Универсальная машина для проведения испытаний своими руками ч.2

    Всем привет!

    В этом посте хочу вернуться к продолжению проекта машины для проведения физико- механических испытаний.



    Напомню (первая часть), что эта машина (прототип) консольного типа и может проводить испытания на растяжение и сжатие в двух зонах – верхняя и нижняя.

    В дополнение к первой статье про кинематику и сборку, в конструкцию были добавлены тисочные захваты с волновыми губками, напечатанные на 3D принтере, в качестве привода выступил мотор-редуктор автомобильного стеклоподъёмника. Раз уж пошла речь о силовой части, то этот мотор-редуктор слабоват, особенно на низких оборотах. Возможно, в следующих модификациях проекта я установлю мотор-редуктор с шаговым двигателем.

    Теперь расскажу про программное обеспечение. Сразу скажу, что программист из меня так себе, не все получилось так, как хочется, программа ещё очень сырая хоть и работает.

    Программу писал в среде программирования Delphi. Дизайн на данном этапе я бы уже изменил, так как есть неудобные моменты, но пока этого делать не буду, хочется сначала отработать основной алгоритм.

    Электроника реализована на основе контроллера ардуино и дополнительных двух модулей. Прошивка в нем залита довольно простая, а именно сбор данных с двух датчиков, прием-передача данных через последовательный порт, и управление мотор-редуктором.

    Для работы с последовательным портом установил библиотеку ComPort. Данные с ардуино передавались в виде строки: Sдатчик силы/датчик перемещенияE (S123456/123E).

    Программа однооконная, размерами 800х600 точек (чтобы не заморачиваться с масштабированием). В нем размещено несколько закладок: Новая серия испытаний, Испытание, Настройки.

    Начну с последней закладки – Настройки.

    Все принятые через порт данные отображаются в терминале, из него я выдергиваю строку, проверяю ее на соответствие и разделяю значения по переменным.



    Переменные умножаются на коэффициенты, чтобы соответствовать реальным значениям массы и перемещения.

    Эти коэффициенты получаем всё в этой же закладке, в полях соответствующих силе, перемещению или скорости.

    Коэффициент расчета скорости работает по обратному принципу, он переводит заданное (реальное) значение скорости в ту, которую понимает ардуино от 0 до 255.

    После заполнения всех полей и расчета коэффициентов, данные можно сохранить. Они сохраняются в Exel файле, так как его удобно просматривать и в случае нужды исправить.

    Перейдем на страницу – Испытание.

    Это, можно сказать, основная страница при работе с машиной. В верхней части отображаются данные с датчиков. С правой стороны расположены кнопки управления машиной: перемещение подвижной траверсы «Вверх», «Вниз» и «Стоп». Кнопка «Старт» запускает испытание со скоростью и направлением, заданным в создании испытания, но об этом чуть ниже.



    В центральной части расположена область вывода графика испытания, под которым находится сводная таблица результатов серии испытаний. Таблица заполняется автоматически после завершения испытания (разрушения образца), максимальными значениями силы и перемещения.

    Чтобы начать новую серию испытаний, перейдем на первую закладку.

    В ней надо указать название серии испытания, количество испытаний, и скорость, с которой будет перемещаться траверса при испытании. Обычно для испытаний по ГОСТу она равна 12 мм/мин, но в моем случае она чуть выше, так как у мотор-редуктора не хватает мощности на низких оборотах.



    Далее необходимо выбрать тип испытания: сжатие, растяжение или циклирование; а также критерий автоматической остановки машины по завершению испытания.

    Таких критериев может быть несколько – остановка по достижению заданной нагрузки или перемещения, и спаду нагрузки при разрушении испытуемого образца.

    Последний предпочтительней, так как можно настроить остановки при нелинейно возрастающей нагрузке.

    Критерий спада нагрузки по остановке обусловлен спадом нагрузки в процентах за заданное время.

    После ввода всех требуемых параметров для проведения испытаний, нажимаем кнопку «Начать» и переходим на страницу «Испытание».

    Устанавливаем образец в захваты, по возможности соосно, для того чтобы испытание прошло корректно.

    В программе обнуляем значения нагрузки и перемещения, чтобы не учитывался вес образца и предварительного натяжения после зажатия в захватах.

    Нажатие на кнопку «Старт» приводит в движение подвижную траверсу, и на экране начинает строиться график, по которому видно, как нагрузка ползет вверх. Дойдя до своего физического предела, образец разрушается, и машина останавливается. В сводной таблице под графиком появляются значения максимальной нагрузки и деформации (перемещения). Далее можно переходить к следующему испытанию в серии.

    По окончанию последнего испытания, в сводную таблицу выводятся средние значения нагрузки и перемещения.

    Каждая серия испытаний сохраняет параметры испытания и данные массивов в Excel файле. Это удобно для последующего анализа в других программах.


    В дальнейшем планирую улучшать программу и заменить привод на шаговый двигатель с редуктором, а потом видно будет…
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 16

      +2
      хех, крутая штука… в школе на ней кучу интересных опытов можно было бы поставить.
      Возможно следует добавить защитный кожух вокруг образца, чтоб при разрушении ег фрагменты далеко не разлетались. А если сделать его герметичным, можно поставить интересные опыты по изменению прочности разных материалов в жидкой/газовой среде отличной от воздуха) Добавить ИК излучатель и бесконтактный термодатчик — можно отслеживать изменение прочности при разных температурах)
        0
        А как же код?

        ЗЫ. отдам за код редуктор 30го типоразмера.
          0
          какой код интересует, ардуино или для ПК?
          0
          Зажимы крепятся жёстко к консоли и датчику?
          Возможно стоит сделать шарнирно, когда консоль перекашивает нагрузка идёт на излом.
            0
            В моем случае крепятся жестко. А вообще, шарнирные системы давно применяются для устранения не соосности установки образца.
            0
            Пытаюсь выполнить часть вашего проекта, а именно — пост-обработка данных для проверки предела текучести и других параметров, если испытание идет на разрушение, но мешает несовершенство мира или бюджет
              0
              Это уже чистой воды программирование…
                0
                В конце 90-х такой задачей занимался в коллективе СКБИМ, начинали на 10-тонной машине для испытаний на растяжение ИР100. Задавались параметры испытания, на образец навешивался тензодатчик и запускали испытания. Перед разрывом тензодатчик убирался и образец дорывали уже по индуктивному датчику перемещения. Программа определяла момент разрыва, запускался автоматический расчет по ГОСТ1497 и прога в графическом виде показывала все пределы текучести, модуль упругости и пр. А оператор ли соглашался с авторасчетом, или имел возможность в графическом же режиме ввести коррекцию, т.е. получался некий полуавтомат. К сожалению, за давностью лет никаких картинок привести не смогу.
                0

                Мы на дополнительных уроках труда собирали такую штуку в 77-78 годах прошлого века. Конечно, все было механическое и нагрузку показывала линейка с гирькой. И кстати, потом этот девайс был использован на уроках физики (тоже дополнительных, факультативных)

                  0
                  Уже был открытый проект DIY Universal Test Machine
                  github.com/CNCKitchen/Open-Pull
                    0
                    Ну что же, вполне не плохо)
                      0
                      Хорошее исполнение, но вот программного комплекса нет, если я по видео правильно понял.
                      Измерение деформации круто придумано, пытался я подобное реализовать, дальше прототипа и патента на без контактное измерение деформации не ушло.
                        0
                        Софта нет, да и хардварь слабей чем у автора. Не очень понятно что именно открывать в таком проекте, на этом уровне даже у меня получается.
                          0
                          я так понял, он просто получает значения силы, потом их копирует в exel и обрабатывает.
                            0
                            Угу, даже не привязываясь к расстояниям. Что печально, мне софт все еще нужен.
                        0
                        вот что то, а аппаратная часть у него более красиво реализована :)

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое