专利名称：一种手动简易性拉力机的制作方法
一种手动简易性拉力机技术领域：
本发明涉及拉力机技术领域，具体地说，是一种手动简易性拉力机。背景技术：
随着数字技术的快速发展，机械技术与电子技术的紧密结合，形成了机 电一体化技术，这种在机械的主功能、动力功能、信息处理功能上引进电子 技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来的机电一体化使得机械工业 的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化， 并使产品朝着智能化、�？榛�、网络化、微型化、绿色化以及系统化方向发 展。本发明的简易性拉力机就是这项技术的典型代表。国内具有位移-试验力-变形三种控制方式间无冲击切换的控制器技术尚属空白，产品的A/D采集的精度也没能做得很高。在国内试验机行业，大部 分厂家的测控系统主要依赖国外产品，其性能价格比都不高。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种手动简易性拉力机。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的-一种手动简易性拉力机，包含机械部分和单片机控制系统，其特征在于， 所述的机械部分至少包括机箱；机箱上部设有转盘支架，夹具盘以及夹 线装置，机箱下部设有地脚支架；所述的夹线装置，包括夹线口、夹口块、滑板、转轴、夹具基座、第一夹紧块，第二夹紧块以及夹板支架；把手穿过手柄连接套；锁紧手柄连接套 与手柄轴套合，并通过螺杆锁紧；手柄轴穿通传动支架，手柄轴与传动支架 的位置固定不动；传动支架与支架连接通过联结销连接；支架连接与传动固 定架通过联结销连接；传动固定支架与固定座通过孔位对锁螺丝连接；固定 座与连接块通过螺杆连接；连接块与夹板支架通过螺杆连接；第一夹紧块套 入夹板支架，通过螺杆将第一夹紧块，第二夹紧块与夹板支架连接；夹具基 座设在夹板支架上，将滑板嵌入夹具基座，通过螺杆将夹具基座，滑板及夹 板支架连接；夹线口通过转轴固定在夹具基座上面；夹口块通过螺钉与夹线 口连接；所述的单片机控制系统包括下位机力值采集，人机交互界面，后台服务 系统，CPU芯片，电源�？楹痛娲⒛？椋涮卣髟谟冢筇ǚ裣低惩ü鼵AN 总线与CPU芯片相连，力值采集通过A/D转换�？橛隒PU芯片相连，电源模 块和存储�？橛隒PU芯片相连，人机交互界面中的键盘�？楹拖允灸？橹苯� 与CPU芯片相连；其中，下位机采用的是新华龙电子公司的一款芯片 (C8051F350)，该芯片的内部24位ADC�？榻Ｄ庑藕抛晃中藕牛� 后通过该芯片的I2C�？楹拖低矯PU进行I2C通信，将数字信号输入系统芯 片处理；电源�？槲狢PU芯片供电，存储�？樘峁┏绦虼娲⒖占洌凰龅腃PU芯片采用AVR芯片ATmega64，是一种高性能、低功耗的8位 AVR微处理器，具有先进的RISC结构，大多数指令执行时间为单个系统时钟 周期，工作与16MHz时性能高达16MIPS;所述的人机交互界面的显示�？椋捎玫囊壕允镜缏罚�12864点阵 液晶，直接与单片机的I/O 口连接，通过在程序中通过软件模拟的方式实现 显示目的，用以显示待测量拉力值，已保存的拉力值等；具有键盘扫描电路，采用2*3矩阵式键盘，直接与单片机的I/O 口相连接，用来输入测试密码， 査看力值，输入校准等；所述的A/D转换�？榈男酒狢8051F350芯片，C8051F350芯片通过I2C 通信的方式与CPU芯片相连，可以将力传感器采集的模拟信号转换为数字信 号，输入到CPU芯片，并达到了24位的高精度采集；被测件一端系在夹具盘上，另一端则由夹紧装置夹住，当转动手动把手 后，夹紧装置动作将线夹紧，同时实现自锁，继续转动把手，被测线被拉断， 安装在夹具盘端的力传感器采集力值，转换为电压值，送入单片机，单片机 控制液晶显示出拉力值；本试验机直接与力传感器相连，传感器安置在夹具盘上，夹线装置实现 自锁，通过转动把手，将被测试件拉断，获得拉力值，采集到单片机控制系 统，并由液晶显示出力值，简易直观，易于操作。与现有技术相比，本发明的积极效果是本发明的最大特点可将模拟信号直接送到模数转换芯片，增益、标定等 参数完全采用软件设置，不需任何硬件调整；这就大大地提高了整套系统的 抗干扰性；也为整套系统的全数字化实现成为可能；本套系统采用全数字化 控制方式，其结构简单可靠，并且具有十分良好的互换性。24位高精度A/D转换器，省掉了中间环节(弱信号放大等)提高了抗干扰 性，使测量精度大大提高，此项技术属国内先进，并且较传统的试验机有着 灵巧方便的优点。A/D转换�？椴捎昧司哂懈咚�、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核的 C8051F350芯片，速度可达50MIPS，转换的数值与系统CPU采用了 I2C总线 通信进行传输，该项设计是一创新。拉力机具有C認总线通信功能，与后台服务系统通信，该总线只有2根 线与外部相连，以达到对总线网络中各节点(即该一种手动简易性拉力机)的 监控，这样便可对其工作状态，是否出现故障等情况完全掌握，从而提高了 工作效率；C認总线的直接通信距离最大可达10km，节点数可达110个，这 完全满足一般工业控制的要求，使其能够在工业控制系统中进行高可靠性的 数据传送。机械部分设计非常灵巧方便，尤其是夹线装置的设计，通过各个部件的 配合及相互作用实现自锁，将测试电线一端固定在夹具盘，另一端夹持在夹 口块，稍微拉直，往后扳动把手。传动支架随着把手同方向转动，同时将支 架连接往后拉。支架连接带动传动固定架，传动固定架带动固定座及上面的 零部件。夹线口和夹口块合拢，夹具基座越往后移动，两夹口合拢更紧，施 加到测试电线的压紧力越大，从而给予测试电线的摩擦力也越大，实现越拉 越紧的效果，即自锁效应。夹线装置具有很强的通用性，在测试前根据不同 的测试对象选择不同的夹具，从而保证测量精度另外在具有手摇把手的传动 机构的设计中蕴含了杠杠原理，所以操作起来非常省力；转动把手后，夹紧 装置将线夹紧，并实现自锁。在性能上采集精度与国外产品持平，控制精度也与国外产品持平；操 作界面中文化，适合本国使用习惯，成本低，其成本是一般拉力机的十分之 一，在价格上与国外产品相比较有绝对优势。
图1本发明电路原理框图；图2本发明实施例中液晶显示单元的电路原理图；图3本发明实施例中键盘单元的电路原理图；图4本发明实施例中单片机(ATmega64)烧写程序电路；图5本发明实施例中A/D采集电路的电路原理图；图6本发明实施例中单片机(C8051F350)烧写程序电路；图7本发明实施例中总体电路原理图；图8本发明的夹线装置的装备图；图9本发明的夹紧装置示意图；图10本发明的总装配体图。附图中的标号分别为，1、机箱，2、地脚支架，3、转盘支架，4、夹具 盘，5、夹线装置，6、把手，7、夹线口， 8、夹具基座，9、连接块，10、固 定座，11、传动固定架，12、联接销，13、支架连接，14、滑板，15、夹板 支架，16、传动支架，17、手柄轴，18、手柄连接套，19、夹口块，20、第 一夹紧块，21、第二夹紧块，22、转轴。
具体实施方式以下提供本发明一种手动简易性拉力机的具体实施方式
。 实施例1液晶显示电路，键盘扫描电路与单片机1/0 口直接相连，用以显示力值， 输入设定数据，实现友好的人机界面。模数转换芯片通过双线I2C与单片机 相连接，即数据线(SDA)和时钟线(SCL)，实现高精度采集。通过分别对用来 做模数转换的单片机(C8051F350)和系统CPU (ATmega64)的编程实现拉力采集 和拉力显示的功能。具体的硬件电路为a) 硬件电路(ATmega64模块) LCD液晶显示单元如图2所示，本系统的LCD液晶显示部分是通过液晶显示控制器KS107 和KS108实现的，KS107为行驱动，KS108为列驱动。采用的是128*64点的 液晶显示，显示RAM区为8192字节。其数据口连接到单片机的PA0-PA7;控 制口CS2、 CS1连接到PC0、 PC1用于片�。皇鼓芸贓，读写口R/W， D/I连接 到PC2、 PC3、 PC4。键盘电路如图3所示，本系统采用2*3矩阵式键盘，与单片机的PE0-PE4 口相连 接，通过在程序中键盘去抖动，键盘扫描实现。 单片机烧写程序电路如图4所示，本系统的单片机(ATmega64)采用的是ISP串行方式下载编 程。ISP(在线系统可编程技术)，实现了系统程序的串行编程写入(下载)，使 得不必将焊接在PCB印刷电路板上的芯片取下，就可将程序下载到单片机的 程序存储器中，淘汰了专用的程序下载写入设备。b) C8051F350�？� 1.A/D采集电路如图5所示，本系统的A/D转换由内置24位A/D的芯片C8051F350来完 成，参考电压采用内部2.5V参考电压，采用的是差分输入采集方式，两路差 分信号接到单片机的AINO. 0和AINO. 1 口 。 ADC具有内部可编程增益放大器， 有8种增益设置，最大增益可达128倍，无需外接弱信号放大电路，提高了 系统的抗干扰性；该芯片的A/D转换结果通过I2C双线通信的方式与系统CPU相连接，将P0. 0与P0. 1 口连接到ATmega64的I2C总线接口 PD1和PD0。 2. C8051F350芯片程序烧入电路请参见附图6所示，该芯片烧入的程序为A/D转换程序，主要按操作时 序，在程序中设置芯片有关控制寄存器实现；烧入电路采用的是JTAG在线烧 入方式。本发明的机械部分为请参见附图10，机械部分至少包括机箱；机箱1上部设有转盘支架3， 夹具盘4以及夹线装置5，机箱1下部设有地脚支架2;请参见附图8，所述的夹线装置5，包括夹线口7、夹口块19、滑板14、 转轴22、夹具基座8、第一夹紧块21，第二夹紧块22以及夹板支架15;把 手6穿过手柄连接套18;锁紧手柄连接套18与手柄轴17套合，并通过螺杆 锁紧；手柄轴17穿通传动支架16，手柄轴17与传动支架16的位置固定不动； 传动支架16与支架连接13通过联结销12连接；支架连接13与传动固定架 11通过联结销12连接;传动固定支架11与固定座10通过孔位对锁螺丝连接； 固定座10与连接块9通过螺杆连接；连接块9与夹板支架11通过螺杆连接； 请参见附图9，第一夹紧块20套入夹板支架16，通过螺杆将第一夹紧块20， 第二夹紧块21与夹板支架15连接；夹具基座8设在夹板支架15上，将滑板 14嵌入夹具基座8，通过螺杆将夹具基座8、滑板14及夹板支架15连接；夹 线口 7通过转轴固定在夹具基座8上面;夹口块19通过螺钉与夹线口 7连接；夹线装置实现自锁动作过程(1) 将测试电线一端固定在夹具盘，另一端夹持在夹口块，稍微拉直，往后扳动把手；(2) 传动支架随着把手同方向转动，同时将支架连接往后拉；(3) 支架连接带动传动固定架，传动固定架带动固定座及上面的零部件;(4) 夹线口和夹口块合拢，夹具基座越往后移动，两夹口合拢更紧，施 加到测试电线的压紧力越大，从而给予测试电线的摩擦力也越大，实现越拉 越紧的效果，即自锁效应。被测件一端系在夹具盘上，另一端则由夹紧装置夹住，当转动手动把手 后，夹紧装置动作将线夹紧，同时实现自锁，继续转动把手，被测线被拉断， 安装在夹具盘端的力传感器采集力值，转换为电压值，送入单片机，单片机 控制液晶显示出拉力值。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种手动简易性拉力机，包含机械部分和单片机控制系统，其特征在于，机械部分至少包括机箱；机箱上部设有转盘支架，夹具盘以及夹线装置，机箱下部设有地脚支架。
2. 根据权利要求1所述的一种手动简易性拉力机，其特征在于，所述的 夹线装置，包括夹线口、夹口块、滑板、转轴、夹具基座、第一夹紧块，第 二夹紧块以及夹板支架；把手穿过手柄连接套；锁紧手柄连接套与手柄轴套 合，并通过螺杆锁紧；手柄轴穿通传动支架，手柄轴与传动支架的位置固定 不动；传动支架与支架连接通过联结销连接；支架连接与传动固定架通过联 结销连接；传动固定支架与固定座通过孔位对锁螺丝连接；固定座与连接块 通过螺杆连接；连接块与夹板支架通过螺杆连接；第一夹紧块套入夹板支架， 通过螺杆将第一夹紧块，第二夹紧块与夹板支架连接；夹具基座设在夹板支 架上，将滑板嵌入夹具基座，通过螺杆将夹具基座、滑板及夹板支架连接；" 夹线口通过转轴固定在夹具基座上面 ，夹口块通过螺钉与夹线口连接。
3. 根据权利要求1所述的一种手动简易性拉力机，其特征在于，所述的 单片机控制系统包括下位机的力值采集，人机交互界面，后台服务系统，CPU 芯片，电源�？楹痛娲⒛？椋缓筇ǚ裣低惩ü鼵AN总线与CPU芯片相连， 下位机包括采集传感器力值信号和进行A/D转换，然后将结果通过I2C总线 通信的方式送入CPU芯片，电源�？橥ü锢砹拥紺PU芯片，人机交互界 面中的键盘�？椴捎眯辛屑痰男问街苯恿拥较低矯PU的I/O 口， LCD显示 �？橥ü莺涂刂谱芟叩男惺接隒PU芯片相连。
4. 根据权利要求1所述的一种手动简易性拉力机，其特征在于，所述的 下位机的力值采集部分，传感器采集的力值信号是通过差分输入的方式送入 到下位机并进行AD转换。
5.根据权利要求1所述的一种手动简易性拉力机，其特征在于，所述的 CAN总线通信�？椋鞲鯟AN节点之间通过CAN总线相互连接，直接通信距离 最大为10km，节点数为110个，CAN节点通过CAN通信卡将数据传入后台服 务系统统一处理。
全文摘要
本发明涉及一种手动简易性拉力机，包含机械部分和单片机控制系统，所述的机械部分包括机箱、地脚支架、转盘支架、夹具盘、夹线装置以及把手；机箱上部设有夹线装置，夹具盘以及转盘支架，机箱下部设有地脚支架。本发明的优点机械部分设计非常灵巧方便，操作起来非常省力；在性能上控制精度也与国外产品持平；操作界面中文化，适合本国使用习惯，成本低，在价格上与国外产品相比较有绝对优势。
文档编号G01N3/00GK101581641SQ20081020756
公开日2009年11月18日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年12月23日
发明者哲 刘, 唐斌红, 季白杨, 易建军, 陈昌明 申请人:华东理工大学
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