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要求定製，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（位移小於(yu) 1mm，力值小於(yu) 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)試驗底平台：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，中橫梁下台麵距離地麵1900mm；  

2)中橫梁可上下移動，移動方式為(wei) 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)試驗框架前後可整體(ti) 移動，移動方式為(wei) 電動，通過手控盒操作，總移動距離為(wei) 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)速度調節範圍：5mm/min至800mm/min；  

4)速度精度：1%；  

5)可左右移動，移動方式為(wei) 電動，通過手控盒操作，可任意位置鎖緊，有效移動距離為(wei) 1600mm；  

6)可繞Z軸旋轉，旋轉方式為(wei) 手動，旋轉角度範圍為(wei) ±45°，可任意角度下固定，旋轉鬆開時有防脫落螺栓保護；  

7)可繞橫梁旋轉，旋轉方式為(wei) 手動，旋轉角度範圍為(wei) 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(chuan) 感器  

1)擁有1個(ge) 獨立的負荷采樣通道，可匹配傳(chuan) 感器；  

2)傳(chuan) 感器由YFJC提供，量程範圍為(wei) 100N至3000N，數量不限；  

3)對於(yu) 自身帶信號放大的傳(chuan) 感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳(chuan) 感器信號輸出要求在-10V至10V之間）；  

4)對於(yu) 自身不帶信號放大器的傳(chuan) 感器可提供對應供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳(chuan) 感器參數提供給我方，我方隻提供一套信號放大模塊，但會(hui) 盡可能兼容更多的傳(chuan) 感器，若傳(chuan) 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(chuan) 感器（LVDT）  

1)擁有4個(ge) 獨立的模擬量式位移采樣通道，可匹配傳(chuan) 感器；  

2)傳(chuan) 感器由YFJC提供，量程範圍不限，數量不限，為(wei) 達到最佳試驗匹配應盡可能選擇量程與(yu) 所測位移量接近的傳(chuan) 感器；  

3)對於(yu) LVDT位移傳(chuan) 感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳(chuan) 感器信號輸出要求在-10V至10V之間）。  

1.2.6.編碼器式位移傳(chuan) 感器  

1)擁有2個(ge) 獨立的編碼器式位移采樣通道，可匹配傳(chuan) 感器；  

2)傳(chuan) 感器由YFJC提供，量程範圍不限，數量不限，為(wei) 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(chuan) 感器；  

3)傳(chuan) 感器要求是供電電源為(wei) 5V的正交編碼器式位移傳(chuan) 感器。  

1.2.7.模擬量式角度傳(chuan) 感器  

1)擁有1個(ge) 獨立的模擬量式角度采樣通道，可匹配傳(chuan) 感器；  

2)傳(chuan) 感器由YFJC提供，量程範圍不限，數量不限，為(wei) 達到最佳試驗匹配應盡可能選擇量程與(yu) 所測位移量接近的傳(chuan) 感器；  

3)對於(yu) 自身帶信號放大的傳(chuan) 感器可提供供電電源（供電電源類型請事先告知，且傳(chuan) 感器信號輸出要求在-10V至10V之間）；  

4)對於(yu) 自身不帶信號放大器的傳(chuan) 感器可提供對應供電及信號放大模塊（在采購前請先將傳(chuan) 感器參數提供給我方，我方隻提供一套信號放大模塊，但會(hui) 盡可能兼容更多的傳(chuan) 感器，若傳(chuan) 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(chuan) 感器  

1)擁有1個(ge) 獨立的編碼器式角度采樣通道，可匹配傳(chuan) 感器；  

2)傳(chuan) 感器由YFJC提供，量程範圍不限，數量不限，為(wei) 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(chuan) 感器；  

3)傳(chuan) 感器要求是供電電源為(wei) 5V的正交編碼器式位移傳(chuan) 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(you) 於(yu) ±0.5%F·S。  

1.2.12.控製精度  

優(you) 於(yu) ±0.5%F·S。  

1.2.13.負荷控製負荷目標方式  

控製最大負荷超調量小於(yu) 加載值的10%，且不低於(yu) 加載值。  

1.2.14.位移控製位移目標方式  

控製最大位移超調量小於(yu) 5mm。  

1.2.15.位移控製負荷目標方式  

控製最大負荷超調量小於(yu) 加載值的10%，且不低於(yu) 加載值；  

1.2.16.控製櫃  

尺寸由YFJC提供，並增加AC220V、DC12和DC24V電源插口，其位置由YFJC給出。  

2.設備結構  

2.1.機械係統  

2.1.1.底平台  

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.框架前後移動機構  

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(si) 杆、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(si) 杆、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.電氣控製及采集係統  

整個(ge) 電氣控製及采集係統可分為(wei) ：電氣拖動係統、伺服電動缸係統、運動控製係統和信號采集係統四部分。  

2.2.1.電氣拖動係統  

電氣拖動係統依托於(yu) 標準機櫃，是整台設備電力配給和電氣邏輯控製的核心。所有信號的線材連接都在此部分完成，其在關(guan) 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係統運作時對控製信號和采樣信號的幹擾。  

2.2.2.伺服電動缸係統  

伺服電動缸係統用於(yu) 接收控製電信號並根據控製信息控製電動缸行走，是整台設備動作執行部分的核心。  

作為(wei) 執行部件的電動缸具有噪音低、節能、幹淨、高剛性、抗衝(chong) 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。且電動缸在複雜的環境下工作隻需要定期的注脂潤滑，並無易損件需要維護更換，比液壓係統和氣壓係統減少了大量的售後服務成本。同時還可以在缸體(ti) 上安裝前後感應式限位開關(guan) ，配合伺服電機係統和運動控製係統工作，提高係統安全性。  

而作為(wei) 控製部件的鬆下伺服電機係統可方便調整參數、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(zhuan) 業(ye) 複雜地調試過程，輕鬆完成高速高響應，最高速度響應頻率可達1kHz。控製方麵，該伺服驅動器可接收高達2Mpps的脈衝(chong) 指令，並內(nei) 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.運動控製係統  

運動控製係統的核心部件是NIPCI-7352運動控製卡。其主要特點有：  

Ø控製周期為(wei) 250μm  

Ø從(cong) 軟件發送命令至命令得到響應最多隻需5ms  

Ø內(nei) 置數據采集，可提供200Hz采樣頻率的8路16位模擬輸入  

Ø64條數字I/O線  

Ø以光電隔離接口形式兼容伺服使能、限位信號  

Ø可通過驅動函數設置前後限位  

Ø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製反饋  

Ø可通過驅動函數設置PID控製參數  

基於(yu) 上述優(you) 點，使用NIPCI-7352運動控製卡作為(wei) 伺服電動缸的控製，其控製效果好，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係統運行狀態，簡化故障排查流程，增加試驗設備工作效率。  

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

Ø工業(ye) 級母板  

Ø主板AIMB-763VG(5個(ge) PCI槽2個(ge) PCIE槽2串一並一個(ge) 網口)  

Ø含CPUE5300/2G/500G/DVD/KB/MS/  

Ø前端配備2個(ge) USB，機箱前麵板上的係統狀態LED指示燈可顯示電源、硬盤和係統電壓的運行情況  

Ø有過濾內(nei) 吹冷卻風扇，可在整個(ge) 機箱內(nei) 維持正的空氣循環  

Ø一年上門兩(liang) 年質保  

由於(yu) 這些特點，使得IPC-610擁有很強的防幹擾、防塵、防震、防擾流的能力，為(wei) NIPCI-7352穩定運行提供了堅實的平台。  

2.2.4.信號采集係統  

信號采集係統分為(wei) 信號調理係統和數據采集硬件兩(liang) 部分。  

信號采集係統對於(yu) 模擬量式傳(chuan) 感器由信號放大模塊和抗混疊濾波器組成，而對於(yu) 編碼器式傳(chuan) 感器則無需增加信號輔助部件。  

數據采集硬件可分為(wei) 模擬量信號采集硬件（卡）和編碼器信號采集硬件（卡）兩(liang) 部分。其中NIPCI-7352內(nei) 置8路模擬量信號采樣通道供係統模擬量采樣使用，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.軟件係統  

軟件係統運行於(yu) 研華工控機上，通過驅動函數與(yu) NIPCI-7352或者其它采集卡進行交互。其主要特點為(wei) ：  

Ø運行於(yu) Windows操作係統，人機界麵友好，操作簡便，支持中英文界麵顯示  

Ø隱藏了大部分硬件配置參數，隻留有用戶需要使用的少量硬件配置參數，簡化用戶操作  

Ø可在硬件通道支持的範圍內(nei) 配置傳(chuan) 感器係數，調用方便，互不幹涉  

Ø軟件啟動後實時顯示傳(chuan) 感器采樣瞬時值，試驗時還可顯示傳(chuan) 感器采樣最大值和最小值  

Ø可手動設置傳(chuan) 感器保護值（默認為(wei) 對應傳(chuan) 感器量程），保護響應時間為(wei) 5ms  

Ø可預置多種試驗曲線數據處理方式，由用戶提出並確認  

Ø試驗曲線數據處理方式可配合試驗運行參數形成一個(ge) 整體(ti) 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  

Ø可提供僅(jin) 進行試驗采樣控製的手動試驗模式  

Ø試驗數據以二進製形式存儲(chu) 在文檔中，讀寫(xie) 速度遠高於(yu) 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(chu) 故障率  

Ø所有試驗數據均支持導出至EXCEL表  

Ø可靈活設定多種條件檢索試驗記錄  

Ø可實現多套試驗報告模板並存，根據實際需要調用不同模板  

Ø可用任意2個(ge) 傳(chuan) 感器采樣信號組成曲線  

Ø可同時顯示所有傳(chuan) 感器通道的曲線（顏色區分）  

Ø在試驗曲線上可進行各種條件下的特征點查找  

Ø在試驗曲線上可進行光標任意點查找（可與(yu) EXCEL導出數據匹配）  

Ø可根據需要獲得曲線上任意點的切線數據  

Ø可對曲線中進行任意傳(chuan) 感器信號進行絕對值處理顯示