Установка для ударных испытаний на основе многофункционального контроллера перемещений

Современные горные велосипедисты подвергают вилки своих велосипедов сильным механическим нагрузкам. После километров восхождений и спусков по пересеченной местности вилка велосипеда подвержена усталости металла. Повреждения, как правило, происходят в месте важного сварочного шва, соединяющего верхнюю часть вилки с рулевой трубой рамы.

Используя технологии управления перемещениями компании Emerson Control Techniques, Fox Racing Shox разработала новую установку для ударных испытаний, позволяющую тестировать различные сварные швы на максимально возможные нагрузки. Компания Fox Racing Shox проектирует и производит высококачественные амортизаторы, а также другие детали подвески для горных велосипедов, мотоциклов, вездеходов и снегоходов.

Механическую часть установки для ударных испытаний разработали специалисты Fox Racing Shox. Компания Control Techniques помогла создать систему управления, осуществляющую контроль перемещений и анализ данных, полученных на установке. Поставленную задачу решили при помощи контроллера перемещений Control Techniques MC-224 и пяти сервоприводов «Motion Made Easy» EN-204 с двигателями NT-330, соединенных с пятью линейными исполнительными механизмами.

На каждом исполнительном механизме установлен датчик силы, подающий на контроллер пропорциональное приложенной силе напряжение. Контроллер перемещений, в свою очередь, передает данные на микро-ПЛК с интерфейсом пользователя на сенсорном экране.

Замкнутый цикл управления

После размещения на установке пяти пробных вилок оператор вводит набор параметров тестирования, включая силу, длительность и частоту (скорость) движения, при помощи сенсорного экрана. ПЛК передает эти данные на контроллер перемещений MC-224.

Задача требует замкнутого цикла управления на основе силовой (напряжение) и позиционной обратной связи (датчик положения). Контроллер перемещений выполняет цикл для всех осей за 2 миллисекунды. Благодаря этому достигается высокая точность контроля приложенной к вилке силы, поскольку коэффициенты алгоритма ПИД-регулирования (пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования) доступны для изменения. Как отмечает Control Techniques, лишь некоторые стандартные контроллеры перемещений способны на такое без специальной настройки на заказ.

Контроллер MC-224 осуществляет четкое управление пятью осями перемещений (при этом поддерживается до 24 осей), прикладывая периодические изгибающие усилия к тестируемым велосипедным вилкам. Установленные на линейных исполнительных механизмах датчики силы обеспечивают контроллеру перемещений точную обратную связь через аналоговый ввод. Контроллер MC-224 генерирует ровную синусоидальную траекторию движения независимо для каждой оси. Оператор может изменять амплитуду (максимальную силу) и частоту (скорость движения) непосредственно во время работы установки.

Фиксация конечного положения

Многозадачность контроллера используется для разделения функций управления перемещениями и программы, реализующей обмен данными. Поскольку усталость металла накапливается постоянно, конечные положения вилок будут различаться. Окончательное положение вилки фиксируется по каждой оси. Эти важные данные передаются на ПЛК для последующего анализа, что, в конечном счете, позволяет улучшить конструкцию вилок.

По словам разработчиков, именно замкнутый цикл управления силой и положением стал ключевым моментом успеха установки для ударных испытаний вилок горных велосипедов компании Fox Racing Shox.