CN202485992U

CN202485992U - 基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪

Info

Publication number: CN202485992U
Application number: CN2012200422688U
Authority: CN
Inventors: 赵亚仓
Original assignee: XI'AN BAODA MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: XI'AN BAODA MEASUREMENT CONTROL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

本实用新型涉及一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪。本实用新型在工作台的左右两侧分别对称设置立柱和丝杠,左右两根立柱通过上横梁固定，左右两根丝杠通过移动中梁固定，组成拉伸仪框架结构；在工作台及底板之间设置驱动机构；温湿度试验箱的几何中心与拉伸仪测力中心线重合；温湿度试验箱内壁下侧设置的下夹具座穿过温湿度试验箱底面中心的通孔固定到工作台上,下夹具座上设置下夹具；移动中梁上设置有力量传感器,力量传感器通过设在温湿度试验箱顶面中心的通孔的连接杆与设置在温湿度试验箱内的上夹具固定连接。本实用新型可对各种材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试,测试过程简单高效、测试结果准确、易于操作。

Description

基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪

技术领域

本实用新型属于检测设备领域，涉及一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，适用于对橡塑胶、纸品、彩印包装、胶粘带、纺织、医药、日化、五金、食品、电线电子、新型材料等行业所使用的各种材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试。

背景技术

国内现有的拉伸仪大多数都是用于常温(自然条件)下对原材料、半成品或成品进行力学性能测试。很显然，随着国际及国内检测技术的不断发展和人们对产品质量要求的不断提高，单一温、湿度环境下力学性能检测结果已不能真实的反映材料在不同使用条件(尤其是不同的温度条件)下的品质状况，而如果需要对材料在特定温度及湿度条件下进行力学性能测试则国内目前通常的做法有两种:

1. 第一种方法是先用一台温湿度试验箱将材料按照测试标准要求的温、湿度条件进行预处理,等温、湿度条件达到测试标准要求的状态后,将材料迅速从温湿度试验箱中取出并夹持到拉伸仪上进行力学性能测试,此方法的缺点是:

A:测试过程太过繁复,测试效率低下；

B:测试结果误差大。从温湿度试验箱取出测试样品再夹持到拉伸仪上这一过程试样本身的温度及湿度条件已经发生变化,因此得到的结果也就不是测试标准要求的温湿度条件下的力学性能指标；

C:测试操作难度较大且存在一定的危险性。对于温度条件要求比较特殊的试验,比如高温或超低温,此种方法不具备测试可行性。

2. 第二种方法是在普通电子拉伸仪的基础上额外加装温湿度试验箱的方式进行材料在不同温、湿度条件下的力学性能测试，但这种方法的缺点也非常明显，因为加装在拉伸仪上的温湿度试验箱的温、湿度参数无法由拉伸仪测控***进行控制，温、湿度参数无法输入到拉伸仪电子测控硬件及软件***(以下简称测控***)中去，测控***也就无法运算及分析出温、湿度条件的变化对材料力学性能产生的影响。因此，此方法也无法真正地将拉伸测试与温、湿度控制有效的结合起来，无法彻底满足材料在不同温、湿条件下进行力学性能试验的测试要求。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种解决了现有技术中常用的电子拉伸仪对用户来说,如果想对材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试,存在测试过程繁复、测试结果不准确、操作难度大及无法有效地将拉伸测试及温湿度控制有机地结合起来,测试及人为计算工作量过大等方面的不足的基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪。

为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案：

一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特殊之处在于：包括底板、工作台、驱动机构、设置有温湿度控制器的温湿度试验箱、位移传感器，底板上固定工作台,在工作台的左右两侧分别对称设置立柱和丝杠,左右两根立柱通过上横梁固定，左右两根丝杠通过移动中梁固定，组成拉伸仪框架结构；在工作台及底板之间设置驱动机构；温湿度试验箱设置在左右两侧的立柱及丝杠、工作台、移动中梁形成的空间里, 温湿度试验箱的几何中心与拉伸仪测力中心线重合；温湿度试验箱内壁下侧设置的下夹具座穿过温湿度试验箱底面中心的通孔固定到工作台上,下夹具座上设置下夹具；移动中梁上设置有力量传感器,力量传感器通过设在温湿度试验箱顶面中心的通孔的连接杆与设置在温湿度试验箱内的上夹具固定连接；所述的底板上设置位移传感器座，位移传感器座上固定设置位移传感器，位移传感器通过弹性联轴器与右侧的丝杠连接；驱动机构的控制信号、温湿度试验箱的温湿度信号、力量传感器及位移传感器的感应信号经信号线输入到嵌入式测控***，嵌入式测控***与计算机主机之间通过串行通信端口连接；所述的底板上的电源盒分别与固定在底板上的驱动机构、嵌入式测控***连接。

上述的移动中梁通过固定在其上的丝杠螺母与丝杠连接。

上述的上夹具、下夹具设置在温湿度试验箱内的同一垂直轴线上。

上述的驱动机构包括伺服电机及伺服电机驱动器，在伺服电机的输出轴上固定第一级同步带减速机构的主动轮，第一级同步带减速机构的从动轮与第二级同步带减速机构的主动轮固定在同一根小传动轴上，第二级同步带减速机构的主动轮与固定在左、右两根丝杠上的同步带轮用同一根同步带相连组成第二级同步带减速机构。

上述的立柱和丝杠上分别套设有薄壳结构的立柱外壳。

上述的温湿度试验箱上设置有防护门和门锁。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型可对各种材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试,测试过程简单高效、测试结果准确、易于操作及可有效地将拉伸测试及温、湿度控制有机地结合起来从而分析得出温、湿度条件的变化对材料力学性能产生的影响,在计算机控制***及辅助测量软件的控制下,对测试全过程进行数据采集,运算,分析及处理,自动保存测试结果,测试完成后的结果数据可随时调用并做多次分析计算,因此,本实用新型提供了一种技术先进,性能卓越的拉伸仪,适合需要对材料进行不同温、湿度条件下力学性能试验的相关行业及研究部门使用。

附图说明

图1是基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪结构示意图；

图2是图1的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图1、2，本实用新型包括底板1、工作台2、驱动机构、设置有温湿度控制器的温湿度试验箱14、位移传感器21，在底板1上固定工作台2,在工作台2左右两侧分别对称设置立柱3及丝杠4,在两根立柱3及两根丝杠4上固定上横梁5、移动中梁7组成拉伸仪框架结构，在工作台2及底板1之间设置驱动机构，移动中梁7通过固定在其上的丝杠螺母11与丝杠4连接,移动中梁7在两侧立柆3的导向下,随着丝杠4的转动而上下移动；固定在底板1上的电源盒12分别与固定在底板1上的驱动机构、嵌入式测控***13相连接；在工作台2上安装温湿度试验箱14,温湿度试验箱14伸入由左右两侧立柱3及丝杠4,工作台2,移动中梁7形成的空间里,温湿度试验箱14的工作室的几何中心与拉伸仪测力中心线重合；处于温湿度试验箱14工作室内部的下夹具座15穿过温湿度试验箱14底面中心的通孔固定到工作台2上,在下夹具座15上安装下夹具16；力量传感器17固定在移动中梁7上,在力量传感器17上固定一连接杆18,连接杆18穿过温湿度试验箱14顶面中心的通孔伸入到温湿度试验箱14内部,在连接杆18的下端固定上夹具19；上夹具19和下夹具16结构相同,处于温湿度试验箱14内部工作室里且安装在同一垂直轴线上；位移传感器21固一在位移传感器座22上后一起固定在底板1上，位移传感器21用一弹性联轴器与右侧丝杠4连接并保持同步转动；驱动机构的控制信号、温湿度控制器25的温湿度信号、力量传感器17及位移传感器21的感应信号全部经信号线输入到嵌入式测控***13，嵌入式测控***13与计算机主机之间以串行通信的方式进行信号传输及反馈。

上述的移动中梁7通过固定在其上的丝杠螺母11与丝杠4连接,移动中梁7在两侧立柆3的导向下,随着丝杠4的转动而上下移动；

上述的上夹具、下夹具设置在温湿度试验箱14内的同一垂直轴线上。

上述的驱动机构包括伺服电机6及伺服电机驱动器8，在伺服电机6的输出轴上固定第一级同步带减速机构9的主动轮，第一级同步带减速机构9的从动轮与第二级同步带减速机构10的主动轮固定在同一根小传动轴上，第二级同步带减速机构10的主动轮与固定在左、右两根丝杠4上的同步带轮用同一根同步带相连组成第二级同步带减速机构；

上述的立柱3和丝杠4上分别套设有薄壳结构的立柱外壳20。

上述的温湿度试验箱14上设置有防护门23和门锁24。

本实用新型的工作原理是当用户将被测材料在拉抻仪上夹持完成后,通过上位计算机发出测试指令, 嵌入式测控***在收到上位机的动作指令后,会首先发出相对应的指令给温湿度控制器,温湿度试验箱会按照温湿度控制器的指令要求自动进行温湿度调节并达到指令要求的温湿度条件,当嵌入式测控***监测到温湿度条件已经准备就绪后,再次对上位机的指令进行分析并按照上位机的要求发出指令给伺服电机驱动器, 伺服电机驱动器发出相应的控制信号控制伺服电机转动,伺服电机的旋转运动经过两级同步带减速机构的转化后变成丝杠带动移动中梁的上下直线运动,从而使夹持在上、下夹具之间的被测材料受到拉伸或压缩作用力,此作用力经力量传感器感应后传输给嵌入式测控***；丝杠自身的旋转运动由位移传感器进行感应并转化成位移信号传输给嵌入式测控***；测试过程中嵌入式测控***对力量传感器信号,位移传感器信号,温湿度控制器信号及伺服电机驱动器信号进行实时采集、监测及控制；当被测材料发生破坏后, 嵌入式测控***会发出测试结束指令,控制伺服电机反方向转动使移动中梁返回至试验开始前的位置,温湿度试验箱的温湿度回归至自然条件下或上位计算机指定的温湿度状态；最后嵌入式测控***按照用户的要求对试验过程中采集到的力量数据,变形或位移数据,温度及湿度数据进行运算、分析并生成测试报告。

本实用新型从以下几个方面着手很好的解决了现有技术中常用的电子拉伸仪对用户来说,如果想对材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试,存在测试过程繁复、测试结果不准确、操作难度大及无法有效地将拉伸测试及温湿度控制有机地结合起来从而分析得出温、湿度条件的变化对材料力学性能产生的影响,测试及人为计算工作量过大等方面的技术问题。

1 采用新的测试方法,提高测试过程中的自动化程度及测量结果准确性。

本实用新型的测试方法与国内现有方法进行如下比对：

2 采用新的技术方案, 真正地将拉伸测试与温湿度控制有效的结合起来，彻底满足材料在不同温、湿条件下进行力学性能测试的测试要求。

国内目前现有的拉伸仪均只是用于测量力学性能三要素力、变形和位移，而本实用新型不但可对力学三要素力、变形、位移进行测量和控制，同时也可对温度和湿度进行测量和控制，因此,从测控***所能实现的测试功能来看,这是一种测控技术上的创新，两者的比对可用下表来说明：

3 采用新的产品结构,将拉伸仪及温湿度试验箱两种测量技术有效的结合起来,简化测试过程,提高工作效率。

本实用新型技术方案的核心是将拉伸仪与温湿度试验箱两种测试设备结构合二为一,同时, 温湿度试验箱温度及湿度的控制与数据采集统一由拉伸仪***既嵌入式测控***完成, 开发出了一种全新的温控型电子拉伸仪。本方案的最大优点是:

用户只需先将被测材料装夹到测试夹具上,然后在计算机上输入相应的测试要求,最后按开始测试按钮即可由拉伸仪自动完成全部测试过程, 测试过程简单,工作效率相比以往大为提高；对各种材料在不同的温度及湿度条件下进行力学性能测试时，嵌入式测控***能同时完成对力量、变形、位移、温度及湿度等五种信号的采集与运算，测控软件能够很容易地运算及分析出温、湿度的变化对材料力学性能产生的影响。因此，本实用新型真正地将拉伸测试与温湿度控制有效的结合起来，彻底解决了现在技术条件下材料在不同温、湿条件下进行力学性能测试时存在的技术难点。

本实用新型的主要工作原理是以电子拉伸仪及温度、湿度控制的现有技术基础为依托，应用计算机辅助测量平台，采用嵌入式测控***作为控制主体，结合目前国际国内已经成熟的力量传感器、位移传感器、温湿度传感器等技术，由本拉伸仪的嵌入式测控***对被测材料的环境条件参数如温度、湿度等及力学性能参数如力、变形、位移等进行采集，并反馈给上位计算机，上位计算机在测控软件的协助下对所有采集到的数据信息进行处理，然后再由计算机反馈或发出相关指令给嵌入式测控***，最后达到对整个试验过程的有效控制和实时监测的目的，从而可以使用户实现对材料和产品在不同的温、湿度条件下进行力学性能测试。

本实用新型的工作过程、方式如下:

1. 准备被测材料或试样；

2. 打开电子拉伸仪电源；

3. 开启拉伸仪测控***的电子计算机；

4. 计算机启动后打开并进入嵌入式测控***的测试软件,在测试软件中设置以下参数:

1) 试验方式,如拉伸、压缩、弯曲等；

2) 设定试验速度；

3) 设定试验用温度及湿度参数,如测试温度,测试湿度,温、湿度保持时间(达到测试所需的温、湿度后保持该温、湿度参数一定时间后开始拉伸、压缩、弯曲等测试),安全温度(测试完成后温度降到一定温度后方允许打开拉伸仪温湿度试验箱安全防护门)等；

4) 选择并设定试验报表的项目及形式；

5) 保存设定参数完成设定工作。

5. 所有参数设定完成后打开拉伸仪温湿度试验箱安全防护门,将被测材料或试样夹持到拉伸仪的拉伸、压缩或弯曲夹具上,关好温湿度试验箱安全防护门；

6. 在计算机屏幕上点击嵌入式测控***测试软件的“试验开始”按钮,拉伸仪将按照预先设定的试验程序开始进行测试；

7. 试验完成后拉伸仪自动停机；

8. 输出试验报告(如果需要) ；

9.打开拉伸仪温湿度试验箱安全防护门,取下被测材料或试样,进行下一次试验或关闭计算机及拉伸仪结束试验。

Claims

1.一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：包括底板（1）、工作台（2）、驱动机构、设置有温湿度控制器（25）的温湿度试验箱（14）、位移传感器（21），底板（1）上固定工作台（2）,在工作台（2）的左右两侧分别对称设置立柱（3）和丝杠（4）,左右两根立柱（3）通过上横梁（5）固定，左右两根丝杠（4）通过移动中梁（7）固定，组成拉伸仪框架结构；在工作台（2）及底板（1）之间设置驱动机构；温湿度试验箱（14）设置在左右两侧的立柱（3）及丝杠（4）、工作台（2）、移动中梁（7）形成的空间里, 温湿度试验箱（14）的几何中心与拉伸仪测力中心线重合；温湿度试验箱（14）内壁下侧设置的下夹具座（15）穿过温湿度试验箱（14）底面中心的通孔固定到工作台（2）上,下夹具座（15）上设置下夹具（16）；移动中梁（7）上设置有力量传感器（17）,力量传感器（17）通过设在温湿度试验箱（14）顶面中心的通孔的连接杆（18）与设置在温湿度试验箱（14）内的上夹具（19）固定连接；所述的底板（1）上设置位移传感器座（22），位移传感器座（22）上固定设置位移传感器（21），位移传感器（21）通过弹性联轴器与右侧的丝杠（4）连接；驱动机构的控制信号、温湿度试验箱（14）的温湿度信号、力量传感器（17）及位移传感器（21）的感应信号经信号线输入到嵌入式测控***（13），嵌入式测控***（13）与计算机主机之间通过串行通信端口连接；所述的底板（1）上的电源盒（12）分别与固定在底板（1）上的驱动机构、嵌入式测控***（13）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：所述的移动中梁（7）通过固定在其上的丝杠螺母（11）与丝杠（4）连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：所述的上夹具（19）、下夹具（16）设置在温湿度试验箱（14）内的同一垂直轴线上。

4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：所述的驱动机构包括伺服电机（6）及伺服电机驱动器（8），在伺服电机（6）的输出轴上固定第一级同步带减速机构（9）的主动轮，第一级同步带减速机构（9）的从动轮与第二级同步带减速机构（10）的主动轮固定在同一根小传动轴上，第二级同步带减速机构（10）的主动轮与固定在左、右两根丝杠（4）上的同步带轮用同一根同步带相连组成第二级同步带减速机构。

5.根据权利要求4所述的一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：所述的立柱（3）和丝杠（4）上分别套设有薄壳结构的立柱外壳（20）。

6.根据权利要求5所述的一种基于嵌入式测控***下的温控型电子拉伸仪，其特征在于：所述的温湿度试验箱（14）上设置有防护门（23）和门锁（24）。