1.設備概述  

1.1.基本信息  

設備名稱：座椅穩定性試驗機  

設備型號：JQD-3  

座椅穩定性試驗機按照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。  

1.2.技術指標  

1.2.1.外形尺寸  

1)主機外形尺寸（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（一邊預留400mm），可任意位置鎖緊。  

1.2.3.電動缸  

1)最大推拉力：3000N；  

2)行程：400mm；  

3)速度調節范圍：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，旋轉方式為手動，旋轉角度范圍為±45°，可任意角度下固定，旋轉松開時有防脫落螺栓保護；  

7)可繞橫梁旋轉，旋轉方式為手動，旋轉角度范圍為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定。  

1.2.4.負荷傳感器  

1)擁有1個獨立的負荷采樣通道，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供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳感器參數提供給我方，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，數量不限，為達到最佳試驗匹配應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，數量不限，為達到最佳試驗匹配應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，數量不限，為達到最佳試驗匹配應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供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳感器參數提供給我方，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，數量不限，為達到最佳試驗匹配應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。  

1.2.9.采樣頻率  

200Hz。  

1.2.10.AD轉換精度  

16位。  

1.2.11.測量精度  

優于±0.5%F·S。  

1.2.12.控制精度  

優于±0.5%F·S。  

1.2.13.負荷控制負荷目標方式  

控制最大負荷超調量小于加載值的10%，且不低于加載值。  

1.2.14.位移控制位移目標方式  

控制最大位移超調量小于5mm。  

1.2.15.位移控制負荷目標方式  

控制最大負荷超調量小于加載值的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.設備結構  

2.1.機械系統  

2.1.1.底平臺  

灰鐵（HT250）鑄造，經過加工和去磁處理，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.框架前后移動機構  

采用鋼板焊接加工而成，移動機構采用電機自動驅動，。  

2.1.4.電動缸升降機構  

采用精密滾珠絲桿、驅動電機、軸承、移動鎖緊套等組成，。  

2.1.5.電動缸左右移動機構  

采用絲桿、驅動電機、鎖緊機構等組成，  

2.1.6.電動缸旋轉機構  

也叫角度調整機構，采用手輪和減速機手動調節，配角度刻度尺，  

2.2.電氣控制及采集系統  

整個電氣控制及采集系統可分為：電氣拖動系統、伺服電動缸系統、運動控制系統和信號采集系統四部分。  

2.2.1.電氣拖動系統  

電氣拖動系統依托于標準機柜，是整臺設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，其在關鍵部位使用光電隔離式固態繼電器和高品質屏蔽電纜有效減輕伺服電機系統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  

伺服電動缸系統用于接收控制電信號并根據控制信息控制電動缸行走，是整臺設備動作執行部分的核心。  

作為執行部件的電動缸具有噪音低、節能、干凈、高剛性、抗沖擊力、超長壽命、操作維護簡單等特點，可以在惡劣環境下長期工作，防護等級可以達到IP66。且電動缸在復雜的環境下工作只需要定期的注脂潤滑，并無易損件需要維護更換，比液壓系統和氣壓系統減少了大量的售后服務成本。同時還可以在缸體上安裝前后感應式限位開關，配合伺服電機系統和運動控制系統工作，提高系統安全性。  

而作為控制部件的松下伺服電機系統可方便調整參數、監視狀態和分析故障。其強大的智能化自動調整功能可替代通常的專業復雜地調試過程，輕松完成高速高響應，最高速度響應頻率可達1kHz。控制方面，該伺服驅動器可接收高達2Mpps的脈沖指令，并內置瞬時速度觀測器，可快速、高分辨率地檢測出電機轉速。實際使用中，伺服電機前端還安裝有減速機，通過減速機連接到電動缸。  

2.2.3.運動控制系統  

運動控制系統的核心部件是NIPCI-7352運動控制卡。其主要特點有：  

?控制周期為250μm  

?從軟件發送命令至命令得到響應最多只需5ms  

?內置數據采集，可提供200Hz采樣頻率的8路16位模擬輸入  

?64條數字I/O線  

?以光電隔離接口形式兼容伺服使能、限位信號  

?可通過驅動函數設置前后限位  

?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  

?可通過驅動函數設置PID控制參數  

基于上述優點，使用NIPCI-7352運動控制卡作為伺服電動缸的控制，其控制效果好，長期穩定性佳，且根據驅動函數自帶的狀態監測可以方便地判斷伺服電機系統運行狀態，簡化故障排查流程，增加試驗設備工作效率。  

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

?工業級母板  

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

?含CPUE5300/2G/500G/DVD/KB/MS/  

?前端配備2個USB，機箱前面板上的系統狀態LED指示燈可顯示電源、硬盤和系統電壓的運行情況  

?有過濾內吹冷卻風扇，可在整個機箱內維持正的空氣循環  

?一年上門兩年質保  

由于這些特點，使得IPC-610擁有很強的防干擾、防塵、防震、防擾流的能力，為NIPCI-7352穩定運行提供了堅實的平臺。  

2.2.4.信號采集系統  

信號采集系統分為信號調理系統和數據采集硬件兩部分。  

信號采集系統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。  

數據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NIPCI-7352內置8路模擬量信號采樣通道供系統模擬量采樣使用，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  

軟件系統運行于研華工控機上，通過驅動函數與NIPCI-7352或者其它采集卡進行交互。其主要特點為：  

?運行于Windows操作系統，人機界面友好，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，只留有用戶需要使用的少量硬件配置參數，簡化用戶操作  

?可在硬件通道支持的范圍內配置傳感器系數，調用方便，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最大值和最小值  

?可手動設置傳感器保護值（默認為對應傳感器量程），保護響應時間為5ms  

?可預置多種試驗曲線數據處理方式，由用戶提出并確認  

?試驗曲線數據處理方式可配合試驗運行參數形成一個整體的試驗模塊，各種組合設置靈活，調用方便，可實現全部參數的存盤和讀取  

?可提供僅進行試驗采樣控制的手動試驗模式  

?試驗數據以二進制形式存儲在文檔中，讀寫速度遠高于數據庫形式，且大大提高連續記錄數據量，減少長時間運行軟件存儲故障率  

?所有試驗數據均支持導出至EXCEL表  

?可靈活設定多種條件檢索試驗記錄  

?可實現多套試驗報告模板并存，根據實際需要調用不同模板  

?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（顏色區分）  

?在試驗曲線上可進行各種條件下的特征點查找  

?在試驗曲線上可進行光標任意點查找（可與EXCEL導出數據匹配）  

?可根據需要獲得曲線上任意點的切線數據  

?可對曲線中進行任意傳感器信號進行絕對值處理顯示