一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统

1.本实用新型涉及力学冲击测量技术领域，尤其涉及一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统。


背景技术：

2.在安防及交通工程等对抗冲击性能要求较高的领域，对产品研发中的材料抗冲击性能进行量化检测是最重要的环节。而要进行抗冲击性能量化检测，冲击试验机基本是无可替代的实验设备。但国内普通落锤实验机较少能专门针对经剪切增稠液stf处理后的纤维布的抗冲击性能进行详细专门的检测。而专业的进口设备造价过于昂贵，动辄数十万一台，不利于产品研发的广泛开展。此外，目前的抗冲击检测装置缺少系统的控制，无法有效存储和利用冲击数据，同时，对落锤的控制不当会使得测量数据不准确，影响实验效果。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术中抗冲击性能检测装置的控制问题，提供了一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.主要提供一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述控制系统包括依次连接的用于检测冲击信号的传感器、冲击信号捕捉电路和冲击数据传输电路，所述冲击数据传输电路上还分别连接有上位机和落锤控制电路，所述传感器还与所述落锤控制电路连接；
6.所述冲击信号捕捉电路上连接有用于展示冲击波形的第一人机交互单元，所述落锤控制电路包括落锤主控单元、伺服电机和电磁铁，所述电磁铁与落锤连接，所述落锤主控单元分别与所述伺服电机、电磁铁连接，所述落锤控制电路上连接有用于设定落锤高度的第二人机交互单元，所述第二人机交互单元与所述上位机连接，所述上位机与所述落锤主控单元连接。
7.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述冲击信号捕捉电路通过蓝牙与所述上位机连接。
8.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述控制系统还包括防二次冲击单元，所述防二次冲击单元与所述落锤主控单元连接，所述防二次冲击单元包括依次连接的压缩空气源、气泵和夹具，所述夹具与所述落锤连接。
9.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述落锤控制电路上还连接有第三人机交互单元。
10.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述第三人机交互单元包括用于控制落锤释放的第一按钮和用于调节落锤高度的第二按钮，所述第一按钮、第二按钮分别与所述落锤主控单元连接。
11.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述冲
击信号捕捉电路、冲击数据传输电路、防二次冲击单元以及落锤主控单元均集成在同一个控制盒内，所述第一人机交互单元、第二人机交互单元、第三人机交互单元均设置在所述控制盒的外表面，所述控制盒的一侧设有与所述冲击数据传输电路连接的接口。
12.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述传感器为高精度力传感器。
13.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述冲击信号捕捉电路包括冲击信号捕捉主控单元，所述冲击信号捕捉主控单元的型号为stm32h750vbt6。
14.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述落锤主控单元的型号为stm32f091cct6。
15.在一个示例中，一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，所述第一人机交互单元包括tft触摸液晶屏。
16.需要进一步说明的是，上述系统各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
17.与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
18.（1）本实用新型的控制系统通过传感器能够检测落锤冲击过程中的冲击信号，通过冲击信号捕捉电路接收冲击信号并通过冲击数据传输电路将冲击信号发送给落锤控制电路和上位机，落锤控制电路一方面根据上位机以及第二人机交互单元的控制实现对落锤移动的自动控制，此外，传感器也可以直接将冲击信号发送给落锤控制电路，落锤控制电路同步接收冲击信号，并根据冲击信号控制落锤在反弹时停止运动，避免了落锤在反弹时对纤维布造成多次冲击，破坏实验结果，影响实验精度。具有能够实现自动捕捉冲击信号、存储数据、传输数据、精准控制冲击头移动行程、实施监控冲击头的运动状态的功能，并将采集到的数据通过网络通信协议或蓝牙自动传输至上位机或服务器进行数据存储和处理，提高实验效率，优化装置成本。
19.（2）本实用新型通过第一人机交互单元展示冲击波形，便于工作人员实时分析冲击信号，以便调整实验设置。
20.（3）在一个示例中，通过防二次冲击单元对落锤进行精细控制，由于控制滑块的方式较为缓慢，且无法预知落锤反弹高度，会出现控制不及时的情况，防二次冲击单元能够快速反应，杜绝二次冲击出现，保证测试精度。
21.（4）在一个示例中，第三人机交互单元包括用于控制落锤释放的第一按钮和用于调节落锤高度的第二按钮，所述第一按钮、第二按钮分别与所述落锤主控单元连接，通过按钮的控制实现人为对落锤运行的精细调节。
22.（5）在一个示例中，所述冲击信号捕捉电路、冲击数据传输电路、防二次冲击单元以及落锤主控单元均集成在同一个控制盒内，所述第一人机交互单元、第二人机交互单元、第三人机交互单元均设置在所述控制盒的外表面，实现控制系统的集成化和小型化，增强系统的实用性和便携性。
附图说明
23.图1为本实用新型示出的一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系
统；
24.图2为本实用新型示出的落锤控制电路的组成示意图；
25.图3为本实用新型示出的冲击信号捕捉电路通过蓝牙与所述上位机连接的示意图；
26.图4为本实用新型示出的落锤控制电路上连接防二次冲击单元的示意图；
27.图5为本实用新型示出的落锤控制电路上连接有第三人机交互单元的示意图；
28.图6为本实用新型示出的控制系统集成的示意图；
29.图7为本实用新型示出的落锤控制电路的具体电路结构图；
30.图8为本实用新型示出的落锤控制电路上连接有人机交互lcd的具体电路结构图。
31.图中标号说明：1传感器；2、冲击信号捕捉电路；3、冲击数据传输电路；5、上位机；4、落锤控制电路；6、第一人机交互单元；41、落锤主控单元；42、伺服电机；43、电磁铁；7、第二人机交互单元；8、蓝牙；9、防二次冲击单元；10、第三人机交互单元；101、第一按钮；102、第二按钮；11、接口。
具体实施方式
32.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.在一示例性实施例中，提供一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击检测控制系统，如图1所示，所述控制系统包括依次连接的用于检测冲击信号的传感器1、冲击信号捕捉电路2和冲击数据传输电路3，所述冲击数据传输电路3上还分别连接有上位机5和落锤控制电路4，所述传感器1还与所述落锤控制电路4连接；
37.所述冲击信号捕捉电路2上连接有用于展示冲击波形的第一人机交互单元6，如图2所示，所述落锤控制电路4包括落锤主控单元41、伺服电机42和电磁铁43，所述电磁铁43与落锤连接，所述落锤主控单元41分别与所述伺服电机42、电磁铁43连接，所述落锤控制电路4上连接有用于设定落锤高度的第二人机交互单元7，所述第二人机交互单元7与所述上位
机5连接，所述上位机5与所述落锤主控单元41连接。
38.具体地，该控制系统用于控制现有纤维布抗冲击检测装置，以cn216594597u中公开的一种经剪切增稠液处理后的纤维布抗冲击性能检测装置为例说明该系统的使用过程。
39.首先将传感器1安装在落锤上，测试开始前，通过第二人机交互单元7或者上位机5设定冲击高度，并可手动实施更改冲击配重，设定好相关参数之后，通过上位机5启动实验流程，具体地，用户设置落锤高度，设置成功后通过通信接口发送数据到落锤控制电路4。
40.测试开始时，落锤控制电路4控制螺纹直线导轨上滑动块的电磁铁43吸住落锤，电磁铁43固定在伺服电机42，控制螺纹直线导轨的伺服电机42向上运动至设定高度，即可将落锤摆放至设定的位置。
41.当落锤到达既定高度后，此时控制电磁铁43失电，释放落锤下落对纤维布进行冲击，冲击时，传感器1检测冲击信号并将相关数据依次通过冲击信号捕捉电路2和冲击数据传输电路3传输给上位机5以及落锤控制电路4中的落锤主控单元41，同时传感器1与落锤主控单元41直接连接，传感器1可直接将数据传输给落锤主控单元41。当落锤主控单元41接收到冲击信号后，为了防止落锤的反弹形成二次冲击，立即控制电磁铁43吸住反弹的落锤，避免二次冲击破坏试样，同时避免二次冲击影响测试数据。其中所述传感器1为高精度力传感器。
42.进一步地，上位机5接收到数据后，对原始数据进行本地存储，再经过处理后绘制各曲线图进行上位机展示。
43.重复上述步骤测量其余制备好不同参数的经剪切增稠液（stf）处理的纤维布，经一定数量样品测试后，所有测试数据传输至服务器端，通过服务器端训练处理，得出性能最好的实验样品。
44.在另一个示例中，如图3所示，所述冲击信号捕捉电路2通过蓝牙8与所述上位机5连接。所述冲击信号捕捉电路2包括冲击信号捕捉主控单元，所述冲击信号捕捉主控单元的型号为stm32h750vbt6，所述第一人机交互单元6包括tft触摸液晶屏或其他类型的显示屏，在此不进行限定。冲击信号捕捉电路2处理冲击信号，经过信号放大和滤波处理，并数字化数据，存储本地，同时通过第一人机交互单元6实时展示冲击波形，同时冲击信号捕捉电路2处理完数据后，通过冲击数据传输电路3把信号传输至落锤控制电路4进行同步。其中，冲击信号捕捉主控单元以及其他电路均为本领域公知现有电路结构，在此不进行赘述。
45.在另一个示例中，如图4所示，所述控制系统还包括防二次冲击单元9，所述防二次冲击单元9与所述落锤主控单元41连接，所述防二次冲击单元9包括依次连接的压缩空气源、气泵和夹具，所述夹具与所述落锤连接。具体地，防二次冲击是通过控制气泵实现，控制电路通过控制继电器闭合实现给气动阀供电，气动阀供电后就会进行夹持动作。落锤冲击到试样后，传感器1会立即采集到数据，落锤主控单元41此时同步控制接通压缩空气源，压缩空气推动气泵使其夹具从落锤左右两端夹住落锤，使其在反弹后即可夹住落锤，防止反弹的落锤落下造成二次冲击，破坏实验结果。此时只有气泵才能精确实现固定反弹后的落锤，而滑动块运行缓慢，且无法预知落锤反弹高度，无法实现防二次冲击，所以有必要使用防二次冲击单元9。
46.在另一个示例中，如图5所示，所述落锤控制电路4上还连接有第三人机交互单元10，进一步地增进人与控制系统间的互动和控制。如图7-图8所示，所述落锤主控单元41的
型号为stm32f091cct6，并给出了给部分的具体连接示意图，各部分的电路连接均为本领域公知现有电路结构，在此不进行赘述。此外，落锤控制电路4上还有报警装置以及人机交互显示lcd，实现对故障的报警以及数据的显示。
47.在另一个示例中，提供一个该控制系统的集成装置，如图6所示，所述冲击信号捕捉电路2、冲击数据传输电路3、防二次冲击单元9以及落锤主控单元41均集成在同一个控制盒内，所述第一人机交互单元6、第二人机交互单元7、第三人机交互单元10均设置在所述控制盒的外表面，所述控制盒的一侧设有与所述冲击数据传输电路3连接的接口11，实现控制系统的集成化和小型化，增强系统的实用性和便携性。
48.进一步地，所述第三人机交互单元10包括用于控制落锤释放的第一按钮101和用于调节落锤高度的第二按钮102，所述第一按钮101、第二按钮102分别与所述落锤主控单元41连接。
49.具体地，第三人机交互单元10提供了控制落锤的第二种方法，通过单击第一按钮101设定伺服电机上下运动方向，通过长按第二按钮102设定伺服电机移动高度；通过第一按钮101、第二按钮102调整直线导轨滑块移动至合适位置，长按第一按钮101控制电磁铁吸住落锤，长按第二按钮102调整合适高度后，三击按钮11控制电磁铁断开落锤。具体地，按钮按下时间用控制器自带定时器实现计时，长按、短按的设定为本领域常规技术手段，例如以计时2秒为限，在2秒内释放按键视为短按，长于2秒释放按键视为长按，且在2秒内又再次按下视为双击，随后又在2秒内按下视为三击等等，可根据实际情况进行设定，按钮按下的不同情况对应不同的控制信号是在控制器领域常规的技术手段，在此不进行赘述。
50.进一步地，伺服电机本身支持双向移动，通过一路信号控制方向，按下第一按钮101后落锤控制电路给出不同方向控制信号，实现通过单击第一按钮101设定伺服电机上下运动方向；通过另一路信号控制伺服电机移动，实现长按第二按钮102设定伺服电机移动高度；控制电磁铁吸合、释放是通过控制电路给出开关信号经过继电器来通断电磁铁，实现长按第一按钮101控制电磁铁吸住落锤，三击按钮11控制电磁铁断开落锤。
51.以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。