[實用新型]便攜式數控大蔥蔥莖力學特性試驗系統

有效

• 申請號: 201720800946.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN206819148U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 侯加林;賈智博;劉敬偉;辛杰;王樂寧
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;G05B19/414;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種便攜式數控大蔥蔥莖力學特性試驗系統，屬于農作物物料力學領域。

背景技術

隨著農業工程學科的迅速發展，深入研究農業工程涉及的農業物料力學問題，愈益顯得重要。為了研制出更好的農機產品，必須掌握其服務對象農作物莖稈的力學性能，為該類農機產品的研制提供理論依據。目前金屬材料力學性能的測試方法已經很成熟，并擁有完善的測試裝置，但對于大蔥等農作物莖稈力學特性的測試方法尚不成熟，可測試的裝置很少，主要有萬能試驗機和一些小型試驗儀器。萬能試驗機雖然是一種高精度的測量儀器，應用范圍較廣，但是體積龐大，只能在室內進行試驗，而一些莖稈力學特性試驗需要實時實地進行測量，比如大蔥、大蒜、小麥等，限制了試驗地點；并且這種試驗機價格及其昂貴，無法大規模應用。小型的試驗儀雖然可以進行莖稈力學特性的測量，體積也較小，但是其使用條件受到了很多限制：精度較低；手動控制較多，人為造成的誤差較大；試驗地點要求受限，只能在特定的環境中使用；某些試驗受試驗臺結構限制，無法測量，例如大蔥、大蒜起拔力的測量。

發明內容

為改善大蔥蔥莖力學特性的測試方法和測量精度，本實用新型提供了一種便攜式數控大蔥蔥莖力學特性試驗系統。本實用新型能帶到大蔥生長現場使用，進行擠壓、起拔等力學試驗，夾具大小可調，能適用于不同品種、不同直徑大蔥力學特性的試驗，且試驗數據可實時顯示存儲。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種便攜式數控大蔥蔥莖力學特性試驗系統，包括試驗臺、控制系統和上位機。

所述試驗臺包括夾具、拉壓力傳感器、導柱、導程絲杠、配重柱、支撐桿、底板、支撐柱、步進電機和聯軸器。

所述夾具固定在拉壓力傳感器的正下方，夾具為U型槽結構；U型槽內部兩側各設有一個夾持墊片；一側的夾持墊片固定，另一側的夾持墊片可活動連接在U型槽上；兩個夾持墊片之間的間距可調；通過調節按鈕調節兩個夾持墊片之間的間距，以適應不同大蔥蔥莖的直徑；夾持墊片上相對設有橡膠墊。

所述導程絲杠下端垂直安裝在所述底板上；導程絲杠前后兩側的底板上垂直安裝有導柱；兩個導柱下端與導程絲杠下端位于同一條水平線上；底板前端設有矩形槽；矩形槽位于夾具正下方；夾具能在矩形槽內上下移動；支撐桿與底板平行同時可活動連接在導柱和導程絲杠上部；支撐桿能在導程絲杠的帶動下沿導柱上下移動，進而帶動拉壓力傳感器上下移動，實現支撐桿、拉壓力傳感器和夾具的同步移動；所述支撐桿前端與拉壓力傳感器連接；其后端可活動連接配重柱；所述配重柱為兩個大小相同、重量各為2kg的圓柱體，目的是為了試驗過程的受力平衡，減小試驗誤差；根據試驗蔥莖的粗細選擇使用一個配重柱或兩個配重柱。

所述步進電機固定在底板底面；步進電機通過聯軸器與導程絲杠連接；步進電機正反轉時，帶動導程絲杠旋轉，進而帶動支撐桿上下移動，完成運動過程。

所述拉壓力傳感器通過變送器連接到控制器，變送器可將拉壓力傳感器的毫伏信號放大為標準的電壓信號，便于數據的處理。

所述控制系統包括控制器、開關電源、步進電機驅動器、電源開關和控制按鈕。所述控制器將拉壓力傳感傳來的模擬信號轉變為數字信號經串口通信傳送到上位機(電腦)；所述開關電源與總電源連接，用于將220V交流電轉變為5V直流電給控制器供電；所述步進電機驅動器一側與步進電機相連，另一側與控制器連接，用于控制步進電機的轉速和轉向，進而控制試驗時執行機構上升或下降的速度；所述控制按鈕與控制器連接；所述控制按鈕包括上升、下降、拉力、壓力、復位和停止六個按鈕，每個按鈕分別與控制器上對應的引腳連接；其中，上升、下降按鈕分別控制試驗臺執行機構的升降；拉力、壓力按鈕用于選擇對應的力學試驗；復位按鈕用于使試驗臺回到初始位置；停止按鈕用于停止試驗臺運轉。

所述控制器與上位機之間的串口通信，上位機顯示界面可實時顯示試驗過程中拉壓力的變化曲線并將數據存儲在上位機中。

所述控制器可采用STM32單片機。

本實用新型的有益效果：

1.本實用新型采用夾具，可根據大蔥蔥莖的直徑調節夾具大小，適用于不同品種大蔥蔥莖力學特性的測量要求，應用范圍較廣。

2.本實用新型結構簡單、體積小、重量輕，便于攜帶，測量精度高，可以在大蔥生長現場進行試驗。

3.本實用新型采用步進電機作為驅動機構，消除了手動操作時因速度不恒定造成的誤差，同時減輕了勞動強度。