传感技术
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刘健

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[问答]

力量测试系统常遇三大问题之二

问题2、测试速度问题
       力量测试通常会使用PLCPCI采集卡采集力量传感器信号;
1)使用PLCAD模块采集信号,受制于PLCAD的采样速率及信号带宽影响,测试速度稍快一点,绘制波形完全失真,典型的中小型PLC扫描AD采集频率100Hz,信号带宽不到10Hz,对于快速变化力量采集无法抓取特征点,真实信号完全被滤除,必须控制在非常慢速才有可能测试到有效数据
所以在专业领域,我们几乎看不到用PLC做力量测控应用的厂家,特别是需要绘制波形,检测动态数据的。
2PCI采集卡,此类采集卡一般可以做到很高的信号采样频率,但是对于需要控制依靠力度反馈的应用,比如到达某个设定力量值后反弹(类似于用机械臂压鸡蛋,碰到后立即缩回机械臂不压坏鸡蛋),此时往往需要依赖于电脑本身扫描PCI采集卡的速度,检测到力后控制运动控制卡以控制电机做出规避动作;
而操作系统因为其固有特性,控制PC软件连续不停扫描PCI卡会造成CPU严重占用(超95%以上,改善程序例如1ms以上扫描一次可低于40%占用),操作系统还会出现不定期的卡顿现象,例如在程序运行时突然卡顿了10ms,此时的10ms整个系统实际是处于失控状态,为了防止出现该类偶发性的故障以及CPU占用问题,实际的做法也是将测试速度降低,实际我们可以看到,即使是部分专业做力量测试应用的厂家,丝杆电机类运动他们的测试速度一般会控制在100-200mm/min,无法加快;测试时他们会要求操作人员不要动电脑(因为动一下电脑极有可能触发突发性的软件卡顿,采集数据及控制出错,特别高速时)。
曾经亲历某手机厂按键测试项目,对方某自动化公司(设计人员有100+)设计了3个力量测试轴,使用PCI卡采集力量-行程波形,机器整体看起来非常高大上,但是测试时在速度降低到10mm/min时仍出现严重的信号延迟,电脑卡顿,数据重复性极差的问题,3个波形图都不能同步显示,期间依次更换了采集卡、传感器、放大器,更改过结构布局等等,最后该自动化公司的项目依然以失败告终,历时6个月以上。

不对采样速率下测试波形对比.png
上图5个波形图:同一个产品同一个测试速度,依次为采样频率1kHz,500Hz, 200Hz,100Hz,1kHz时的测试波形图

回帖(1)

刘健

2018-8-24 21:04:20
一般在高速、动态力量测试系统中,可以看到他们的系统已经解决这些问题,国产的液压动态疲劳系统采样频率可以做到10kHz,进口的有20kHz以上,有些达到50kHz的动态测试频率
测试速度甚至可以达到1m/s(技术资料),动态疲劳加载最终使用线速度一般在10-50mm/s;部分国产的力量测试系统,在测试采样,动态响应这块做了特殊的优化,可以做到10-50mm/s(3000mm/min)的动态加载,即使是在普通的测力仪器中,也配置该测试速度
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