[发明专利]材料弯曲试验装置的控制系统和方法

权利要求书

1.一种材料弯曲试验装置的控制系统，其特征在于，包括工控机、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、数据采集卡、力测量模块、角位移测量模块；

所述工控机用于运行应用程序，对弯曲角度的变化量和变化率进行控制，采集的数据进行监控和分析；

所述运动控制卡安装在所述工控机中，通过输出模拟量和脉冲信号实现对电机的运动控制；

所述伺服驱动器用于驱动所述伺服电机，通过运动控制卡给定的信号，实现电机的运动，伺服电机带动试验装置，实现对试样的弯曲；

所述力测量模块与所述数据采集卡相连，用于过载保护以及测量加载在试样上的弯矩；

所述角位移测量模块与所述数据采集卡相连，用于测量试样弯曲的角度；

所述数据采集卡安装在所述工控机中，用于读取所述角位移测量模块和所述力测量模块返回的信号。

2.根据权利要求1所述的材料弯曲试验装置的控制系统，其特征在于，该系统还包括显示器，显示器与工控机相连，用于显示力测量模块和和角位移测量模块所测数据以及各数据之间的变化关系。

3.根据权利要求1所述的材料弯曲试验装置的控制系统，其特征在于，所述力测量模块包括扭矩传感器和拉力传感器，其中扭矩传感器能直接测量加载在试样上的弯矩，拉力传感器用于过载保护，当拉力值大于给定的最大值时，程序控制电机停止运动。

4.根据权利要求1所述的材料弯曲试验装置的控制系统，其特征在于，所述角位移测量模块包括两个高精度光电编码器，用于直接测量试样弯曲的角度。

5.一种权利要求1至4任一项所述材料弯曲试验装置的控制系统实现材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、运行在工控机上的应用程序，用户可输入试样的尺寸，并设定试样的弯曲方向，目标弯曲角度，以及达到目标角度的速率等控制参数；

B、所述运动控制卡将用户的设定值转化为模拟信号和脉冲信号，发送给所述伺服驱动器，实现对电机运动的控制；

C、所述力测量模块将信号发送给所述数据采集卡，运行在所述工控机上的应用程序将信号转换成精确的扭矩值和拉力值；

D、所述角位移测量模块将信号发送给所述数据采集卡，运行在所述工控机上的应用程序将信号转换成精确的角度值和角速度值；

E、所述工控机能进行数据处理，并生成和保存相应的电子表格，实现对材料弯曲应力和弯曲应变关系的分析。

6.根据权利要求5所述的材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，所述输入试样的尺寸包括截面的宽度b和高度h，用于计算惯性矩I_z和抗弯,其中抗弯截面系数W_z，其中

7.根据权利要求5所述的材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，所述目标弯曲角度的范围为0°至180°，弯曲的速率由用户自行设定，弯曲测试开始前将初始角度标定为0度。

8.根据权利要求5所述的材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，所述扭矩值反映了施加在梁的纵向对称面的力偶M，使梁产生弯曲变形，拉力值测量的是机械结构关键部分承受的拉力值，当拉力大于允许值时系统停止工作，起到过载保护的作用。

9.根据权利要求5所述的材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，所述数据处理能反应数据之间的变化关系，包括不同的弯曲速率下，绘制弯曲角度-试样两端弯矩的变化关系、弯曲角度-最大弯曲正应力的变化关系曲线，其中，弯曲角度和弯矩分别由光电编码器和直接采集，最大弯曲正应力

10.根据权利要求5所述的材料弯曲试验装置的控制方法，其特征在于，所述数据处理还包括关键数值计算，通过试样两端的弯矩和试验装置的尺寸计算出最大弯曲正应力并显示在显示器上。