织物变速拉伸性能测试仪设计初探

论文摘要

目前常用的织物强力仪属于等速拉伸型,得到的拉伸性能指标在一定程度上能够描述织物的力学性能,但并不能全面真实地反映织物在实际加工和使用过程中的受力和形变情况。实际上,织物在加工和使用过程中受到的拉力及拉伸速度大多是变化的。因此,为了测量出织物在实际加工和应用过程中可能具有的拉伸行为,设计一种织物变速拉伸性能测试仪,对于深入认识产品特性和切实提高产品质量都具有较强的实际意义。本文以计算机控制原理和软件工程为基础,结合单片机、虚拟仪器技术以及USB通讯技术,利用虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW开发出了一台具有数据采集、数据处理、试验结果存储以及报表打印等功能的织物变速拉伸性能测试仪。该测试仪通过改变驱动电机速度来改变织物的拉伸速度,从而可以测出变速拉伸条件下的织物拉伸性能指标。本文的主要研究结果如下：（1）完成了织物变速拉伸性能测试仪硬件的设计,实现了各个部分的功能。系统硬件由机械部分、单片机控制测试部分、USB通讯部分和上位机部分组成。确定以交流伺服电机为机械部分的施动元件,以STC89C516RD+单片机为单片机控制测试部分,以CH372为USB通讯部分的接口芯片。利用USB芯片CH372和VISA编程接口完成USB设备的驱动,实现了上下位机的通讯。（2）应用虚拟仪器技术完成了系统软件的设计,包括测试仪用户界面的设计、USB通讯模块的软件实现、测试参数的发送、数据的采集和处理、负荷-伸长曲线的显示等。利用单片机产生半正弦波、三角波和方波信号脉冲,用来驱动交流伺服电机,从而完成了测试所需的变速拉伸速度信号的生成。（3）应用本测试仪测试了机织物的变速拉伸性能,与等速拉伸性能进行了对比,并讨论了变速拉伸条件下不同波形速度信号和半正弦波不同周期和幅值对机织物拉伸性能的影响。结果显示,（a）机织物在变速拉伸条件下的断裂强力和断裂伸长均小于等速拉伸条件下的断裂强力和断裂伸长；（b）三角波速度信号下机织物的断裂强力和断裂伸长最小,方波速度信号下织物的断裂强力和断裂伸长最大,半正弦波介于两者之间；（c）机织物断裂强力和断裂伸长随着半正弦波周期增加而增加；（d）随着半正弦波速度幅值增加,机织物断裂强力和断裂伸长先增加然后略有下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统强力仪的类型及测试机理
• 1.3 强力仪的研究情况
• 1.4 先进强力仪简介
• 1.5 研究背景及意义
• 1.6 研究目的及论文内容
• 第二章 虚拟仪器技术与USB概述
• 2.1 虚拟仪器的概念
• 2.2 虚拟仪器系统的构成
• 2.3 虚拟仪器的软件开发工具
• 2.4 USB体系概述
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统硬件各部分功能设计与部件选择
• 3.2 系统硬件连接
• 3.3 系统硬件的测试
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计与实现
• 4.1 测试信号的选取与生成
• 4.2 USB通讯的软件实现
• 4.3 系统用户界面设计
• 4.4 系统应用程序整体设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 织物变速拉伸性能测试
• 5.1 等速拉伸和变速拉伸条件下机织物拉伸性能测试
• 5.2 变速拉伸有关条件对机织物拉伸性能的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 取得的成果
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 附录一 变速拉伸和等速拉伸断裂强力和断裂伸长
• 附录二 变速拉伸和等速拉伸断裂曲线
• 附录三 不同波形变速拉伸断裂强力、拉伸断裂伸长和拉伸断裂曲线
• 附录四 不同周期变速拉伸断裂强力、拉伸断裂伸长和拉伸断裂曲线
• 附录五 不同幅值变速拉伸断裂强力、拉伸断裂伸长和拉伸断裂曲线
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢