Wyznaczanie charakterystyk wzorcowania

Transkrypt

1 Miernictwo komputerowe MIERK-L15 Kierunek : Mechanika i Budowa Maszyn Przedmiot bazowy specjalności: MD-MK Ćwiczenie mkw Wyznaczanie charakterystyk wzorcowania dla torów pomiarowych wielokanałowych układów komputerowej rejestracji danych Obowiązkowa literatura dodatkowa: Materiały pobierane z sekcja WYKŁADY MIERK: oraz [1] L.Olejnik: Nadzorowanie zautomatyzowanych procesów obróbki plastycznej. OWPW Warszawa 1997 rozdział dot. wzorcowania torów pomiarowych ZZaakkł łłaadd Obbr róóbbkki i PPl llaasst tyy cczznneej jj i Oddl leewnni iicct twaa Instytut Technik Wytwarzania, Politechnika Warszawska Warszawa 2019 Spis treści Wprowadzenie... 2 Tory pomiarowe na prasie hydraulicznej... 2 Wzorcowanie toru pomiaru siły... 4 Wzorcowanie wielokanałowych układów DAQ... 6 Zestawienie informacji o wykonanym wzorcowaniu... 7 Przykłady wzorcowania obliczeniowego... 8 Monitorowanie siły wypychacza... 8 Monitorowanie siły spęczania... 8 Monitorowanie siły cięcia... 9 Dane do wzorcowania Wykonanie wzorcowania Literatura zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 1

2 WPROWADZENIE Sygnały pojawiające się w torach pomiarowych, które wchodzą w skład układów komputerowej rejestracji danych, niosą informacje o mierzonych wielkościach w jednostkach umownych. Sposobem na powiązanie poziomu sygnału pomiarowego, który właśnie przygotowano do cyfrowego zapisu w pamięci komputera, z chwilową wartością mierzonej wielkości fizycznej jest wzorcowanie. W wyniku przyporządkowania umownej wartości sygnału do rzeczywistej wartości wielkości fizycznej powstaje zależność nazywana charakterystyką wzorcowania. Do wyznaczenia charakterystyki wzorcowania można skorzystać z wzorca określonej wielkości fizycznej. W praktyce wzorcem jest przyrząd pomiarowy o odpowiednio wysokiej specyfikacji kalibrator (przyrząd wzorcowy). Przyrównując wskazania takiego kalibratora do rejestrowanych wartości sygnałów pomiarowych uzyskuje się pożądaną relację między wielkością fizyczną a zapisywaną wartością umowną. Dzięki charakterystyce wzorcowania układ komputerowej rejestracji będzie mógł zapisywać mierzone wartości wielkości fizycznych w jednostkach mianowanych. Powyższe postępowanie nazywa się wzorcowaniem fizycznym. Jest to bardzo prosty sposób wyznaczania charakterystyki wzorcowania. Zagadnienie fizycznego wzorcowania torów pomiarowych komputerowych układów opisano w skrypcie [1], w którym na str.66 podano zakres czynności wzorcowania dla toru przemieszczenia, a na str dla siły i ciśnienia. Takie wzorcowanie uwalnia użytkownika od potrzeby rozumienia przekształcania sygnału w torze pomiarowym. Zapewnia wykonanie prawidłowego wzorcowania pojedynczych torów pomiarowych. Ma jednak istotną wadę. Wiąże się z wymontowaniem czujnika pomiarowego z miejsca, w którym osadzono go celem mierzenia wielkości fizycznej. Alternatywnie można charakterystyki wzorcowania wyznaczyć analitycznie na podstawie wartości podanych w specyfikacji technicznej czujnika i przyrządu pomiarowego, które zastosowano w torze pomiarowym. Do oceny prawidłowości takiego wzorcowania trzeba zrozumieć jakim przekształceniom podlega sygnał pomiarowy, który powstaje w czujniku i jest następnie przenoszony przez przyrząd pomiarowy do układu DAQ. Celem opracowania jest PRZEKAZANIE informacji o obliczeniowym sposobie wyznaczania charakterystyk wzorcowania. Można to zrobić na podstawie specyfikacji technicznej czujników i przyrządów pomiarowych. Poniżej podano przykłady obliczeń wykonanych dla kilku torów pomiarowych, które są częścią typowych układów komputerowej rejestracji danych. Czujniki zainstalowano na maszynach 1 i oprzyrządowaniu technologicznym 2 użytkowanym w pracowniach grupy badawczej UFGbySPD. TORY POMIAROWE NA PRASIE HYDRAULICZNEJ Na prasie z tego typu napędem można do monitorowania siły zastosować sposób pośredni. Tak uczyniono na stanowisku zawierającym prasę PYS250, na której jest wykonywane wyciskanie współbieżne w różnych 1 Przykłady zautomatyzowanych maszyn technologicznych skonstruowanych przez pracowników grupy badawczej UFGbySPD pokazano na 2 Przykłady stanowisk badawczych z oprzyrządowaniem technologicznym do prowadzenia rozmaitych operacji kształtowania można obejrzeć na zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 2

3 odmianach. Na Rys. 1 przedstawiono szczegółowy schemat torów pomiarowych, które w układzie DAQ użyto do pomiaru siły i przemieszczenia na tej prasie. Do pomiaru przemieszczenia służą czujniki (PJx200, CL1), urządzenia pomiarowe (MPL102, 5B2H) oraz karta DAQ (LC [2]), którą zainstalowano w komputerze desktop (AT21). Opisano na schemacie także połączenia elementów wraz z oznaczeniami identyfikującymi przewody. Zamieszczono też podstawowe informacje techniczne o składnikach sprzętowych torów pomiarowych. AN.IN1 5B kanl 1 wzmocnienie x1 złącze BNC MPL /96 gniazdo TGL, male ~220V Gniazdo Lumberg 7pin, female kanal 2 kanal 1 5B38-02 TYPE: ISOL FULL BRIDGE INPUT INPUT: -30mV +30mV OUTPUT: -5V +5V DATA CODE: złącze BNC 5B31-03 TYPE: ISOL VOLT INPUT INPUT: -10V +10V OUTPUT: -5V +5V DATA CODE: ~220V 5Vdc SXi50-05S CIĘCIE Cz-MPL102 Gniazdo TGL, female Układ kondycjonujący 5B2H separacja galwaniczna sn.463 5B2-LC012 czujnik przemieszczenia PJx200 firmy "Peltron" wtyk TGL, male gniazdo TGL, female S/N gniazdo Lumberg, 7pin, male CL1-5B / BI18 Tensometryczny przetwornik Ciśnienia 40MPa CL1 sn ,25 mv/v kanal 2 kanal 1 złącze 25pin AT-21 LC /-5V 15/97 karta akwizycji danych Rys. 1. Schemat torów pomiarowych przemieszczenia i siły przeznaczonych do monitorowania operacji wyciskania współbieżnego Czujnik PJx200, wytwarzający sygnał pomiarowy proporcjonalny do wartości mierzonego przemieszczenia, przekazuje ten sygnał pomiarowy wzdłuż elementów składowych kanału 1. Pierwszym jest przyrząd pomiarowy z falą nośną MPL102, który zasila czujnik napięciem zmiennym, odbiera sygnał pomiarowy i zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 3

4 przygotowuje ten sygnał do przekazania dalej. Przyrząd MPL102 jest dwukanałowy dla stanowiska PYS250 wytypowano kanał 1 tego przyrządu. Następnie sygnał pomiarowy przemieszczenia przekazany zostaje z MPL102 do kolejnego urządzenia pomiarowego 5B2H, którego część 5B31-03 przynależna do toru 1 układu DAQ przede wszystkim przetwarza zakres napięciowy sygnału pomiarowego przemieszczenia tak, żeby pasował do wybranego na karcie DAQ zakresu napięcia wejściowego 3 (analog input karty DAQ). Czujnik CL1 wytwarza sygnał pomiarowy proporcjonalny do ciśnienia panującego w układzie hydraulicznym prasy i przekazuje go prosto do modułu pomiarowego 5B2H, a dokładniej do jego części przynależnej do toru 2 układu DAQ. Znajdujący się tam moduł 5B jest w istocie mostkiem tensometrycznym, który kompleksowo obsługuje czujniki tensometryczne (zasila układ tensometrów napięciem o stałej wartości, odbiera sygnał pomiarowy z mostka o pełnej konfiguracji i wzmacnia ten sygnał 167 krotnie z 30mV do 5V ). Tam sygnał pomiarowy zostaje oddzielony galwanicznie od czujnika, przefiltrowany i przygotowany do podania na wejście analogowe karty DAQ (przypomnijmy, że wejście jest ustawione na zakres ±5V). Z dwukanałowego przyrządu pomiarowego 5B2H odpowiednio przygotowanym przewodem (wspólnym dla dwóch kanałów) obydwa sygnały (z toru 1 i toru 2) przekazane są na odpowiednie wejścia analogowe karty DAQ. Karta ma zintegrowane gniazdo przyłączeniowe dla wejść i wyjść analogowych, dlatego trzeba było przygotowując przewód przyłączeniowy zdecydować o przepływie sygnałów pomiarowych. Zastosowano następujące przyporządkowanie: przemieszczenie kanał 1 (tor pomiarowy 1, wejście analogowe 1), siła kanał 2 (tor pomiarowy 2, wejście analogowe 2). W karcie DAQ, zgodnie z jej podstawowym przeznaczeniem, analogowe sygnały są cyfrowane i przygotowane do przetworzenia przez oprogramowanie komputera stacjonarnego. Aby uzyskać wynik monitorowania przemieszczenia i siły w jednostkach mianowanych wykonano wzorcowanie opisanych dwóch torów pomiarowych. Dla toru pomiarowego zawierającego indukcyjny czujnik przemieszczeń liniowych przeprowadzono wzorcowanie fizyczne. Dlatego opis tej procedury pominiemy. Chociaż wzorcowanie toru mierzącego skok można było przeprowadzić na podstawie charakterystyki czujnika, którą producent w postaci certyfikatu dostarcza na życzenie klienta (zazwyczaj odpłatnie). W przypadku toru mierzącego siłę chcąc uniknąć demontażu czujnika ciśnienia zrezygnowano z wzorcowania fizycznego. Wzorcowanie toru pomiaru siły Dla toru pomiaru siły zastosowano obliczeniowy sposób wyznaczenia charakterystyki wzorcowania. Równanie charakterystyki opisującej zależność siły od wartości napięcia w torze pomiarowym określono na podstawie specyfikacji technicznej elementów składowych toru. Jak zostało wspomniane, pomiar siły odbywa się pośrednio poprzez pomiar ciśnienia w układzie hydraulicznym prasy. Dlatego też należy przed wykonaniem wzorcowania wyznaczyć zależność między ciśnieniem (panującym w cylindrze głównym prasy) a siłą wywieraną przez suwak prasy.. Zależność ta została wyznaczona wg. następującego wzoru:, w którym zastosowano oznaczenia: F- siła, p- ciśnienie, A tłoka - powierzchnia robocza tłoka w cylindrze głównym prasy. 3 Karta LC nie ma możliwości zdefiniowania odmiennych zakresów na poszczególnych wejściach analogowych. Dlatego wykorzystano cechę przyrządu MPL102 umożliwiającą dostosowanie sygnału pomiarowego i ustawiono go na zakres +/-5V, który jest wymagany w torze do pomiaru siły zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 4

5 Znając średnicę tłoka D dla analizowanej prasy, wartość siły F nacisku suwaka przy ciśnieniu p, panującym w cylindrze układu napędowego określa zależność: Mając zależność między siłą i ciśnieniem można dla kilku dowolnie wybranych wartości ciśnienia obliczyć odpowiadające tym ciśnieniom wartości siły. Obliczenia takie powinny oczywiście być prowadzone w zakresie zmienności ciśnienia, dostępnej dla rozpatrywanej prasy. We wzorze (1) występuje średnica tłoka prasy. Według Dokumentacji Techniczno-Ruchowej prasy hydraulicznej PYS250, średnica jej tłoka wynosi D PYS250 = 300mm. Również na podstawie danych z DTR określić można zakres zmienności ciśnienia. Dla każdej prasy hydraulicznej charakterystycznym punktem jest punkt nominalny, w którym występuje ciśnienie nominalne i siła nominalna. Jak odczytano z DTR prasy, jej nominalne ciśnienie wynosi 35,5 MPa, natomiast siła nominalna uzyskiwana przy tym ciśnieniu to 250 ton (2500 kn). Podstawiając te dane do wzoru (1) można sprawdzić, czy prowadzone obliczenia zależności F(p) są poprawne. Następnie należy zgromadzić dane do wyznaczenia charakterystyki wzorcowania. Warto również prześledzić zmianę wartości sygnału pomiarowego, aby znaleźć odniesienie wartości ciśnienia do generowanego przez czujnik napięcia, za pośrednictwem którego sygnał pomiarowy dociera do komputera rejestrującego dane. Przyjmując punkt nominalny oraz punkt zerowy można już wyznaczyć zależność liniową, między napięciem sygnału pomiarowego a wywieraną siłą, gdyż do wyznaczenia równania linii prostej wystarczy znajomość położenia dwóch punktów. Ta zależność liniowa jest właśnie charakterystyką wzorcowania. Wzorcowanie jest wykonywane pod kontrolą programu 4, który specjalnie opracowano do takich zadań. Aby efektywnie wykonać wzorcowanie należy przygotować dane o zależności wartości sygnału pomiarowego od rzeczywistych wartości mierzonej wielkości fizycznej. Najlepiej to zrobić w postaci zbioru ok. od 6 do 10 punktów, gdyż wymaga tego zaimplementowany algorytm wyznaczania charakterystyki wzorcowania. W tablicy Tablica 1 zestawiono dane, które zostaną wpisane do programu nadzorującego wzorcowanie. Wygenerowano je dzięki znajomości specyfikacji technicznej czujnika ciśnienia CL1 (zakres 40MPa, czułość 1,25mV/V), specyfikacji technicznej przyrządu pomiarowego 5B2H (przekształcanie napięcia stałego z zakresu ±30mV na zakres ±5V). Tablica 1. Dane do wyznaczenia charakterystyki wzorcowania toru siły na prasie PYS250 programem N1c.exe Ciśnienie nominalne prasy (dot. PYS250) Siła nominalna prasy Średnica cylindra prasy Zakres pomiarowy tensometrycznego czujnika ciśnienia, typ CL1 Czułość tensometrycznego czujnika CL1 Napięcie zasilające czujnik tensometryczny CL1 Zakres napięcia na wejściu przyrządu pomiarowego 5B2H Zakres napięcia na wyjściu przyrządu pomiarowego 5B2H (1) P N = 35,5 [MPa] F N = 2500 [kn] D = 300 [mm] 40 [MPa] 1,25 [mv/v] 10 [V] ±30 [mv] ±5 [V] Na Rys. 2 pokazano wynik wykonanego wzorcowania z użyciem przygotowanych danych. Wzorcowanie zapisano w zbiorze 2si5b2ha.sk2. Zgodnie z oczekiwaniami zależność SIŁA [kn] (NAPIĘCIE [mv]) dla 4 Do wzorcowania torów pomiarowych kart DAQ typu LC przygotowano program N1c.exe. Instrukcja użytkowania tego programu (zapisana w pliku [OPISn1c v98 wzorcowanie.pdf]) będzie udostępniona na stanowisku laboratoryjnym zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 5

6 monitorowania układem DAQ siły na prasie PYS250 jest liniowa. Wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów równanie charakterystyki wzorcowania można zapisać w umownej postaci kn= 1,353*mV + 0,001. Rys. 2. Charakterystyka wzorcowania toru siły mierzonej na prasie PYS250 w sposób pośredni tensometrycznym czujnikiem ciśnienia CL1 o zakresie pomiarowym 40MPa WZORCOWANIE WIELOKANAŁOWYCH UKŁADÓW DAQ Wzorcowanie wielokanałowych układów komputerowej rejestracji danych odbywa się indywidualnie dla każdego toru pomiarowego, który podłączono do wejść analogowych karty DAQ. Dlatego poszczególne tory można wzorcować w odmienny sposób. Oznacza to, że można mieszć wzorowanie fizyczne z wzorcowaniem na podstawie danych obliczonych na podstawie specyfikacji technicznej lub certyfikatów (metryk) czujników. Po wykonaniu wzorcowania dobrze jest sporządzić zestawienie zawierające podstawowe informacje o składnikach sprzętowych torów pomiarowych charakterystyki wzorcowania dla poszczególnych torów (w postaci wykresów i równań) przykładowe wykresy uzyskane przy monitorowaniu wykorzystującym te charakterystyki Poniżej zebrano takie informacje, aby pokazać w jaki sposób można to zrobić przygotowując opis projektowanego układu komputerowej rejestracji danych dla operacji kształtowania. W tym przykładzie operacją kształtowania jest spęczanie. Operacja jest wykonywana na prasie hydraulicznej HK10. Tym razem w przypadku obu torów wykonano wzorcowanie fizyczne. zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 6

7 Zestawienie informacji o wykonanym wzorcowaniu Tory pomiarowe przygotowane do pracy z przyrządem układem 5B-4 na prasie HK Komputer: AT8 + DAQ: LC (301/91 0-5V, k=2 / 1x0-10V) Program do wzorcowania: n1c.exe (v.1.30, czas: 4sek.). ch 1) skok: cz. potencjometryczny SPR18, 1kOhm zakres ok.100mm + przyrząd pomiarowy 5B36-03 Wzorcowanie FIZYCZNE: zestaw płytek dystansowych podkładanych pod trzpień pomiarowy czujnika SPR18 (UWAGA: suwak samoistnie NIE opada); skok=0mm w DP, co odpowiada zamknięciu przyrządu do spęczania. Charakterystyka wzorcowania: 1k5b2a10.SK1 mm= 0,02 *mv + 43,68 ch 2) siła: tensometryczny czujnik ciśnienia CL1 (sn.3654, zakres 24MPa, 1.04 mv/v) + przyrząd pomiarowy 5B38-05 Wzorcowanie FIZYCZNE: względem kalibratora = wzorcowy czujnik siły CL16 200kN (sn.4783, 1mV/V) + miernik CL361 (sn r) Charakterystyka wzorcowania: 2K5B4HP8.SK2 kn=0.049*mv (siła ściskająca daje wartości dodatnie napięcia, więc wykres zmiany siły na ekranie komputera jest rysowany do góry) Skok siła Wynik próby testowej układu monitorowania: zakres AnIn 0 5 V. Pomiar skoku i siły podczas spęczania łba nitu do zaklepywania (zamknięcie NICIAKA) nk52ft02.dar wykres w czasie nk52ft02.dar rezultat rejestracji siły kształtowania łba nitu zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 7

8 PRZYKŁADY WZORCOWANIA OBLICZENIOWEGO Poniżej opisano skrótowo kilka przypadków, w których do wzorcowania przygotowano dane w sposób obliczeniowy. Monitorowanie siły wypychacza Układ ma monitorować siłę wypychania przedmiotów z przyrządu. Wypychacz ma napęd pneumatyczny. Tor pomiarowy przygotowano do pracy z kartą DAQcard700 (pod. National Instrument). Siła jest mierzona na kanale AnIn o numerze 0, któremu przydzielono zakres 0-5V. Karta DAQ jest kartą rozszerzenia przystosowaną do podłączenia do magistrali danych typu PCIMCIA dostępnej w laptopach. Program użytkowy zainstalowano na laptopie COMPAQ (program o nazwie wykresy-5.vi 5 napisano w LabView). Siła wypychania jest mierzona pośrednio tensometrycznym czujnikiem ciśnienia CL1 (sn.5681/2010r, 1MPa, 1mV/V), który zainstalowano na przewodzie doprowadzającym sprężone powietrze do membranowego siłownika pneumatycznego w wypychaczu. Czujnik podłączono do przyrządu pomiarowego serii 5B (moduł 5B38-05, sn ). Wzorcowanie OBLICZENIOWE: charakterystykę wzorcowania wyznaczono w sposób obliczeniowy na podstawie: 1. Specyfikacji technicznej membranowej poduszki pneumatycznej pełniącej rolę wypychacza (dla średnicy membrany D m =113mm pow. aktywna tłoka A t =π*d m *D m /4=10028,75mm 2 2. Specyfikacji technicznej modułu 5B38-05 (sn ) Uzyskano następującą tablicę relacji między siłą wypychania [kn] a sygnałem napięciowym w torze pomiaru siły: kn MPa mv V ,014 0,5 5 1,25 10, ,5 20, Do przeliczenia sygnału napięciowego [V], który rejestruje komputer COMPAQ przy użyciu programu obsługującego rejestrację, trzeba obliczyć równanie postaci [kn] = A * [V] + B Występujące w nim współczynniki A i B obliczono metodą regresji liniowej na podstawie następującej tablicy danych: ,014 1,25 10,03 2,5 20, Uzyskano następujące wyniki: A=4, B= 5.229E-3 R= co pozwala zapisać równanie przeliczeniowe (charakterystyka wzorcowania) w następującej postaci: [kn] = 4,013*[V] 0,0052 Monitorowanie siły spęczania Na prasie hydraulicznej PYXP1000 z dolnym napędem są prowadzone operacje wymagające dużej siły takie, jak spęczanie czy wgłębianie. Siła kształtowania jest mierzona pośrednio za pomocą czujnika ciśnienia. 5 W programie wykresy-5.vi sygnał pomiarowy informujący o wartości siły wypychającej był podawany na kanał 2 zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 8

9 W układzie komputerowej rejestracji użyto slotową kartę DAQ typu LC (s/n: 456/93, ±10V 6, k=1 / out 1 ±10V), którą osadzono w komputerze desktop (komputer AT5). Zainstalowano na nim oprogramowanie do wzorcowania torów pomiarowych n1c ( v.1.30, uśrednianie 250 pkt.). Siła jest mierzona w torze pomiarowym podłączonym do kanału 2 (ch.2) wejść analogowych układu DAQ. ch 2) 7 siła: mierzona w sposób pośredni tensometryczny cz. ciśnienia 40MPa CL1 (sn.7440) obsługiwany przez przyrząd pomiarowy (moduł CL10D sn.6994) prod. ZEPWN z wyświetlaczem MD150A, który jest wyskalowany w jednostkach siły [kn]. Charakterystykę wzorcowania wyznaczono w sposób obliczeniowy na podstawie: 1. Specyfikacji technicznej nurnikowego siłownika prasy PYXP1000 pełniącego rolę dolnego napędu suwaka (masa żeliwnego nurnika ρ Ż =7,5g/cm 3 szacowana na m N 1000kg; dla średnicy nurnika D N =600mm pow. aktywna tłoka A T =π*d N *D N /4=282743mm 2 ) 2. Specyfikacji technicznej wzmacniacza CL10D sn.6994 (wzmocnienie 100) 3. Specyfikacji technicznej cz. ciśnienia 40MPa CL1 sn.7440 (czułość 1,0001 mv/v, błąd 0,2%) Uzyskano następującą tablicę relacji między siłą kształtowania [kn] a sygnałem napięciowym [V(mV)] w torze pomiaru siły: kn MPa umowne V (mv) ,04 0,004 (4) ,3 33,3 3,3 (3330) (5000) ,5 88,75 8,875 (8875) Charakterystyka wzorcowania: 2siDcl1a.sk2 kn=1.127*mv Siła spęczająca daje wartości dodatnie i na wykresie jest rysowana w dodatnim zakresie osi rzędnych. Monitorowanie siły cięcia Cięcie jest prowadzone na prasie mimośrodowej PMSt6,3 w przyrządzie PRZCN, który uzbrojono w belkowy czujnik tensometryczny. Czujnik jest wbudowany w płytę górną przyrządu do cięcia. W układzie komputerowej rejestracji użyto slotową kartę DAQ typu PCL814b rev.a1(s/n: L (DTU), ±5V), którą osadzono w komputerze desktop (komputer AT13). Zainstalowano na nim oprogramowanie użytkowe aeftet5.exe ( v.2.15, uśrednianie 250 pkt.). Program jest przeznaczony do obsługi sesji pomiarowych, ale ma wbudowany moduł do wzorcowania fizycznego. Karta DAQ PCL814b była używana ostatnio przy wyciskaniu współbieżnym 8 wstępniaków w przyrządzie OOP na prasie PMS63. Do tej operacji stosowano następujące pliki wzorcowania: Ch1 Przemieszczenie Ch2 Siła Ch2 Temperatura FEST1B61.c1 [mm] = * [V] + ( ) regression ratio czujnikptx100-pms63 FELT6B3A.c2 [kn] = * [V] + (-4.903) regression ratio st600old02silomierz FETJ7B61.C3 (termoelement J) podłączony jest K do 5B2S, ale i tak sygnał nie jest doprowadzony do komputera. 6 UWAGA: oprogramowanie użytkowe N1.exe opcjonalnie ustawione jest do pracy przy zakresie napięć wejściowych 5V dla karty LC (s/n: 456/93) należy przy uruchomieniu oprogramowania na komputerze AT5 zmienić ten deklaratywny zakres 5V na powiększony 10V 7 Schemat toru pomiaru siły (ciśnienia) zapisano w pliku [ ZD100 schematydaq-2sila.jpg ] 8 A także badania ftet & ftrt przeprowadzone , [ ftester wyciskanie WSPOLBIEZNE 08.txt ] + raporty, np. [ b2sr M1E.doc ] zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 9

10 Gdy nie ma wzorcowania stosować linie x=y pilot.c?. Wtedy rejestrowane dane są zapisywane w zbiorach tekstowych 9 z rozszerzeniem DAV. Oprogramowanie umożliwia rejestrację 10 wielkości. Do monitorowania operacji cięcia wystarczy użyć dwa kanały (ch 1 do pomiaru skoku stempla i ch 2 do pomiaru siły). Aby monitorowanie odbywało się w jednostkach mianowanych należy wykonać wzorcowanie. Z uwagi na to, że czujnik siły stanowi część oprzyrządowania technologicznego postanowiono wykonać wzorcowanie na podstawie danych obliczeniowych. Na Rys. 3 pokazano schemat blokowy torów do pomiaru skoku i siły z użyciem przyrządu pomiarowego 5B2S wykorzystywanego na prasach mechanicznych przez grupę badawczą UFGbySPD. Do układu można podłączyć dwa czujniki: czujnik skoku z wyjściem napięciowym i czujnik tensometryczny o dowolnym układzie mostka. Na schemacie dodano znaki identyfikacyjne składników torów pomiarowych właściwe dla stanowiska do cięcia. Można je oglądać na Rys. 4a. MPL102 AT13 PTx30 SB200 PCL814 Rys. 3. Schemat blokowy torów do pomiaru skoku i siły na prasach mechanicznych Dane do wzorcowania ch 1) 10 skok: mierzony bezpośrednio w zakresie 30mm użyto transformatorowy czujnik przemieszczenia liniowego PTx30 (sn. 2003), który jest obsługiwany miernikiem przemieszczeń liniowych MPL102 (sn 0044/85, kanal 2 wzm. 1). Dodatkowo w torze pomiarowym występuje jeszcze moduł 5B2S (5B41-03 sn. nr ) prod. ANALOG DEVICES (Volt.Input ±10V/±5V, wideband). Charakterystykę wzorcowania wyznaczono w sposób obliczeniowy na podstawie specyfikacji technicznej: wzmacniacza 5B41-03 sn. nr (V INPUT = 10V +10 V, V OUTPUT = 5V +6 V wzmocnienie 0,5) cz. skoku 30mm PTx30 ( obsługiwanego miernikiem MPL102, V OUT =±10V, wzm. 1 ) Uzyskano następującą tablicę relacji między skokiem suwaka [mm] a sygnałem napięciowym [V / (mv)] w torze pomiaru skoku: mm _ V x0,5 mv V dla PCL korekta dla ruchu do dołu _ ,5 _ ,5 2,5 9 Opis zawartości pliku danych DAV rejestrowanych programem aeftet5.exe zapisano w [ zawartosc zbioru danych pomiarowych DAV SILA-SKOK 2019.txt ] 10 Schemat toru pomiaru skoku czujnikiem transformatorowym zapisano w pliku [ A4 schematydaq ciecie na PMS63.jpg ] zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 10

11 15 _ ,5 _ ,5 2,5 30 _ Charakterystykę wzorcowania należy zapisać do pliku o nazwie: 1PTx30ob.c1 wyznaczyć równanie i wpisać jego stałe: mm=3*v + 15 przemieszczenie suwaka ku dolnemu położeniu zwiększa wartość skoku pokazywanego na wykresie do wartości (odczyt na wyświetlaczu MPL102: ~1,1V) w GZP do max w DZP, gdy przyrząd jest zamknięty (zostaje osiągnięta założona wysokość zamknięta). ch 2) 11 siła: mierzona w sposób bezpośredni w przyrządzie PRZCd zastosowano tensometryczny czujnik siły belkowy (cienki) 20kN SB20 (sn. 01). Czujnik jest obsługiwany przyrządem pomiarowym 5B2S (moduł 5B38-05 sn. nr ) prod. ANALOG DEVICES (full 2mV/V Exc.+10V 300Ω/±5V). Charakterystykę wzorcowania wyznaczono w sposób obliczeniowy na podstawie specyfikacji technicznej: wzmacniacza 5B38-05 sn. nr (wzmocnienie 250) cz. siły 200kN SB20 (czułość 1,2 mv/v, błąd 0,2%) Uzyskano następującą tablicę relacji między siłą kształtowania [kn] a sygnałem napięciowym [V / (mv)] w torze pomiaru siły: kn _ mv/v mv*v EXC x250/mv V dla PCL _ 0, _ 0, , _ 0, ,5 200 _ 1, Charakterystykę wzorcowania należy zapisać do pliku o nazwie: 2SB20obl.c2 należy wyznaczyć równanie i wpisać jego stałe: kn= 6,67*V 0,001 Siła tnąca daje wartości dodatnie i na wykresie jest rysowana w dodatnim zakresie osi rzędnych. Wykonanie wzorcowania Wzorcowanie torów pomiarowych można wykonać wykorzystując odpowiednią opcję programu AEftet. Niestety obsługuje ona tylko najbardziej odpowiedni, ale uciążliwy sposób wzorcowania, czyli wzorcowanie fizyczne. Polega ono na wyznaczeniu zależności między wartościami napięcia, pojawiającymi się w liniach sygnałowych, a wartościami mierzonej wielkości wyrażonej w mianowanych jednostkach, które to wartości odpowiadają generowanym napięciom. Do wyznaczenia tej zależności niezbędny jest oczywiście wzorzec wielkości fizycznej. Zależność generowane napięcie wartość wielkości fizycznej jest zapisywana w postaci wzoru matematycznego, który służy do bieżącego przeliczania sygnałów pomiarowych. Przetworniki pomiarowe mają z reguły liniowe charakterystyki pomiarowe. Dlatego wzorcowanie wystarczy przeprowadzić dla kilku (minimum trzech) punktów w miarę równomiernie rozmieszczonych w całym zakresie pomiarowym. Dla czujników o liniowych charakterystykach pomiarowych można obliczyć równanie ich charakterystyki wzorcowania i udostępnić to równanie oprogramowaniu DAQ. Program AEftet5 musi jednak pobierać odpowiednie wartości sygnałów pomiarowych. Dlatego dla kilku punktów, np. czterech, należy obliczyć wartości sygnałów napięciowych i podać je na wejście analogowe karty PCL-814 w czasie 11 Schemat toru pomiaru siły czujnikiem belkowym zapisano w pliku [ A4 schematydaq ciecie na PMS63.jpg ] zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 11

12 wykonywania wzorcowania. Do tego celu przygotowano generator napięcia (precyzyjny zasilacz napięciowy) pokazany na Rys. 5a. Należy go podłączyć do wejść analogowych karty PCL-814 za pomocą terminala przyłączeniowego 12, który z kolei pokazano na Rys. 5b a) b) Rys. 4. Generowanie danych na stanowisku z prasą mimośrodową: a) prasa PMSt6,3 z zamocowanym przyrządem PRZCd: 1- przyrząd do cięcia, 2-czujnik skoku, 3-czujnik siły, b) wykresy dwóch wielkości zarejestrowane w funkcji czasu a) b) Rys. 5. Aparatura przygotowana do wzorcowania zastępczego torów pomiarowych podłączanych do karty PCL-814 obsługiwanej programem AEftet5: a) generator Adjustable PSU DF1731SB3A b) terminal przyłączeniowy 8115 screw terminal board 12 Dla karty PCL-814 są dostępne dwa typy terminali opisane odpowiednio w dokumentach [ 8115 wiring terminal board.pdf ] i [ PCLD880 screw terminal board.pdf ] zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 12

13 Dokument należy cytować w następujący sposób: : Wyznaczanie charakterystyk wzorcowania. Raport grupy UFGbySPD. Instytut Technik Wytwarzania. Warszawa 2018 LITERATURA 1 L.Olejnik: Nadzorowanie zautomatyzowanych procesów obróbki plastycznej. OWPW Warszawa Komputerowa karta pomiarowo-sterująca do akwizycji danych (DAQ) [LC INSTRUKCJA pdf]. AMBEX Dystrybutor EGMONT INSTRUMENTS (2016 lipiec) zszywka mkw Wzorcowania torow pomiarowych 03.doc 2019 UFGbySPD 13