專利名稱：用于工業(yè)ct實驗臺的自動加載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)計算機斷層掃描成像技術(shù)，尤其涉及一種用于工業(yè)CT實驗臺的 自動加載系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
ICT (Industrial Computed Tomography,工業(yè)計算機層析照相或工業(yè)計算機斷層 掃描成像)技術(shù)即工業(yè)計算機層析照相或稱工業(yè)計算機斷層掃描成像，作為一類先進的無 損檢測技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。按射線源CT機可分為y射線機和X射線 機，它的基本原理是發(fā)射射線束對被測工件的某一選定斷層層面進行掃描，探測器陣列測 定透過工件的射線束強度，并轉(zhuǎn)換成電信號，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對電信號經(jīng)過一系列處理后，獲 取與掃描透射射線強度成比例的數(shù)字化像素陣列數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過圖像重建系統(tǒng)以二維灰度 圖像形式再現(xiàn)工件掃描斷層層面內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況。 目前，針對工業(yè)CT掃描運動控制系統(tǒng)已有一些研究。文獻(xiàn)"高精度工業(yè)CT掃描 運動控制系統(tǒng)設(shè)計，制造業(yè)自動化，1995"提出一種工業(yè)CT掃描運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采 用PC-286微機總線控制，直流力矩伺服電動機和步進電動機分別驅(qū)動，構(gòu)成四坐標(biāo)計算機 控制系統(tǒng)，具有低速、平穩(wěn)等控制性能。文獻(xiàn)"工業(yè)CT機床精密運動的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用 開發(fā)，組合機床與自動化加工技術(shù)，2004"針對工業(yè)CT所需要的精密運動控制，研究了針對 Kollmorgen精密運動產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)并實現(xiàn)。文獻(xiàn)"工業(yè)CT掃描臺高加速運動控制 研究，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報，2004"選用了科爾摩根公司的產(chǎn)品來完成掃描臺的運動 控制。其中選用了直接驅(qū)動直線伺服電動機、直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機、伺服電機、驅(qū)動器和多軸 控制卡。文獻(xiàn)"工業(yè)X-CT 二代掃描運動控制系統(tǒng)及其仿真，重慶大學(xué)學(xué)報，2003"研制了一 套工業(yè)X-CT 二代掃描運動控制實驗裝置。利用Matlab開發(fā)軟件，在時域和頻域?qū)ο到y(tǒng)的 響應(yīng)特性進行仿真，并對其進行一定程度的校正，改善了響應(yīng)性能。 工業(yè)CT機與醫(yī)用CT機不同，需要實驗臺旋轉(zhuǎn)進行試樣掃描，實驗平臺尺寸小(直 徑100mm)，但是要求軸向載荷力最大達(dá)到2噸。采用人力千斤頂形式加載可以滿足要求，但 具有如下缺陷 第一、只能得到在固定載荷的變形數(shù)據(jù)； 第二、加載時，須人力多次拆卸，加壓，數(shù)據(jù)也只能采用儀器記錄的方式，需要花費 大量人力、精力； 第三、人力千斤頂加載時，狹小的空間要求、重量要求，及轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方式也給作 業(yè)形式、本體動力、檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研制帶來了很大難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)， 可以通過遠(yuǎn)程無線控制，實現(xiàn)連續(xù)軸向載荷的加載，最大程度的利用自動控制完成工業(yè)CT 實驗臺軸向加載的測試。
本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)包括主控計算設(shè)備和位于重金屬隔 離室內(nèi)的工業(yè)CT實驗臺，所述工業(yè)CT實驗臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有機械加載裝置，所述主控 計算設(shè)備與所述機械加載裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接，以控制所述工業(yè)CT實驗臺的掃描 加載運動。 在上述用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，優(yōu)選所述重金屬隔離室內(nèi)設(shè)置有
無線接收模塊，所述主控計算設(shè)備通過有線線纜與所述無線接收模塊相連接；所述機械加
載裝置連接有第一無線收發(fā)器，所述主控計算設(shè)備內(nèi)連接有第二無線收發(fā)器。 在上述用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，優(yōu)選所述機械加載裝置上還包括
傳感器和嵌入式處理系統(tǒng)，所述傳感器用于實時檢測包括加載力、位置的加載狀態(tài)信號；所
述嵌入式處理系統(tǒng)與所述傳感器、所述第一無線收發(fā)器相連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和收發(fā)。 在上述用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，優(yōu)選所述主控計算設(shè)備的總線上 還連接有人機界面模塊，用于通過人機交互的方式，接收操作人員發(fā)出的控制指令以及顯 示所述機械加載裝置的加載狀態(tài)。 在上述用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，優(yōu)選所述主控計算設(shè)備為個人計 算機。 在上述用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，優(yōu)選所述嵌入式處理系統(tǒng)為數(shù)字 信號處理器。 相對于現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明具有如下有益效果 通過主控計算設(shè)備與位于工業(yè)CT實驗臺垂直轉(zhuǎn)臺上的機械加載裝置遠(yuǎn)程無線連 接的方式，實現(xiàn)了操作人員控制指令與機械加載裝置反饋信息之間數(shù)據(jù)的無線傳輸；因而， 克服了長期以來由于實驗臺的旋轉(zhuǎn)掃描采用的人力加載的缺陷，可以方便進行不同壓力的 加載，節(jié)省人力、精力、為作業(yè)形式、本體動力、檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)提供了有利 的條件。


圖1為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)實施例的簡單物理結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，主控計算設(shè)備的邏輯模 塊組成示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，機械加載裝置的簡單結(jié) 構(gòu)框圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，機械加載裝置的詳細(xì)結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。 參照圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)實施例的簡單物
4理結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)包括主控計算設(shè)備130、位于重金屬隔離室120內(nèi)的工業(yè)CT實驗
臺110，所述工業(yè)CT實驗臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有機械加載裝置，主控計算設(shè)備130與所述機
械加載裝置遠(yuǎn)程無線連接，以控制所述工業(yè)CT實驗臺的掃描加載運動。 通過上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了操作人員控制指令與機械加載裝置反饋信息之間數(shù)據(jù)
的無線傳輸；克服了長期以來由于實驗臺的旋轉(zhuǎn)掃描采用的人力加載的缺陷，可以方便進
行不同壓力的加載，節(jié)省人力、精力、為作業(yè)形式、本體動力、檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研究開
發(fā)提供了有利的條件。 在上述技術(shù)方案中，由于隔離室120的隔離墻材料為重金屬，因此，對電磁信號有 屏蔽作用，主控設(shè)備130與工業(yè)CT實驗臺110若實現(xiàn)無線通信，可以采用如下手段
在隔離室120內(nèi)設(shè)置無線接收模塊(例如，可以設(shè)置一個小天線)，主控計算設(shè)備 130通過有線線纜與無線接收模塊相連接。利用隔離室120墻體的地下管道，將室內(nèi)無線接 收模塊的線纜連通到主控設(shè)備130上。并且，在機械加載裝置、主控計算設(shè)備130上分別連 接有連接無線收發(fā)器，通過這樣的結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)主控設(shè)備130與工業(yè)CT實驗臺110若實 現(xiàn)無線通信，從而保證了操作人員控制指令及工業(yè)CT實驗臺的反饋信息的傳輸。
在此需要說明的是，上述方案只是主控計算設(shè)備130與工業(yè)CT實驗臺110實現(xiàn)無 線通信的可行的方案中的一種，本實施例僅僅是一個示例性的說明，但本發(fā)明并不局限于 上述方案。 用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)實例 下面結(jié)合圖2和圖3進一步對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。 參照圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)實施例中，主控計
算設(shè)備的邏輯模塊組成示意圖。包括人機界面控制模塊210、數(shù)據(jù)處理模塊220和無線收
發(fā)器230。 人機界面控制模塊210，用于通過人機交互的方式，接收操作人員發(fā)出的控制指 令、顯示機械加載裝置的加載狀態(tài)參數(shù)以實現(xiàn)自動加載儀對各種試樣加載狀態(tài)參數(shù)的顯 示。也就是說，整個主控計算設(shè)備是采用人機交互式方法完成的，操作人員可以根據(jù)自己掌 握的信息進行各種選擇。當(dāng)然，也可以通過計算機對機械加載裝置運動掃描進行設(shè)計，進而 能夠提高設(shè)計的效率。 舉例來說，人機界面控制模塊可以包括參數(shù)設(shè)置模塊、顯示模塊、控制模塊。在設(shè) 置參數(shù)時，可以包括電流調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定、速度參數(shù)調(diào)節(jié)，邊界值設(shè)定和目標(biāo)設(shè)定子模塊。顯 示模塊包括圖形顯示和數(shù)值顯示，可以顯示包括電流參數(shù)設(shè)定值，速度參數(shù)設(shè)定值，邊界 值，實時速度?？刂颇K包括控制初始化，設(shè)定參數(shù)清零，開始檢測、啟動、停止電機，退出系 統(tǒng)模塊。另外，還可以有報警模塊。報警包括高度報警和力報警。 數(shù)據(jù)處理模塊220，一方面，用于將操作人員通過人機界面控制模塊發(fā)出的指令， 生成控制信息，該控制信息通過無線收發(fā)器230發(fā)送至CT實驗臺110。另一方面，數(shù)據(jù)處 理模塊220可以分析來自于工業(yè)CT實驗臺的加載狀態(tài)反饋信息，自動繪制出實時加載力曲 線，并針對加載狀態(tài)反饋信息做出進一步的控制決策。從而，完成了對工業(yè)CT實驗臺加載 裝置的監(jiān)控和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理分析；為采用主控計算設(shè)備對機械加載裝置運動掃描進行控 制提供了依據(jù)。 參照圖3，圖3為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，機械加載裝置
5的簡單結(jié)構(gòu)框圖。工業(yè)CT實驗臺包括垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置的機械加載裝置310、傳感器模塊 320、 DSP處理器330、無線接收器340。 其中，垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置的機械加載裝置310由機械增力結(jié)構(gòu)、電機，減速器等部件 構(gòu)成，通過電機帶動減速器，輸出軸輸出較大扭矩，從而帶動機械增力機構(gòu)上下運動，完成 壓緊加力，直至試件破壞。傳感器模塊320包括力傳感器、光電編碼傳感器，用來檢測實時 加載力信號和位置信號。對于DSP處理器330， 一方面可以將主控計算設(shè)備發(fā)送的控制指令 進行處理，輸出控制信號，實時控制所述機械加載裝置完成對機械加載裝置加載頭的上下 位置運動、加速減速，停止、啟動等操作控制；另一方面，也可以接收來自傳感器模塊320檢 測獲取的力信號和位置信號等信息，該信號反映機械加載裝置的加載狀態(tài)信息；并將加載 狀態(tài)信息發(fā)送至反饋至主控計算設(shè)備。無線接收器340，可以接收來自于主控設(shè)備的、由操 作人員發(fā)送的控制信息；同時，也可以將DSP處理器330輸出的控制信號通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 至機械加載裝置。 參照圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)中，機械加載裝置 的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，電機4帶動減速器3，輸出軸輸出較大扭矩，從而帶動機械增力機 構(gòu)上下運動，完成壓緊加力。傳感器模塊包括力傳感器5、力傳感器承載頭6，用來檢測實時 加載力信號和位置信號。 上述實施例相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，通過主控計算設(shè)備與位于工業(yè)CT實驗臺垂直 轉(zhuǎn)臺上的機械加載裝置遠(yuǎn)程無線連接的方式，實現(xiàn)了操作人員控制指令與機械加載裝置反 饋信息之間數(shù)據(jù)的無線傳輸；因而 第一、克服了長期以來由于實驗臺的旋轉(zhuǎn)掃描采用的人力加載的缺陷，節(jié)省人力、
精力、為作業(yè)形式、本體動力、檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)提供了有利的條件。 第二、實現(xiàn)了自動加載最大2噸的軸向力載荷，能夠解決對試樣進行連續(xù)加載，遠(yuǎn)
程實時控制，并能繪制加載距離與力變化的變形曲線，進而可以將本發(fā)明的方法應(yīng)用在系
統(tǒng)綜合設(shè)計方面。 第三、操作人員通過主控計算設(shè)備下達(dá)的控制指令通過通訊接口發(fā)送至轉(zhuǎn)臺上的 機械加載系統(tǒng)，實現(xiàn)控制操作操作。以主控設(shè)備為核心，設(shè)計友好的人機界面，負(fù)責(zé)對機械 加載設(shè)備的監(jiān)控和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理分析。 以上對本發(fā)明所提供的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)進行了詳細(xì)介紹，本 文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于 幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對 本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，包括主控計算設(shè)備和位于重金屬隔離室內(nèi)的工業(yè)CT實驗臺，所述工業(yè)CT實驗臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有機械加載裝置，其特征在于，所述主控計算設(shè)備與所述機械加載裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接，以控制所述工業(yè)CT實驗臺的掃描加載運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，其特征在于， 所述重金屬隔離室內(nèi)設(shè)置有無線接收模塊，所述主控計算設(shè)備通過有線線纜與所述無線接收模塊相連接；所述機械加載裝置連接有第一無線收發(fā)器，所述主控計算設(shè)備內(nèi)連接有第二無線收發(fā)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，其特征在于， 所述機械加載裝置上還包括傳感器和嵌入式處理系統(tǒng)，所述傳感器用于實時檢測包括加載力、位置的加載狀態(tài)信號；所述嵌入式處理系統(tǒng)與所述傳感器、所述第一無線收發(fā)器相 連接，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和收發(fā)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，其特征在于， 所述主控計算設(shè)備的總線上還連接有人機界面模塊，用于通過人機交互的方式，接收操作人員發(fā)出的控制指令以及顯示所述機械加載裝置的加載狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述主控 計算設(shè)備為個人計算機。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入 式處理系統(tǒng)為數(shù)字信號處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)CT實驗臺的自動加載系統(tǒng)，包括主控計算設(shè)備和位于重金屬隔離室內(nèi)的工業(yè)CT實驗臺，所述工業(yè)CT實驗臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有機械加載裝置，所述主控計算設(shè)備與所述機械加載裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接，以控制所述工業(yè)CT實驗臺的掃描加載運動。本發(fā)明克服了長期以來由于實驗臺的旋轉(zhuǎn)掃描采用的人力加載的缺陷，可以方便進行不同壓力的加載，節(jié)省人力、精力、為作業(yè)形式、本體動力、檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)提供了有利的條件。
文檔編號G01N23/04GK101738403SQ20091026015
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者姜耀東, 趙弘, 趙毅鑫 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)