[發明專利]一種全自動鋼絲繩力學性能檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201811583555.8
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109668788B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李霞;李志強;史振東;韓陽
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/20;G01N3/22
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

1.一種全自動鋼絲繩力學性能檢測系統，其特征在于：包括檢測機，所述檢測機的底部設置有基座，所述基座上設置有矯直機（1）、所述矯直機（1）的出料口處設置有機械臂（2），所述機械臂（2）具體為底盤固定的旋轉式機械臂，所述機械臂（2）的活動半徑內分別設置有拉伸機（3）、彎折機（4）、扭轉機（5），所述矯直機（1）、機械臂（2）、拉伸機（3）、彎折機（4）、扭轉機（5）的控制端口通過導線均與四軸控制器（6）相連；

所述四軸控制器（6）內部集成有控制電路，所述控制電路上設置的AD轉換模塊具備6個信號輸入端口，6個雙向通信端口；

所述四軸控制器（6）分別通過6個AD和6個ID傳感器控制各個工裝，并協調其相互工作；

所述矯直機（1）內部設置有激光測徑儀；

所述機械臂（2）內部設置有壓力傳感器、夾持裝置、裁剪裝置；

所述拉伸機（3）內部設置有壓力傳感器，拉力傳感器，位置校準傳感器；

所述彎折機（4）內部設置有壓力傳感器，紅外計數傳感器，位置校準傳感器；

所述扭轉機（5）內部設置有壓力傳感器，扭矩傳感器，位置校準傳感器，紅外計數傳感器；

所述壓力傳感器，拉力傳感器，扭矩傳感器的信號輸出端與四軸控制器（6）的AD轉換模塊信號輸入端口相連；

所述激光測徑儀，位置校準傳感器，紅外計數傳感器通過導線分別與四軸控制器（6）的雙向通信端口相連；

所述四軸控制器（6）的控制端口通過導線與中央控制器（7）相連；

所述中央控制器（7）對實驗數據進行處理，運行有限元模擬程序得出模擬實驗結論和應力分布云圖，對實驗結果與真實實驗結果進行比較。

2.根據權利要求1所述的一種全自動鋼絲繩力學性能檢測系統，其特征在于：所述檢測機的頂部還設置有玻璃防護蓋。

3.根據權利要求2所述的一種全自動鋼絲繩力學性能檢測系統，其特征在于：所述中央控制器（7）還連接有打印機和蓋章裝置。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種全自動鋼絲繩力學性能檢測系統的檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：對待檢測鋼絲繩進行手工拆股、分類、標定號碼、確定檢測順序；

步驟2：使用矯直機對鋼絲繩進行矯直，在矯直過程中，通過激光測徑儀測量鋼絲繩直徑，測量數據通過導線發送至四軸控制器，所述四軸控制器將數據進行處理后發送至中央控制器；

步驟3：對矯直后的鋼絲繩進行裁剪；所述機械臂通過夾頭將矯直后的鋼絲繩從矯直機的出料口處取出，通過夾持裝置和裁剪裝置將鋼絲繩裁剪出所需長度，然后由機械臂底部圓盤旋轉相應角度使機械伸縮臂對準相應檢測機，機械臂前段收縮裝置和旋轉裝置配合將鋼絲送至檢測機位置；在完成三個實驗所需長度鋼絲裁剪之后，機械臂將剩余鋼絲收起存放，以備后續校對的補充監測；

步驟4：對裁剪好的鋼絲繩進行拉伸檢測；

通過機械臂裁剪及運輸鋼絲至拉伸機；設置在拉伸機立柱上的力傳感器檢測到鋼絲準確放置后，產生電信號，控制夾頭上端的液壓動力裝置動作使夾頭夾緊，當夾頭的鉗口夾緊后，傳送反饋信號，控制機械臂夾持裝置松開鋼絲，機械臂收起，試件安裝完成；

拉伸機控制兩個夾頭將鋼絲向兩端伸長，此時力傳感器實時采集并傳輸拉力值，應變傳感器實時傳輸應變值，直至鋼絲拉斷，此時力傳感器實時數值為零，拉伸試驗機停止運轉，系統記錄最大拉力值，以及應變曲線，上述數據由中央控制器接收存儲，并進行后期分析；

力傳感器確定拉伸試驗結束，控制液壓動力裝置控制夾頭松開，使鋼絲廢料自動掉入廢料盒內；

步驟5：對裁剪好的鋼絲繩進行彎折檢測；

通過機械臂裁剪及運輸鋼絲至彎折機；根據鋼絲直徑尺寸，手動更換彎折機對應不同曲率半徑的夾頭；控制夾頭裝置位置的彈簧裝置，使其處于受壓狀態，機械臂將鋼絲運送至壓片裝置，通過校準傳感器校準鋼絲位置，控制器發出控制信號控制壓片裝置夾緊；

同時啟動電動裝置推動夾頭裝置內的梯形鐵塊運動，使兩塊梯形鐵塊相互擠壓運動使夾頭夾緊；當夾頭裝置夾緊后，傳送反饋信號，夾持器松開，機械臂收起，彈簧裝置釋放，使彈簧對鋼絲產生拉力，進行數值檢測，彎折機收到校準傳感器反饋信號后開始動作，反復彎折180度，直至彎折機停止運轉，安裝在彎折機的立柱上的紅外傳感器記錄直至鋼絲折斷時的彎折次數，并將傳感器采集數據發送至控制器，對鋼絲折斷，彈簧復位數據分析；

紅外傳感器確定拉伸試驗結束，壓片裝置通過小型液壓裝置松開，使鋼絲廢料自動掉入廢料盒內；

步驟6：對裁剪好的鋼絲繩進行扭轉檢測；

通過機械臂裁剪及運輸鋼絲至扭轉機；通過校準傳感器校準鋼絲位置，確保鋼絲末端準確的在鉗口中央處附近，在扭轉試驗機鉗口處的傳感器檢測到鋼絲被準確放置，產生電信號傳送至電腦，電腦發出指令促使鉗口夾緊；

當鉗口夾緊后，傳送反饋信號，夾持器松開，機械臂收起；

然后進入檢測程序，扭轉檢測機開始運轉，扭力值檢測器持續傳輸數據，實時監控鋼絲受到的扭力數值；

隨著實驗的進行，鋼絲被扭斷，傳感器數值確定，設置在扭轉固定機一旁的紅外計數器自動記錄扭斷時所轉過的圈數，留做后期數據處理；

扭力傳感器確定扭轉實驗結束，機械臂準確夾持扭斷后的廢料，鉗口松開，機械臂將廢料運送至指定位置扔下廢料；

步驟7：對鋼絲進行標記；

機械臂將裁剪剩余的鋼絲依次放到下方的托盤里，每做完一組實驗，人工更換托盤，將更換下來托盤里的鋼絲依次儲存起來，若實驗中有偏差較大的數據，根據其標號取出儲存的鋼絲重新做一次實驗；

步驟8：中央控制器開始對上述實驗數據進行處理計算；一組完整的鋼絲實驗進行完畢，中央控制器控制運行預先設定的程序，將實驗數據按照國標指定的計算方法進行計算；

中央控制器運行有限元模擬程序，通過ANSYS和ABAQUS有限元模擬軟件，建立鋼絲有限元模型，輸入測量數值，通過拉伸試驗中的力值和應變填入拆股鋼絲的材料屬性，劃分六面體網格，根據具體實驗條件進行有限元模擬實驗，計算得出模擬實驗結論和應力分布云圖；

步驟9：將所得實驗結果與真實實驗結果進行比較：

若結果一致，說明試驗中沒有出現失誤造成誤差，計算準確無誤，實驗結果真實有效；

若結果不一致，說明試驗結果出現偏差或計算出現失誤，則通過標號找到當初預留的同一根拆股鋼絲，重新進行上述實驗，再次將實驗結果與模擬結果進行比較，得出最終檢測結果。