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硬度計(jì)控制系統(tǒng)“奧龍芯”
發(fā)布者：wxssyq.com 發(fā)布時(shí)間：2018/10/11 點(diǎn)擊：0
上海奧龍星迪檢測(cè)設(shè)備有限公司研制"奧龍芯"超高精度閉環(huán)式傳感器控制技術(shù)，加載系統(tǒng)采用高精度力值傳感器與更適用的高速響應(yīng)中央控制器構(gòu)成閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)全程微秒級(jí)跟蹤和控制加力過程。測(cè)深系統(tǒng)采用高精度位移傳感器，由此可獲得小硬度值分辨率為0.1HR。圖中為已經(jīng)批量投產(chǎn)的“奧龍芯”全自動(dòng)全洛氏硬度計(jì)。
與傳統(tǒng)硬度計(jì)相比的顯著特點(diǎn)：
1、提升執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度
原系統(tǒng)屬于毫秒級(jí)控制系統(tǒng)。無法實(shí)現(xiàn)步控。
新系統(tǒng)屬于微秒級(jí)控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)高速步控。步控精度可達(dá)納米級(jí)！
2、提升設(shè)備的綜合性能，提高設(shè)備的檢測(cè)精度以及速度
1.提升處理力傳感器模擬信號(hào)的能力。換“眼”
2.提升處理整體數(shù)字信號(hào)的能力。換“芯”
3.提升位移測(cè)量的精度。換“耳”
4.提升電機(jī)控制的精度。換“手”
5.改善人機(jī)界面。換“臉”
眼明手快，提高生產(chǎn)效率。
與傳統(tǒng)硬度計(jì)相比的顯著特點(diǎn)：
1、提升執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度
原系統(tǒng)屬于毫秒級(jí)控制系統(tǒng)。無法實(shí)現(xiàn)步控。
新系統(tǒng)屬于微秒級(jí)控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)高速步控。步控精度可達(dá)納米級(jí)！
2、提升設(shè)備的綜合性能，提高設(shè)備的檢測(cè)精度以及速度
1.提升處理力傳感器模擬信號(hào)的能力。換“眼”
2.提升處理整體數(shù)字信號(hào)的能力。換“芯”
3.提升位移測(cè)量的精度。換“耳”
4.提升電機(jī)控制的精度。換“手”
5.改善人機(jī)界面。換“臉”
眼明手快，提高生產(chǎn)效率。
3、對(duì)位移傳感器設(shè)置專用的管理裝置QEI
原主板無專用管理裝置，CPU必須在整個(gè)加載過程中不斷親自處理位移傳感器信號(hào)。
設(shè)置專用管理裝置后，CPU只需在開始和結(jié)束兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上讀取數(shù)據(jù)即可，加載過程CPU可集中資源管理力傳感器和加載電機(jī)，使得控制更為快速，精度更高。
4、導(dǎo)入日本高精度磁柵位移傳感器
原位移傳感器為國(guó)產(chǎn)光柵位移傳感器。存在一致性差，需要與設(shè)備進(jìn)行配套選別的問題。
日本高精度位移傳感器一致性高。受環(huán)境影響更小。壽命可達(dá)1億5千萬(wàn)次以上。
"奧龍芯"曲線詳解
1.力值和壓深曲線
硬度計(jì)工作過程中，主芯片實(shí)時(shí)讀取壓力傳感器、位移傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線，圖中曲線為28.3HRC硬度塊的力值和壓深曲線。
2.壓力與壓深曲線
檢測(cè)過程中導(dǎo)出壓力和壓深的同步數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成壓力-壓深曲線，并得出陰影部分面積，以供彈性模量等研究。
圖中縱坐標(biāo)為壓力、橫坐標(biāo)為壓深
3.精準(zhǔn)的硬度修正
如標(biāo)準(zhǔn)硬度曲線是一條直線，如圖中黑色線段。
傳統(tǒng)電動(dòng)數(shù)顯硬度計(jì)的硬度自動(dòng)修正如圖中黃色線段，修正一般分三段，且僅在標(biāo)定點(diǎn)附近與標(biāo)準(zhǔn)硬度基本吻合，離標(biāo)定點(diǎn)越遠(yuǎn)硬度值相差越大。
經(jīng)過“奧龍芯”控制方法的進(jìn)一步改造提升，機(jī)器原始硬度曲線如圖中紅色線段。對(duì)整個(gè)量程的硬度修正給一個(gè)共同的系數(shù)，硬度曲線將會(huì)提升到標(biāo)準(zhǔn)硬度曲線相吻合的狀態(tài)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：給定一個(gè)共同系數(shù)后，不做任何區(qū)間修正，對(duì)24HRC、48HRC和63HRC標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行硬度測(cè)試，其與標(biāo)準(zhǔn)塊硬度分別是24HRC誤差為0.9HRC，48HRC誤差為0.2HRC，63HRC誤差為0.8HRC。
現(xiàn)把整個(gè)硬度區(qū)間劃分為8個(gè)以上硬度修正區(qū)間，如圖中藍(lán)色線段，此修正方法細(xì)化整個(gè)硬度區(qū)間，將電動(dòng)數(shù)顯硬度計(jì)的硬度修正簡(jiǎn)單化、精準(zhǔn)化。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：測(cè)試硬度精度可達(dá)到≤0.15HRC的正負(fù)偏差
原主板無專用管理裝置，CPU必須在整個(gè)加載過程中不斷親自處理位移傳感器信號(hào)。
設(shè)置專用管理裝置后，CPU只需在開始和結(jié)束兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上讀取數(shù)據(jù)即可，加載過程CPU可集中資源管理力傳感器和加載電機(jī)，使得控制更為快速，精度更高。
4、導(dǎo)入日本高精度磁柵位移傳感器
原位移傳感器為國(guó)產(chǎn)光柵位移傳感器。存在一致性差，需要與設(shè)備進(jìn)行配套選別的問題。
日本高精度位移傳感器一致性高。受環(huán)境影響更小。壽命可達(dá)1億5千萬(wàn)次以上。
"奧龍芯"曲線詳解
1.力值和壓深曲線
硬度計(jì)工作過程中，主芯片實(shí)時(shí)讀取壓力傳感器、位移傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線，圖中曲線為28.3HRC硬度塊的力值和壓深曲線。
2.壓力與壓深曲線
檢測(cè)過程中導(dǎo)出壓力和壓深的同步數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成壓力-壓深曲線，并得出陰影部分面積，以供彈性模量等研究。
圖中縱坐標(biāo)為壓力、橫坐標(biāo)為壓深
3.精準(zhǔn)的硬度修正
如標(biāo)準(zhǔn)硬度曲線是一條直線，如圖中黑色線段。
傳統(tǒng)電動(dòng)數(shù)顯硬度計(jì)的硬度自動(dòng)修正如圖中黃色線段，修正一般分三段，且僅在標(biāo)定點(diǎn)附近與標(biāo)準(zhǔn)硬度基本吻合，離標(biāo)定點(diǎn)越遠(yuǎn)硬度值相差越大。
經(jīng)過“奧龍芯”控制方法的進(jìn)一步改造提升，機(jī)器原始硬度曲線如圖中紅色線段。對(duì)整個(gè)量程的硬度修正給一個(gè)共同的系數(shù)，硬度曲線將會(huì)提升到標(biāo)準(zhǔn)硬度曲線相吻合的狀態(tài)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：給定一個(gè)共同系數(shù)后，不做任何區(qū)間修正，對(duì)24HRC、48HRC和63HRC標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行硬度測(cè)試，其與標(biāo)準(zhǔn)塊硬度分別是24HRC誤差為0.9HRC，48HRC誤差為0.2HRC，63HRC誤差為0.8HRC。
現(xiàn)把整個(gè)硬度區(qū)間劃分為8個(gè)以上硬度修正區(qū)間，如圖中藍(lán)色線段，此修正方法細(xì)化整個(gè)硬度區(qū)間，將電動(dòng)數(shù)顯硬度計(jì)的硬度修正簡(jiǎn)單化、精準(zhǔn)化。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：測(cè)試硬度精度可達(dá)到≤0.15HRC的正負(fù)偏差
