[发明专利]一种全自动钢丝绳力学性能检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种全自动钢丝绳力学性能检测系统，其特征在于：包括检测机，所述检测机的底部设置有基座，所述基座上设置有矫直机（1）、所述矫直机（1）的出料口处设置有机械臂（2），所述机械臂（2）具体为底盘固定的旋转式机械臂，所述机械臂（2）的活动半径内分别设置有拉伸机（3）、弯折机（4）、扭转机（5），所述矫直机（1）、机械臂（2）、拉伸机（3）、弯折机（4）、扭转机（5）的控制端口通过导线均与四轴控制器（6）相连；

所述四轴控制器（6）内部集成有控制电路，所述控制电路上设置的AD转换模块具备6个信号输入端口，6个双向通信端口；

所述四轴控制器（6）分别通过6个AD和6个ID传感器控制各个工装，并协调其相互工作；

所述矫直机（1）内部设置有激光测径仪；

所述机械臂（2）内部设置有压力传感器、夹持装置、裁剪装置；

所述拉伸机（3）内部设置有压力传感器，拉力传感器，位置校准传感器；

所述弯折机（4）内部设置有压力传感器，红外计数传感器，位置校准传感器；

所述扭转机（5）内部设置有压力传感器，扭矩传感器，位置校准传感器，红外计数传感器；

所述压力传感器，拉力传感器，扭矩传感器的信号输出端与四轴控制器（6）的AD转换模块信号输入端口相连；

所述激光测径仪，位置校准传感器，红外计数传感器通过导线分别与四轴控制器（6）的双向通信端口相连；

所述四轴控制器（6）的控制端口通过导线与中央控制器（7）相连；

所述中央控制器（7）对实验数据进行处理，运行有限元模拟程序得出模拟实验结论和应力分布云图，对实验结果与真实实验结果进行比较。

2.根据权利要求1所述的一种全自动钢丝绳力学性能检测系统，其特征在于：所述检测机的顶部还设置有玻璃防护盖。

3.根据权利要求2所述的一种全自动钢丝绳力学性能检测系统，其特征在于：所述中央控制器（7）还连接有打印机和盖章装置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种全自动钢丝绳力学性能检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对待检测钢丝绳进行手工拆股、分类、标定号码、确定检测顺序；

步骤2：使用矫直机对钢丝绳进行矫直，在矫直过程中，通过激光测径仪测量钢丝绳直径，测量数据通过导线发送至四轴控制器，所述四轴控制器将数据进行处理后发送至中央控制器；

步骤3：对矫直后的钢丝绳进行裁剪；所述机械臂通过夹头将矫直后的钢丝绳从矫直机的出料口处取出，通过夹持装置和裁剪装置将钢丝绳裁剪出所需长度，然后由机械臂底部圆盘旋转相应角度使机械伸缩臂对准相应检测机，机械臂前段收缩装置和旋转装置配合将钢丝送至检测机位置；在完成三个实验所需长度钢丝裁剪之后，机械臂将剩余钢丝收起存放，以备后续校对的补充监测；

步骤4：对裁剪好的钢丝绳进行拉伸检测；

通过机械臂裁剪及运输钢丝至拉伸机；设置在拉伸机立柱上的力传感器检测到钢丝准确放置后，产生电信号，控制夹头上端的液压动力装置动作使夹头夹紧，当夹头的钳口夹紧后，传送反馈信号，控制机械臂夹持装置松开钢丝，机械臂收起，试件安装完成；

拉伸机控制两个夹头将钢丝向两端伸长，此时力传感器实时采集并传输拉力值，应变传感器实时传输应变值，直至钢丝拉断，此时力传感器实时数值为零，拉伸试验机停止运转，系统记录最大拉力值，以及应变曲线，上述数据由中央控制器接收存储，并进行后期分析；

力传感器确定拉伸试验结束，控制液压动力装置控制夹头松开，使钢丝废料自动掉入废料盒内；

步骤5：对裁剪好的钢丝绳进行弯折检测；

通过机械臂裁剪及运输钢丝至弯折机；根据钢丝直径尺寸，手动更换弯折机对应不同曲率半径的夹头；控制夹头装置位置的弹簧装置，使其处于受压状态，机械臂将钢丝运送至压片装置，通过校准传感器校准钢丝位置，控制器发出控制信号控制压片装置夹紧；

同时启动电动装置推动夹头装置内的梯形铁块运动，使两块梯形铁块相互挤压运动使夹头夹紧；当夹头装置夹紧后，传送反馈信号，夹持器松开，机械臂收起，弹簧装置释放，使弹簧对钢丝产生拉力，进行数值检测，弯折机收到校准传感器反馈信号后开始动作，反复弯折180度，直至弯折机停止运转，安装在弯折机的立柱上的红外传感器记录直至钢丝折断时的弯折次数，并将传感器采集数据发送至控制器，对钢丝折断，弹簧复位数据分析；

红外传感器确定拉伸试验结束，压片装置通过小型液压装置松开，使钢丝废料自动掉入废料盒内；

步骤6：对裁剪好的钢丝绳进行扭转检测；

通过机械臂裁剪及运输钢丝至扭转机；通过校准传感器校准钢丝位置，确保钢丝末端准确的在钳口中央处附近，在扭转试验机钳口处的传感器检测到钢丝被准确放置，产生电信号传送至电脑，电脑发出指令促使钳口夹紧；

当钳口夹紧后，传送反馈信号，夹持器松开，机械臂收起；

然后进入检测程序，扭转检测机开始运转，扭力值检测器持续传输数据，实时监控钢丝受到的扭力数值；

随着实验的进行，钢丝被扭断，传感器数值确定，设置在扭转固定机一旁的红外计数器自动记录扭断时所转过的圈数，留做后期数据处理；

扭力传感器确定扭转实验结束，机械臂准确夹持扭断后的废料，钳口松开，机械臂将废料运送至指定位置扔下废料；

步骤7：对钢丝进行标记；

机械臂将裁剪剩余的钢丝依次放到下方的托盘里，每做完一组实验，人工更换托盘，将更换下来托盘里的钢丝依次储存起来，若实验中有偏差较大的数据，根据其标号取出储存的钢丝重新做一次实验；

步骤8：中央控制器开始对上述实验数据进行处理计算；一组完整的钢丝实验进行完毕，中央控制器控制运行预先设定的程序，将实验数据按照国标指定的计算方法进行计算；

中央控制器运行有限元模拟程序，通过ANSYS和ABAQUS有限元模拟软件，建立钢丝有限元模型，输入测量数值，通过拉伸试验中的力值和应变填入拆股钢丝的材料属性，划分六面体网格，根据具体实验条件进行有限元模拟实验，计算得出模拟实验结论和应力分布云图；

步骤9：将所得实验结果与真实实验结果进行比较：

若结果一致，说明试验中没有出现失误造成误差，计算准确无误，实验结果真实有效；

若结果不一致，说明试验结果出现偏差或计算出现失误，则通过标号找到当初预留的同一根拆股钢丝，重新进行上述实验，再次将实验结果与模拟结果进行比较，得出最终检测结果。