高精度抗张、抗压试验机

    汽车金属零件的贮存和运输需要使用大量的防锈包装纸，但实际工作中时常出现由于防锈纸存在裂纹而影响零件防锈效果的问题，为此一汽有关部门对防锈纸的强度（如抗张值、抗压值）检测提出了更严格的要求。但国产抗张、抗压试验机力值检测精度不高，不能完全满足防锈纸产品的检验要求；进口试验机虽然力值检测精度能够满足检验要求，但采购不方便且价格非常高。我公司获知有关信息后，成立了产品开发项目组，并进行了市场调研，确认本试验机有开发潜力。

    为提高抗张、抗压试验机的测量精度，通常采用的方法是单纯提高力值测量精度，即提高传感器精度和增加A/D转换器的位数(一般最多到12位)。经论证，该方法虽然有一定效果，但由于受到电子元件和噪声干扰等诸多因素的影响，达到一定精度后就很难再有所提高了。要满足一汽等用户对防锈纸的检验要求，抗张、抗压试验机必须达到中国轻工行业标准QB/T1048-2004《纸板及纸箱抗压试验机》、QB/T1053-2004《纸与纸板抗张试验机》中规定的0级（示值相对误差为0.5%）精度要求。经研究，我公司制订了项目开发计划，决定重新设计高精度抗张、抗压试验机。

    1 高精度抗张、抗压试验机的设计方案

    本试验机的设计方案以加强控制中心硬件性能、提高运行部件精度和传感器采集数据精度为目标，因此采用了高性能的DSP芯片TMS320LF2407A（以下简称DSP）进行运动控制和运算检测，以SST89C58芯片为核心完成键盘输入和液晶显示器显示（显示试验数据，设定试验状态、试验条件并进行试验操作）。DSP和SST89C58两芯片之间以串行方式进行通讯（通过数据传输实现试验过程），通过对两个芯片发出通讯指令，来控制交流伺服电机驱动器以改变电机转速、调整试样在试验机上的位移速度，用Σ－Δ24位A/D转换器（CS5532）对传感器发出的信号进行转换以获得试验结果。

    2 高精度抗张、抗压试验机的结构

    本试验机主要由运动控制系统、测量采集系统、人机交互系统和上位机4个系统组成（见图1）。

    2.1 运动控制系统

    运动控制系统由DSP芯片、交流伺服驱动器、电机（带动试验机的机械部分）、光电编码器和上下限位开关等部分组成。

    在做抗张、抗压试验时，为达到提高试验机运动系统中试样的位移检测精度和速度控制精度的目的，摈弃了传统的8位51单片机系统，采用了集成度更高的DSP芯片TMS320LF2407A。该芯片具有硬件QEP和PWM等模块，对运动控制系统有良好支持。