[发明专利]材料弯曲试验装置的控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种材料弯曲试验装置的控制系统和方法，该系统包括工控机、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。所述工控机与运动控制卡、数据采集卡相连，用于设置电机的运动模式和采集并分析数据。所述运动控制卡与伺服驱动器相连，用于伺服电机的速度控制和转角控制，提供试验所需的弯矩。所述伺服驱动器与伺服电机相连，用于驱动电机运动。所述数据采集卡与力测量模块、角位移测量模块相连，用于测量弯矩和转角。采用工控机读取和分析数据，运行过程中可实时监控，当实验结束后可生成包含所有力和位移数据的电子表格，数据可信度高，可供用户保存和进行下一步分析。本发明易于实现，自动化程度高，且易于实现实验的数据记录，为分析材料弯曲应力和应变奠定了良好基础。

技术领域

本发明涉及一种自动控制技术，尤其涉及一种材料弯曲试验装置的控制系统和方法。

背景技术

目前，针对材料力学性能的研究方法，大量的涉及到拉伸实验，只有少数涉及到弯曲实验。

弯曲试验是检验产品弹性和塑性弯曲性能的常规试验方法，是产品质量控制和质量评定、验收试验常用的方法。

金属板状试样承受弯矩作用后，其内部应力主要为正应力，与单向拉伸和压缩时产生的应力类同，但由于截面上的应力分布不均匀，表面最大，中心为零，且应力方向发生变化，因此，金属在弯曲加载下所表现的力学行为与单纯拉应力或压应力作用下的不完全相同，弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷，在以弯曲为主的成形工艺中，常用弯曲试验测定力学性能，以作为设计或选材的依据。

在金属成形工艺中，通过弯曲来成型的方法已经得到大量应用，目前金属板材成型工艺主要有冲压成型和辊弯成形，在对这些工艺的研究中，需要大量的，能真实反映金属弯曲应力和应变关系的数据。

现有的材料弯曲实验装置中，缺少一种能实现自动控制，自动采集并分析、保存实验数据的控制系统，操作复杂，控制方式单一，主要方法为电测应变法，即在试样上贴应变片，增加载荷，用应变仪测量数据，不能做到对弯曲速率的控制，难以做到试验时弯曲角度的合理正确，数据精度不高且增加了人工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种材料弯曲试验装置的控制系统和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的材料弯曲试验装置的控制系统，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。

本发明的上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，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；