
• 4.1 试验机测控系统软件开发工具
• 4.1.1 LabVIEW简介
• 4.1.2 LabVIEW程序的基本构成
• 4.1.3 LabVIEW编程环境
• 4.2 试验机测控系统软件总体设计
• 4.2.1 软件模块化设计方法
• 4.2.2 软件模块划分
• 4.2.3 用户界面设计
• 4.3 数据采集模块
• 4.3.1 数据采集基础知识
• 4.3.2 数据采集卡的设置
• 4.3.3 拉力位移数据采集Ⅵ
• 4.4 参数设置模块
• 4.5 数据处理模块
• 4.6 控制模块
• 4.6.1 电磁换向阀控制
• 4.6.2 PID控制
• 4.7 数据记录和回放模块
• 4.7.1 数据记录模块
• 4.7.2 数据回放模块
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢