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一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法，通過將光源置于試驗樣件前面，在試驗樣件后面、光路方向上布置光學傳感器，疲勞試驗過程中在試驗樣件發(fā)在斷裂前，光源發(fā)出的光線無法穿過試驗樣件到達光學傳感器，當試驗樣件發(fā)生斷裂后，光源發(fā)出的光線將穿過試驗樣件照射到光學傳感器上，此時由光學傳感器向數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送傳感信號，數(shù)據(jù)采集單元將所述信號傳輸給控制單元后，控制單元記錄此時的時間并獲得試驗持續(xù)時間和對試驗樣件所加載的循環(huán)試驗次數(shù)，實現(xiàn)了對疲勞試驗中致使樣件破壞的疲勞試驗次數(shù)進行自動記數(shù)的目的，大幅降低了試驗人員工作量和疲勞試驗成本，提高了疲勞試驗記數(shù)精度，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低了產(chǎn)品的成本。
【專利說明】一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及疲勞試驗的監(jiān)測【技術領域】，更具體的涉及一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置 和自動記數(shù)方法，尤其是適用于橡膠疲勞試驗的自動記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法。

【背景技術】
[0002] 疲勞試驗是用以測定材料或結構疲勞應力或應變循環(huán)數(shù)的過程。疲勞是循環(huán)加載 條件下，發(fā)生在材料某點處局部的、永久性的損傷遞增過程，經(jīng)足夠的應力或應變循環(huán)后， 損傷積累可使材料發(fā)生裂紋，或是裂紋進一步擴展至完全斷裂，疲勞試驗主要用于確定待 試驗樣件自成品至發(fā)生斷裂損壞所經(jīng)歷的試驗時間或加載的應力/應變循環(huán)次數(shù)，進行疲 勞試驗對于確定產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品合格率意義重大。采用疲勞試驗機進行樣件拉伸疲勞 分析試驗時，由于應力加載循環(huán)的次數(shù)比較多，一般在幾十萬次以上，持續(xù)時間幾十到幾百 個小時，在疲勞試驗的中間過程中需要人工干預的情況并不多，且疲勞試驗中樣件發(fā)生破 壞的時間比較難以預測，在幾十到幾百個小時內(nèi)都有可能發(fā)生，由試驗員觀察和記錄樣件 發(fā)生試驗破壞的時刻或已加載的循環(huán)次數(shù)，工作量則比較大。目前對于橡膠疲勞試驗一般 采用載荷監(jiān)控或者裂紋擴展長度監(jiān)控，如果采用單個試驗樣件，采用載荷監(jiān)控比較容易實 現(xiàn)，但疲勞樣件的樣本比較大時，希望能用一臺試驗機同時對多個樣件進行試驗，在這種情 況下，現(xiàn)有的試驗機無法實現(xiàn)自動監(jiān)控。對于國標規(guī)定的橡膠疲勞拉伸試驗來說，樣件的裂 紋擴展期很短，占整個壽命的很小的一部分，可以忽略掉，在這種情況下，可以直接將試驗 樣件的破壞壽命作為樣件的裂紋萌生壽命，國標也是以裂紋為結束標志。現(xiàn)有技術中針對 這種橡膠疲勞試驗中橡膠試驗樣件發(fā)生裂紋的試驗時間或加載次數(shù)監(jiān)測采用兩種方式：一 種方式是純粹的人工監(jiān)測，由試驗員觀察和記錄樣件發(fā)生試驗破壞的時刻或已加載的循環(huán) 次數(shù)，這種方式產(chǎn)生巨大的工作量，大大提高了樣件試驗中的人工成本；另一種方式是通過 攝像機記錄橡膠樣件的試驗過程，然后通過回放來確定樣件斷裂的時刻，進而確定樣件發(fā) 生試驗斷裂時已加載的循環(huán)次數(shù)，這種方式雖然能夠代替人工現(xiàn)場看守，但是要求攝像機 需要配置較大的記錄內(nèi)存，同時回放錄像的工作量也比較大。因此現(xiàn)有技術中關于疲勞試 驗過程中樣件達到試驗破壞的循環(huán)次數(shù)的監(jiān)測基本都需要人工直接參與，工作量大，如何 設計一種能夠?qū)ζ谠囼炛兄率箻蛹茐牡钠谠囼灤螖?shù)進行自動記數(shù)的方案，對于極大 地提高疲勞試驗記數(shù)精度、大幅減少試驗人員工作量以及降低樣件試驗成本等都具有決定 性作用和價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明基于上述現(xiàn)有技術問題，創(chuàng)新的設計了一套基于光電系統(tǒng)的疲勞試驗自動 記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法，通過將光源置于試驗樣件的前面，在試驗樣件后面、光路方向上 布置光學傳感器，用來接受光源的光線，疲勞試驗過程中在試驗樣件發(fā)在斷裂前，由于試驗 樣件的遮擋，光源發(fā)出的光線無法穿過試驗樣件到達光學傳感器，當試驗樣件發(fā)生斷裂后， 光路開通，光源發(fā)出的光線將穿過試驗樣件照射到光學傳感器上，此時由光學傳感器向數(shù) 據(jù)采集單元發(fā)送傳感信號，數(shù)據(jù)采集單元隨即將所述信號傳輸給微處理器，由微處理器記 錄此時的時間并獲得整個試驗持續(xù)時間，并根據(jù)所述持續(xù)時間換算出疲勞試驗過程中對試 驗樣件所加載的循環(huán)試驗次數(shù)，最后將所述斷裂時刻時間、試驗持續(xù)時間、循環(huán)試驗次數(shù)等 進行存儲、顯示或者輸出后處理，實現(xiàn)了對疲勞試驗中致使樣件破壞的疲勞試驗次數(shù)進行 自動記數(shù)的目的，不但以全自動化的方式解決了疲勞試驗記數(shù)問題，大幅降低了試驗人員 工作量和疲勞試驗成本，而且提高了疲勞試驗記數(shù)精度，有效保證了橡膠等試驗樣件產(chǎn)品 的合格率，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低了產(chǎn)品的成本，具有較好的市場推廣使用價值。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案如下： 一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置，包括光源1、存儲器4、輸入/輸出單元5、顯示單元6、控 制單元7、電源8、數(shù)據(jù)采集單元9和光學傳感器10，所述光學傳感器10處于所述光源1的 光路方向上，并連接于所述數(shù)據(jù)采集單元9，所述數(shù)據(jù)采集單元9連接于所述控制單元7，所 述存儲器4、輸入/輸出單元5、顯示單元6和電源8均連接于所述控制單元7，在所述光源 1和光學傳感器10之間放置試驗樣件2，在所述試驗樣件發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞前，所述 光源1發(fā)出的光線受到試驗樣件2的遮擋而無法到達所述光學傳感器10，當所述試驗樣件 發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞時，所述光源1發(fā)出的光線將穿過試驗樣件2而到達光學傳感器 10，由所述光學傳感器10產(chǎn)生傳感監(jiān)測信號，然后被所述數(shù)據(jù)采集單元9采集并輸出給控 制單元7，所述控制單元7基于疲勞試驗開始時刻和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來采集信號 的時刻而自動計算得到試驗樣件2的試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將所述次數(shù)作為試驗樣件的試 驗記數(shù)信息存儲于所述存儲器4、顯示于所述顯示單元6和/或通過所述輸入/輸出單元5 向外輸出。
[0005] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中所述控制單元7中內(nèi)置 有時鐘，同時記錄疲勞試驗開始時刻tl和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來采集信號的時刻t2， 并基于t2和tl的時間差值自動計算得到對應試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加 載次數(shù)。
[0006] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中包括有多個光學傳感器 10，每個光學傳感器10放置于對應一個試驗樣件之后的光路上，對于每個試驗樣件，所述 控制單元7將該試驗樣件的位置編號、該試驗樣件所對應的光學傳感器編號、基于所述光 學傳感器的傳感監(jiān)測信號而記錄的時間信號tl和t2、以及基于t2和tl計算得到的試驗持 續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)存儲于存儲器中的同一位置，并一同進行顯示和輸出。
[0007] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中所述控制單元7對應于 每個光學傳感器均配置有一個內(nèi)置時鐘，當控制單元接收到某一光學傳感器的傳感檢測信 號時，讀取與所述光學傳感器對應的內(nèi)置時鐘的時刻，并同時停止該內(nèi)置時鐘；所述光源1 為點光源，每個所述光學傳感器10的正前方設置有一個所述點光源；或者所述光源1為線 光源，兩個以上的所述光學傳感器10共用同一個所述線光源。
[0008] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中所述輸入/輸出單元5 為I/O電路，并通過與疲勞試驗機連接而將疲勞試驗機的啟動信號實時傳輸給控制單元， 獲得所述疲勞試驗開始時刻tl。
[0009] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中所述顯示單元6為觸控 顯示屏，用于顯示控制單元提供的數(shù)據(jù)，輸入用戶操控指令，并具有報警功能；所述控制單 元為MCU ;所述數(shù)據(jù)采集單元9包括數(shù)據(jù)采集放大電路；所述光學傳感器10為可在受到光 照射后產(chǎn)生階躍或脈沖信號的光電管；所述光源1為激光光源或LED光源。
[0010] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中所述存儲器4、輸入/輸 出單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8和數(shù)據(jù)采集單元9集成在一起形成獨立的控制模 塊。
[0011] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其中還包括有安裝基板3，所 述光學傳感器10、存儲器4、輸入/輸出單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8和數(shù)據(jù)采集 單元9集成在所述安裝基板3上形成一整體模塊，且所述光學傳感器10位于安裝基板3的 前側，所述控制模塊位于安裝基板3的后側。
[0012] 一種基于本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置進行的樣件疲勞試驗自動記數(shù)方法， 其中包括以下步驟： 步驟1、將試驗樣件安裝于疲勞試驗機上，將所述光源1設置于試驗樣件前方，在每個 試驗樣件后方的光路方向上設置一個光學傳感器10，并使得所述光源1發(fā)出的光線受到試 驗樣件2的遮擋而無法到達其后的光學傳感器10 ； 步驟2、啟動疲勞試驗機對所述試驗樣件循環(huán)加載應力或應變進行疲勞試驗，同時所述 控制單元記錄試驗啟動時刻tl ； 步驟3、在疲勞試驗的過程中當某一試驗樣件發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞時，所述光源1 發(fā)出的光線將穿過所述試驗樣件2并照射到其后的光學傳感器10，所述光學傳感器立即產(chǎn) 生傳感監(jiān)測信號并輸出至數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元對采集的傳感監(jiān)測信號進行放 大處理后輸出至控制單元，所述控制單元自動記錄此時的時刻t2,并基于時刻t2和tl自動 計算得到所述試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將其與所述試驗樣件 的位置信息存儲于存儲器中的同一位置； 步驟4、當安裝于疲勞試驗機上的所有試驗樣件均已發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞時，所述 控制單元計算得到所有試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將不同試驗 樣件對應的數(shù)據(jù)存儲于存儲器中的不同位置，完成對所有試驗樣件疲勞試驗的自動記數(shù)； 步驟5、疲勞試驗機停機，顯示單元輸出試驗完成信號。
[0013] 進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的樣件疲勞試驗自動記數(shù)方法，其中還包括至少以下步 驟之一： 步驟6、通過顯示單元對某一試驗樣件、某些試驗樣件或者所有試驗樣件的發(fā)生試驗損 傷或斷裂破壞時刻、試驗持續(xù)加載時間、試驗循環(huán)加載次數(shù)進行顯示輸出； 步驟7、通過輸入/輸出單元對某一試驗樣件、某些試驗樣件或者所有試驗樣件的發(fā)生 試驗損傷或斷裂破壞時刻、試驗持續(xù)加載時間、試驗循環(huán)加載次數(shù)進行輸出。
[0014] 通過本發(fā)明的技術方案至少能夠達到以下技術效果： 1)、本發(fā)明創(chuàng)新設計了一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置和自動記數(shù)方法，實現(xiàn)了對疲勞試 驗中致使樣件破壞的疲勞試驗次數(shù)進行自動記數(shù)的目的，以全自動化的方式解決了疲勞試 驗記數(shù)問題，大幅降低了試驗人員工作量和疲勞試驗成本，進而降低了合格產(chǎn)品成本； 2)、本發(fā)明所述自動記數(shù)裝置可完全基于光電監(jiān)測系統(tǒng)和微處理系統(tǒng)自動進行疲勞試 驗記數(shù)，無需人工介入，大大提高了疲勞試驗過程中的記數(shù)精度，有效保障了試驗樣件產(chǎn)品 的合格率，提高了產(chǎn)品出廠質(zhì)量； 3)、本發(fā)明所述自動記數(shù)裝置能夠在顯示屏上自動顯示試驗過程中試驗樣件斷裂時刻 時間、試驗持續(xù)時間、循環(huán)試驗次數(shù)等信息，以更加直觀和便捷的方式便于工作人員進行試 驗操作，同時各數(shù)據(jù)自動存儲，便于后續(xù)使用，而且所述方案能夠適用于多類樣件的試驗過 程中，可推廣性強，市場前景廣闊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 附圖1為本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置的組成原理結構示意圖； 附圖2為本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置在試驗樣件疲勞試驗過程中的安裝使用 結構示意圖。
[0016] 圖中各附圖標記的含義如下： 1-光源；2_試驗樣件；3_安裝基板；4_存儲器；5_輸入/輸出單元；6_顯示單元；7-控 制單元；8_電源；9_數(shù)據(jù)采集單元；10_光學傳感器；11_試驗機立柱。

【具體實施方式】
[0017] 以下結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述，以使本領域技術人員能夠更 加清楚的理解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018] 首先結合附圖1說明本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置的基本結構和工作原理， 如附圖1所示的，所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置包括光源1、安裝基板3、存儲器4、輸入/輸出 單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8、數(shù)據(jù)采集單元9和光學傳感器10，所述的光源1可采 用激光光源、LED光源，所述光源1的形式可以為點光源或者線光源，光源1的數(shù)量根據(jù)待試 驗樣件的數(shù)量進行選擇，并且所述光源應包括相應的驅(qū)動電路、電源和透鏡，且所述光源應 穩(wěn)定可靠，能夠較長時間工作。所述的光學傳感器10與所述光源1相對應，并正對設置于所 述光源1的后方光路，并且當所述光學傳感器10接收感測到光源1的光信號時，自動生成 傳感監(jiān)測信號并傳輸至數(shù)據(jù)采集單元9，優(yōu)選的所述光學傳感器10為普通的光電管，在接 受光源的照射后發(fā)出一個階躍或脈沖信號至數(shù)據(jù)采集單元9。所述的數(shù)據(jù)采集單元9的輸 入端連接于所述光學傳感器10，所述數(shù)據(jù)采集單元9的輸出端連接于控制單元7，所述的數(shù) 據(jù)采集單元9優(yōu)選的為數(shù)據(jù)采集放大電路，能夠?qū)崟r的接收光學傳感器10輸入的傳感監(jiān)測 信號（電信號)，并能夠?qū)λ鲂盘栠M行放大處理后輸出至控制單元7，同時所述數(shù)據(jù)采集單 元9可在控制單元7的控制下，以設定的頻率對光學傳感器輸入的信號進行采樣，經(jīng)放大和 處理后輸出至控制單元進行處理。所述光學傳感器10和數(shù)據(jù)采集單元9優(yōu)選的可集成安裝 于安裝基板3的兩側，并通過信號線連接。所述電源8連接于所述控制單元7，為其提供工 作電源，所述存儲器4連接于所述控制單元7，并與控制單元配合進行數(shù)據(jù)存取工作，所述 顯示單元6連接于控制單元7，用于對控制單元輸出的數(shù)據(jù)信息進行顯示，所述的輸入/輸 出單元5連接于所述的控制單元7，用于向所述控制單元輸入控制指令等，并可實現(xiàn)存儲數(shù) 據(jù)的輸出。所述的控制單元7優(yōu)選的為MCU，所述MCU具有內(nèi)置時鐘，并且在疲勞試驗開始 后自動控制數(shù)據(jù)采集單元開啟并實時采集光學傳感器的信號，同時所述控制單元7能夠?qū)?疲勞試驗開始時刻tl和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來傳感監(jiān)測信號的時刻t2進行記錄，并 將所述時刻信息存儲于存儲器4中，所述控制單元根據(jù)時刻t2和tl能夠自動計算出試驗 樣件的試驗持續(xù)時間和對試驗樣件循環(huán)施加的試驗應力的頻次(原理后述)，并將計算結果 存儲于存儲器4中，同時可根據(jù)需要向顯示單元輸出進行顯示，必要時可開啟報警信號；另 外所述控制單元將所述tl、t2信號及基于tl和t2的計算結果與對應的光學傳感器編號、 與光學傳感器對應的試驗樣件位置編號存儲在存儲器中的同一對應位置，從而準確的判定 每個試驗樣件的疲勞次數(shù)。所述的顯示單元6優(yōu)選的可為觸控顯示屏，能夠同時進行數(shù)據(jù) 操作輸入，用于顯示系統(tǒng)運行狀況包括試驗次數(shù)、試驗開始、試驗結束等必要信息，而且優(yōu) 選的所述顯示單元可具有報警功能，可在在樣件拉斷后、試驗結束等一些重要或特殊情況 下發(fā)出提示音，告知試驗人員。所述的輸入/輸出單元5可采用I/O電路，除具備前述的功 能外，還可以具有和試驗機連接的功能，將試驗機的啟動信號實時的傳輸給控制單元，實現(xiàn) 試驗機啟動與所述自動記數(shù)裝置開啟的同步，以及其它與試驗機的信息交互和控制功能。 所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置可同時包括多個光源1和光學傳感器10，對應于每個光源存 在一個相對應的光學傳感器，可采用多個數(shù)據(jù)采集單元分別采集各光學傳感器的數(shù)據(jù)，亦 可采用一個數(shù)據(jù)采集單元同時采集各光學傳感器的感測信號，所述控制單元具有協(xié)調(diào)和控 制各光學傳感器、數(shù)據(jù)采集單元工作的功能，尤其是對于多個光學傳感器的情況，能夠自動 記錄各光學傳感器的編號，并將基于某光學傳感器感測信號計算的記數(shù)信息存儲于與所述 光學傳感器編號及其對應試驗樣件位置編號相對應的存儲位置，從而在對多個試驗樣件同 時進行的試驗過程中，能夠準確的對每個試驗樣件的破壞試驗次數(shù)自動進行記數(shù)。同時所 述控制單元可接受輸入/輸出單元5賦予的程序指令(如數(shù)據(jù)采集頻率、時間/循環(huán)次數(shù)轉 換、時間設定、提示和顯示信息控制等功能的控制)，提供一些必要的輸出信息。所述存儲器 4、輸入/輸出單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8和數(shù)據(jù)采集單元9可集成在一起形成 一個單獨的控制模塊，根據(jù)使用需要放置在合適的位置；也可將所述存儲器4、輸入/輸出 單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8和數(shù)據(jù)采集單元9集中安裝在所述安裝基板的一側 面，所述光學傳感器10安裝于所述安裝基板的另一側面，從而將所述存儲器4、輸入/輸出 單元5、顯示單元6、控制單元7、電源8、數(shù)據(jù)采集單元9、安裝基板3和光學傳感器10集成 在一起形成一個單獨的記數(shù)模塊，根據(jù)使用需要放置在與光源相對的合適位置。
[0019] 下面描述本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置的具體工作原理過程。首先對疲勞試 驗原理做簡要說明，所謂疲勞試樣就是對試驗樣件循環(huán)加載應力或應變條件，以確定樣件 經(jīng)過多久的試驗或者多少次的應力或應變循環(huán)加載后，積累的損傷可致使樣件材料發(fā)生裂 紋損傷或斷裂破壞，如對于橡膠材料的疲勞試驗來說，需要對橡膠樣件進行若干次的拉伸 試驗，進而確定橡膠樣件被拉伸多少次后會發(fā)生損傷或斷裂，這種致使橡膠樣件發(fā)生損傷 或斷裂的拉伸試驗次數(shù)的確定即是對橡膠疲勞試驗的自動記數(shù)，也就說是本發(fā)明中所述的 "記數(shù)"即是試驗樣件發(fā)生損失或斷裂破壞時對試驗樣件的試驗應力/應變循環(huán)加載次數(shù)， 通過這種記數(shù)能夠準確的把握橡膠樣件在各領域的適用性能。下面結合附圖1對本發(fā)明所 述裝置的工作原理進行說明，在試驗過程中，所述的光源1放置于試驗樣件的正前方，在試 驗樣件后面、光路方向上布置所述光學傳感器10，疲勞試驗過程中在試驗樣件2發(fā)在損傷 或斷裂前，由于試驗樣件2的遮擋，光源1發(fā)出的光線無法穿過試驗樣件2到達光學傳感器 10，因此在試驗樣件發(fā)生損失或斷裂前光學傳感器10不會產(chǎn)生任何傳感信號，而當試驗樣 件2發(fā)生損失或斷裂后，光路開通，光源1發(fā)出的部分光線將穿過試驗樣件2而照射到其后 的光學傳感器上，所述的光學傳感器一接收到入射光信號便立即向數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送傳感 信號，數(shù)據(jù)采集單元對接收到的傳感信息進行處理放大后隨即傳輸給控制單元7，所述的控 制單元中內(nèi)置有時鐘，并同時記錄疲勞試驗開始時刻tl和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來傳 感監(jiān)測信號的時刻t2，然后利用t2-tl的差值計算得到試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間，并 利用該時間（t2-tl)除以對試驗樣件單次應力或應變的加載試驗時間即可得到對試驗樣件 的試驗循環(huán)加載次數(shù)，所述控制單元將該次數(shù)與對應的傳感器編號以及所試驗樣件的位置 編號等信息一同存儲于存儲器的對應位置，完成對疲勞試驗過程中試驗樣件的自動記數(shù)。 所述控制單元基于不同試驗樣件在試驗設備中所處的不同位置信息以及每個試樣樣件后 對應的光學傳感器編號而能夠?qū)ζ谠囼炦^程中各試驗樣件的循環(huán)加載次數(shù)分別進行自 動記數(shù)，并可根據(jù)控制命令自動輸出至顯示單元6中進行各樣件試驗性能(試驗開始時刻、 斷裂時刻、試驗持續(xù)時間、循環(huán)加載試驗次數(shù)等)的實時顯示，并可通過輸入/輸出單元5將 各試驗樣件的試驗記數(shù)進行輸出。
[0020] 下面結合附圖1和附圖2對本發(fā)明所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置在試驗樣件疲勞試 驗過程中的使用方法進行描述：如附圖2所示的，在德.莫西亞疲勞耐久試驗機上試驗為 例，在試驗機的4個面上同時放置8個試驗樣件，每個試驗面放置2個樣件，圍繞試驗機的 四個面布置四個線光源1，保證每個試驗樣件都能被所述線光源照射到，亦可在每個試驗樣 件前均設置一個點光源，只要保證每個試驗樣件都能被光源照射到即可。在每個試驗樣件 后面光路上、試驗機立柱11前布置一個光學傳感器10,所述試驗樣件和光學傳感器10的 位置設置應保證在試驗樣件破壞前光學傳感器不會接收到光源照射過來的光線。光學傳感 器10所連接的數(shù)據(jù)采集單元、控制單元等設置在試驗機的空余位置，所述控制單元預存有 各試驗樣件的位置編號和后方對應的光學傳感器編號。在疲累試驗機啟動的同時自動啟動 記數(shù)裝置，即控制單元中的時鐘自試驗開始進行記數(shù)，如上所述在控制單元中可以為每個 光學傳感器布置一個時鐘，也可以采用同一個時鐘，通過預設的采樣頻率對傳感器信號進 行采樣。如果光學傳感器沒有接收到信號，整個記數(shù)裝置不動作。在某一位置的某個試驗 樣件破壞前，前方光源發(fā)出的光線該試驗樣件所阻擋而不能進入后面對應的光學傳感器， 一旦某一位置的某個試驗樣件發(fā)生試驗斷裂，線光源便能照射到該試驗樣件后面的光學傳 感器，控制單元便會立即接收到基于該光學傳感器所產(chǎn)生的信號，并立即記錄該時刻的時 鐘信號，同時將所述試驗樣件的位置編號和該時間信號一并存儲。如果采用多個時鐘，則可 同時將該時鐘停止，如果只用一個時鐘，不停止該時鐘，等待其它位置來的信號。所述控制 單元在收集到其他各信號的同時，和前面過程相同，分別記錄存儲收到對應信號的時間和 試驗樣件編號，待試驗機上所有樣件都發(fā)生試驗破壞后，控制試驗機停機并向顯示單元發(fā) 出聲音信號、顯示相關文字和圖像來提醒試驗人員試驗完成。所述的控制單元如之前所述 的，基于每個試樣樣件所對應的光學傳感器產(chǎn)生的信息記錄每個試驗樣件的試驗損傷或斷 裂時刻t2，并基于所述時刻t2和試驗啟動時刻tl計算得到每個試驗樣件的試驗持續(xù)時間 和試驗應力/應變循環(huán)加載次數(shù)信息。所述控制單元利用每個光學傳感器對應一個試驗樣 件、并基于每個光學傳感器的傳感信號產(chǎn)生對應的一個時間信號t2，來對試驗機上的各個 試驗樣件分別進行試驗自動記數(shù)，并在完成所有試驗時，將記數(shù)結果即各個試驗樣件的疲 勞試驗加載次數(shù)分別輸出至顯示單元進行顯示，實現(xiàn)了疲勞試驗的自動記數(shù)過程。
[0021] 本發(fā)明所述自動記數(shù)裝置能夠自動檢測橡膠等疲勞試驗過程，記錄每個試驗樣件 發(fā)生破壞時的試驗循環(huán)加載次數(shù)，在試驗結束或者特殊情況下給出圖像和聲音提示，能夠 極大的降低疲勞試驗人員的工作量，更可靠準確的記錄試驗樣件的加載循環(huán)次數(shù)，大大提 高了樣件疲勞試驗結果的精度。本發(fā)明所述方法能夠適用于對橡膠、樹脂等多類材料的拉 伸、彎扭等疲勞試驗，能夠以全自動的工作方式對這種疲勞試驗進行監(jiān)控和耐試驗次數(shù)記 數(shù)，最大限度的提高了產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品出廠成本。
[0022] 以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本發(fā)明的技術方案限制于 此，本領域技術人員在本發(fā)明的主要技術構思的基礎上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明 所要保護的技術范疇，本發(fā)明具體的保護范圍以權利要求書的記載為準。
【權利要求】
1. 一種疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，包括光源（1)、存儲器（4)、輸入/輸出單 元（5)、顯示單元（6)、控制單元（7)、電源（8)、數(shù)據(jù)采集單元（9)和光學傳感器（10)，所述 光學傳感器（10 )處于所述光源（1)的光路方向上，并連接于所述數(shù)據(jù)采集單元（9 )，所述數(shù) 據(jù)采集單元（9)連接于所述控制單元（7)，所述存儲器（4)、輸入/輸出單元（5)、顯示單元 (6 )和電源（8 )均連接于所述控制單元（7 )，在所述光源（1)和光學傳感器（10 )之間放置試 驗樣件（2)，在所述試驗樣件發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞前，所述光源（1)發(fā)出的光線受到試 驗樣件（2)的遮擋而無法到達所述光學傳感器（10)，當所述試驗樣件發(fā)生試驗損傷或斷裂 破壞時，所述光源（1)發(fā)出的光線將穿過試驗樣件（2)而到達光學傳感器（10)，由所述光學 傳感器（10 )產(chǎn)生傳感監(jiān)測信號，然后被所述數(shù)據(jù)采集單元（9 )采集并輸出給控制單元（7 )， 所述控制單元（7 )基于疲勞試驗開始時刻和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來采集信號的時刻而 自動計算得到試驗樣件（2)的試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將所述次數(shù)作為試驗樣件的試驗記數(shù) 信息存儲于所述存儲器（4)、顯示于所述顯示單元（6)和/或通過所述輸入/輸出單元（5) 向外輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，所述控制單元（7)中內(nèi) 置有時鐘，同時記錄疲勞試驗開始時刻tl和接收到數(shù)據(jù)采集單元傳輸來采集信號的時刻 t2，并基于t2和tl的時間差值自動計算得到對應試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循 環(huán)加載次數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，包括有多個光學傳感 器（10)，每個光學傳感器（10)放置于對應一個試驗樣件之后的光路上，對于每個試驗樣 件，所述控制單元（7)將該試驗樣件的位置編號、該試驗樣件所對應的光學傳感器編號、基 于所述光學傳感器的傳感監(jiān)測信號而記錄的時間信號tl和t2、以及基于t2和tl計算得到 的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)存儲于存儲器中的同一位置，并一同進行顯示和 輸出。
4.根據(jù)權利要求3所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，所述控制單元（7 )對應 于每個光學傳感器均配置有一個內(nèi)置時鐘，當控制單元接收到某一光學傳感器的傳感檢測 信號時，讀取與所述光學傳感器對應的內(nèi)置時鐘的時刻，并同時停止該內(nèi)置時鐘；所述光源 (1)為點光源，每個所述光學傳感器（10)的正前方設置有一個所述點光源；或者所述光源 (1)為線光源，兩個以上的所述光學傳感器（10)共用同一個所述線光源。
5.根據(jù)權利要求2-4任一項所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，所述輸入/輸 出單元（5)為I/O電路，并通過與疲勞試驗機連接而將疲勞試驗機的啟動信號實時傳輸給 控制單元，獲得所述疲勞試驗開始時刻tl。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，所述顯示單 元（6)為觸控顯示屏，用于顯示控制單元提供的數(shù)據(jù)，輸入用戶操控指令，并具有報警功能； 所述控制單元為MCU ;所述數(shù)據(jù)采集單元（9)包括數(shù)據(jù)采集放大電路；所述光學傳感器10 為可在受到光照射后產(chǎn)生階躍或脈沖信號的光電管；所述光源（1)為激光光源或LED光源。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，所述存儲器 (4)、輸入/輸出單元（5)、顯示單元（6)、控制單元（7)、電源（8)和數(shù)據(jù)采集單元（9)集成在 一起形成獨立的控制模塊。
8.根據(jù)權利要求7所述的疲勞試驗自動記數(shù)裝置，其特征在于，還包括有安裝基板 (3)，所述光學傳感器（10)、存儲器（4)、輸入/輸出單元（5)、顯示單元（6)、控制單元（7)、 電源（8 )和數(shù)據(jù)采集單元（9 )集成在所述安裝基板（3 )上形成一整體模塊，且所述光學傳感 器（10)位于安裝基板（3)的前側，所述控制模塊位于安裝基板（3)的后側。
9. 一種基于權利要求1-8任一項所述疲勞試驗自動記數(shù)裝置進行的樣件疲勞試驗自 動記數(shù)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟（1)、將試驗樣件安裝于疲勞試驗機上，將所述光源（1)設置于試驗樣件前方，在 每個試驗樣件后方的光路方向上設置一個光學傳感器（10)，并使得所述光源（1)發(fā)出的光 線受到試驗樣件（2)的遮擋而無法到達其后的光學傳感器（10)； 步驟（2)、啟動疲勞試驗機對所述試驗樣件循環(huán)加載應力或應變進行疲勞試驗，同時所 述控制單元記錄試驗啟動時刻tl ； 步驟（3)、在疲勞試驗的過程中當某一試驗樣件發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞時，所述光源 (1)發(fā)出的光線將穿過所述試驗樣件（2)并照射到其后的光學傳感器（10)，所述光學傳感 器立即產(chǎn)生傳感監(jiān)測信號并輸出至數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元對采集的傳感監(jiān)測信 號進行放大處理后輸出至控制單元，所述控制單元自動記錄此時的時刻t2，并基于時刻t2 和tl自動計算得到所述試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將其與所 述試驗樣件的位置信息存儲于存儲器中的同一位置； 步驟（4)、當安裝于疲勞試驗機上的所有試驗樣件均已發(fā)生試驗損傷或斷裂破壞時， 所述控制單元計算得到所有試驗樣件的試驗持續(xù)加載時間和試驗循環(huán)加載次數(shù)，并將不同 試驗樣件對應的數(shù)據(jù)存儲于存儲器中的不同位置，完成對所有試驗樣件疲勞試驗的自動記 數(shù)； 步驟（5)、疲勞試驗機停機，顯示單元輸出試驗完成信號。
10.根據(jù)權利要求9所述的樣件疲勞試驗自動記數(shù)方法，其特征在于，還包括至少以下 步驟之一： 步驟（6)、通過顯示單元對某一試驗樣件、某些試驗樣件或者所有試驗樣件的發(fā)生試驗 損傷或斷裂破壞時刻、試驗持續(xù)加載時間、試驗循環(huán)加載次數(shù)進行顯示輸出； 步驟（7)、通過輸入/輸出單元對某一試驗樣件、某些試驗樣件或者所有試驗樣件的發(fā) 生試驗損傷或斷裂破壞時刻、試驗持續(xù)加載時間、試驗循環(huán)加載次數(shù)進行輸出。
【文檔編號】G01N3/32GK104215500SQ201410416408
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】魏志剛, 陳效華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司