伺服控制技术在自行车衣架摆动试验机上的应用

田志朋

摘要：本文针对目前国内自行车衣架摆动试验机存在的主要问题进行了分析并提出利用工业计算机和伺服技术对衣架摆动试验机进行控制。

关键词：自行车衣架 摆动试验机 伺服

自行车衣架作为自行车承载配件，在自行车安全方面有着举足轻重的作用，衣架动态摆动试验机是用于自行车衣架横向动负荷的检测设备，该检测项目属于安全项目。现行GB22790-2008《自行车衣架》和EN14872：2006《自行车-自行车部件-衣架》都对此项目进行了规定，目前衣架动态摆动试验机广泛应用于自行车及零部件的检测机构和生产企业，而且利用率较高。

GB22790-2008《自行车衣架》和EN14872：2006《自行车自行车部件衣架》标准中对自行车衣架横向动负荷的检测要求，一是对衣架进行频率为1Hz±5%的正弦波横向振动，二是针对不同的衣架对摆动总弧度有严格要求。目前国内针对此项目的检测设备主要采用单片机控制电磁阀使气缸实现左右摆动，其主要缺点有：

1.单片机的抗干扰能力较弱，当设备受到较强电磁干扰时会使设备稳定性变差，摆动频率及幅度极差，甚至使整个设备失控。

2.手动调节气压操作来控制摆动频率，设备的精度会受到很多因素的影响，另外也无法保证设备长期、稳定运行。

3.利用霍尔传感器来控制摆动弧度，在动态过程中无法实现精确控制，直接导致检测结果的不准确。

4.目前此类试验机无法稳定实现正弦波横向振动，难以完全符合GB22790-2008、EN14782： 2006标准规定要求。

因此，提高该检测设备的检测结果稳定性和检测效率十分必要。由此引入伺服控制技术应用于此类检测设备，能够精确稳定实现正弦波横向振动，使设备摆动的角度和频率控制在标准要求的误差范围内，提高设备稳定性，并可以有效地保证检测结果的准确度，提高检测效率。

目前，邢台检验检疫局自行车检测中心联合国家自行车电动自行车质量监督检验中心以及天津工业大学等单位，共同开发并研制出“伺服控制全自动自行车衣架摆动试验机”。此试验机采用伺服控制技术，通过伺服电机的正反转来控制滚珠丝杠来回移动，从而带动摆动试验台左右摆动，此试验机采用角度传感器和频率传感器实时采集相关数据并反馈到伺服控制电路。伺服控制电路根据反馈数据实时调整伺服电机的正反转及转速，使设备摆动的弧度和频率控制在标准要求的误差范围内，通过工业计算机实时显示和调整相关检测参数并自动保存检测数据。通过以上改进，可实现对自行车衣架横向动负荷的自动化检测，使检测过程安全、稳定、高效。相对于现有设备，伺服控制全自动自行车衣架摆动试验机操作方便快捷、数据直观准确并可追溯，可有效地提高检测准确度和检测效率。

技术路线如图1所示：

现样机已制作完成（见图2），初步试用后效果良好，相对于此项目的传统检测设备，其稳定性与精确度有较大提升。

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2015年8月13日