伺服控制技術(shù)在自行車衣架擺動試驗機上的應用

田志朋

摘要：本文針對目前國內(nèi)自行車衣架擺動試驗機存在的主要問題進行了分析并提出利用工業(yè)計算機和伺服技術(shù)對衣架擺動試驗機進行控制。

關(guān)鍵詞：自行車衣架 擺動試驗機 伺服

自行車衣架作為自行車承載配件，在自行車安全方面有著舉足輕重的作用，衣架動態(tài)擺動試驗機是用于自行車衣架橫向動負荷的檢測設(shè)備，該檢測項目屬于安全項目?，F(xiàn)行GB22790-2008《自行車衣架》和EN14872：2006《自行車-自行車部件-衣架》都對此項目進行了規(guī)定，目前衣架動態(tài)擺動試驗機廣泛應用于自行車及零部件的檢測機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)，而且利用率較高。

GB22790-2008《自行車衣架》和EN14872：2006《自行車自行車部件衣架》標準中對自行車衣架橫向動負荷的檢測要求，一是對衣架進行頻率為1Hz±5%的正弦波橫向振動，二是針對不同的衣架對擺動總弧度有嚴格要求。目前國內(nèi)針對此項目的檢測設(shè)備主要采用單片機控制電磁閥使氣缸實現(xiàn)左右擺動，其主要缺點有：

1.單片機的抗干擾能力較弱，當設(shè)備受到較強電磁干擾時會使設(shè)備穩(wěn)定性變差，擺動頻率及幅度極差，甚至使整個設(shè)備失控。

2.手動調(diào)節(jié)氣壓操作來控制擺動頻率，設(shè)備的精度會受到很多因素的影響，另外也無法保證設(shè)備長期、穩(wěn)定運行。

3.利用霍爾傳感器來控制擺動弧度，在動態(tài)過程中無法實現(xiàn)精確控制，直接導致檢測結(jié)果的不準確。

4.目前此類試驗機無法穩(wěn)定實現(xiàn)正弦波橫向振動，難以完全符合GB22790-2008、EN14782： 2006標準規(guī)定要求。

因此，提高該檢測設(shè)備的檢測結(jié)果穩(wěn)定性和檢測效率十分必要。由此引入伺服控制技術(shù)應用于此類檢測設(shè)備，能夠精確穩(wěn)定實現(xiàn)正弦波橫向振動，使設(shè)備擺動的角度和頻率控制在標準要求的誤差范圍內(nèi)，提高設(shè)備穩(wěn)定性，并可以有效地保證檢測結(jié)果的準確度，提高檢測效率。

目前，邢臺檢驗檢疫局自行車檢測中心聯(lián)合國家自行車電動自行車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心以及天津工業(yè)大學等單位，共同開發(fā)并研制出“伺服控制全自動自行車衣架擺動試驗機”。此試驗機采用伺服控制技術(shù)，通過伺服電機的正反轉(zhuǎn)來控制滾珠絲杠來回移動，從而帶動擺動試驗臺左右擺動，此試驗機采用角度傳感器和頻率傳感器實時采集相關(guān)數(shù)據(jù)并反饋到伺服控制電路。伺服控制電路根據(jù)反饋數(shù)據(jù)實時調(diào)整伺服電機的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速，使設(shè)備擺動的弧度和頻率控制在標準要求的誤差范圍內(nèi)，通過工業(yè)計算機實時顯示和調(diào)整相關(guān)檢測參數(shù)并自動保存檢測數(shù)據(jù)。通過以上改進，可實現(xiàn)對自行車衣架橫向動負荷的自動化檢測，使檢測過程安全、穩(wěn)定、高效。相對于現(xiàn)有設(shè)備，伺服控制全自動自行車衣架擺動試驗機操作方便快捷、數(shù)據(jù)直觀準確并可追溯，可有效地提高檢測準確度和檢測效率。

技術(shù)路線如圖1所示：

現(xiàn)樣機已制作完成（見圖2），初步試用后效果良好，相對于此項目的傳統(tǒng)檢測設(shè)備，其穩(wěn)定性與精確度有較大提升。

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2015年8月13日