用于控制扭转材料测试系统的系统和方法技术方案

提供用于扭转材料测试系统的方法和系统，该扭转材料测试系统包括可旋转的致动器，如电机，其配置为执行扭转材料测试操作。在扭转材料测试操作期间，虚拟互锁被配置为与致动器接合或脱离，以防止或允许致动器的旋转运动(例如，分别在设置状态或扭转材料测试操作期间)。控制电路被用来基于材料测试过程之前、期间或之后的一个或多个操作状态控制虚拟互锁以及扭转测试系统。扭转测试系统。扭转测试系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制扭转材料测试系统的系统和方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请是2020年10月9日提交的题为“Systems And Methods For Control Of A Torsional Material Testing System”的美国临时专利申请第63/090,020号和题为“Systems and Methods for Control of a Torsional Material Testing System”的美国专利申请第17/487,820号的非临时专利申请，这些专利申请在此通过引用全部纳入。

技术介绍

[0003]本公开总体涉及材料测试，更具体地，涉及包括扭转材料测试系统的材料测试系统的系统和方法。
[0004]一般的试验机用于对材料或部件进行机械测试，如压缩强度测试、拉伸强度测试或扭转强度测试。

技术实现思路

[0005]公开了用于材料测试的系统和方法，其包括扭转材料测试系统，大体上如图所示以及与至少一个图有关的描述的，如在权利要求中更完整地阐述的。
[0006]说明书附图
[0007]当参照附图阅读以下的详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相同附图标记表示整个附图中的同类部件，其中：
[0008]图1是根据本公开的各个方面，用于执行机械性能测试的测试装置示例。
[0009]图2是根据本公开的各个方面，图1的测试装置的示例性实施方案的框图。
[0010]图3是根据本公开的方面，图2的安全系统的示例性实施方案的框图。
[0011]图4是根据本公开的各个方面代表示例机器可读指令的流程图，这些指令可由图3的安全处理器执行以控制图1
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3的材料测试系统的状态。
[0012]图5示出了根据本公开的各个方面，可用于实现图1
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3的操作者界面的示例性操作者界面。
[0013]图6示出了根据本公开的各个方面，可用于实现图1
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3的操作者界面的另一个示例性操作者界面。
[0014]图7示出了根据本公开的各个方面，在材料测试系统的启动例程中，图1的示例性材料测试系统以及图5和图6的操作者界面。
[0015]图8示出了根据本公开的各个方面，图1的示例性材料测试系统以及处于材料测试系统的设置状态的图5和图6的操作者界面。
[0016]图9为根据本公开的各个方面，图1的示例性材料测试系统以及在警告或测试状态下以限制减少的方式点动旋转致动器时图5和图6的操作者界面。
[0017]图10A、10B和10C示出了根据本公开的各个方面，图1的示例性材料测试系统以及在从设置状态过渡到警告状态和测试状态以启动材料测试时图5和图6的操作者界面。
[0018]图11A、11B和11C示出了根据本公开的各个方面，图1的示例性材料测试系统以及
在从设置状态过渡到警告状态和测试状态以使旋转致动器返回到所需状态或位置时图5和图6的操作者界面
[0019]这些图不一定是按比例绘制的。在适当的情况下，可使用类似或相同的附图标记来表示类似或相同的部件。
具体实施方式
[0020]所公开的是用于扭转强度测试的系统和方法。特别是，所公开的扭转材料测试系统采用了数个安全模式和软件架构来确保系统的安全运行。例如，当系统在不受限制或测试模式下运行时，旋转运动被安全地禁止，这也会以视觉、听觉或其他合适的反馈方式向操作者作出指示。
[0021]当系统在限制模式(例如，禁用或设置模式)下运行时，虚拟互锁阻止旋转驱动系统的动力运动。这允许操作者与系统相互作用，而不会无意地激活扭转材料测试系统。在一些示例中，旋转驱动系统(例如，旋转电机)允许手动点动。例如，虚拟互锁可以被激活，从而防止旋转驱动系统的动力运动，同时允许被测材料的物理旋转。
[0022]在一些示例中，提供电机制动以锁住旋转驱动系统电机的旋转运动。该制动可以通过硬件和/或软件，手动和/或响应于触发器来实现。例如，当材料测试系统被配置为轴向设置或测试，但没有旋转运动或扭转测试时，可以用电机制动器锁定旋转驱动系统。
[0023]在一些示例中，不受限制的模式(包括测试状态)允许点动电机以使其顺时针或逆时针移动，例如通过使用用户界面(例如，远程装置、控制面板、连接的计算平台等)。在扭转材料测试过程之后，旋转驱动系统可以自动地或响应于用户的输入，返回到默认或命令的位置。
[0024]传统的材料测试系统使用缓解技术，如配置开关、防护、有限的力控制、运动限制和/或保护，以提高操作安全性。然而，传统的材料测试系统经常不是一直符合国际标准。传统的缓解技术要求操作员将系统置于适当的操作模式，如安全交互或测试。许多传统的安全技术可以利用现成的安全组件来实现，如可编程逻辑控制器(PLC)和/或继电器。PLC和继电器通常会给材料测试系统增加大量成本。
[0025]已公开的示例材料测试系统在材料测试系统中嵌入或整合有符合国际标准的安全系统。由于安全系统被整合到材料测试系统中，公开的示例材料测试系统以比使用现成的部件更低的成本提供安全改善，因为安全系统被集成到材料测试系统的现有电子、半导体和/或电路板中。整合进一步提高了可靠性，这就减少或消除了购买的安全部件之间的外部接线。
[0026]如下面更详细的描述，公开的用于材料测试系统的示例安全系统包括机器状态指示器，从操作限制的角度直观地显示测试机器的状态。所公开的用于材料测试系统的示例安全系统在机器控制点提供高可靠性和受监测的激活机制，这可包括材料测试系统内的内部故障检查和/或电源诊断。
[0027]所公开的材料测试系统设计为对设备和/或部件进行简单的、同步的轴向和扭转测试，但具有可用于纯粹的轴向或扭转测试的灵活性。在一些示例中，扭转材料测试系统控制和监测操作设备，以及安全系统和相关电路。所公开的示例材料测试系统与具有冗余或多样化触点的互锁防护系统兼容。这种防护系统通过使用冗余、多样化和/或动态实时监
测，符合ISO安全标准。已公开的示例材料测试系统包括冗余的扭转材料测试系统监测。所公开示例的材料测试系统关机电路符合国际安全标准，包括ISO 13849
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1。
[0028]此外，与PLC一起使用的传统现成的安全继电器组件使用PLC内的额外的固件层，以在紧急停止事件中停止移动部件的运动。已公开的用于材料测试系统的示例安全系统被配置为使硬件(例如，紧急停止按钮)直接关闭对致动器的功率放大器驱动，而不管安全处理器内的嵌入式固件是否正在运行。
[0029]电路、致动器和/或其他硬件的禁用可以通过硬件、软件(包括固件)或硬件和软件的组合来完成，并且可以包括物理断开、断电和/或限制命令被实施以激活电路、致动器和/或其他硬件的软件控制。同样地，电路、致动器和/或其他硬件的启用可以通过硬件、软件(包括固件)，或硬件和软件的组合，使用用于禁用的相同机制来完成。固件可包括存储的指令，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种材料测试系统，包括：可旋转的致动器，所述致动器配置为控制所述材料测试系统的操作员可接近的扭转测试部件；虚拟互锁，所述虚拟互锁配置为与所述致动器接合或脱离，以防止或允许所述致动器的旋转运动；以及控制电路，所述控制电路配置为：控制所述致动器以执行材料测试过程；监测与所述材料测试系统的操作相关的多个输入；基于所述多个输入和所述材料测试过程，从多个预定的操作状态中确定所述材料测试系统的操作状态，所述多个预定的操作状态包括禁用状态、设置状态、警告状态或测试状态中的一个或多个；以及基于确定的状态控制所述虚拟互锁。2.根据权利要求1所述的材料测试系统，其中，所述虚拟互锁被配置为防止电力或控制信号中的一个或多个激活所述致动器的旋转运动。3.根据权利要求1所述的材料测试系统，其中，所述控制电路还被配置为确定非旋转测试过程的激活，并作为响应接合所述制动器以锁定所述致动器以防止旋转运动。4.根据权利要求3所述的材料测试系统，其中，所述非旋转测试过程包括轴向测试过程。5.根据权利要求3所述的材料测试系统，其中，所述非旋转测试在多个预先确定的操作状态下运行，所述多个预先确定的操作状态包括禁用状态、设置状态、警告状态或测试状态中的一个或多个。6.根据权利要求5所述的材料测试系统，其中，所述非旋转测试过程的所述操作状态优先于所述扭转系统的所述操作状态。7.根据权利要求5所述的材料测试系统，其中，当所述非旋转测试过程在所述设置状态下运行时，所述控制电路被配置为控制所述虚拟互锁以使其接合，以防止所述扭转系统的动力旋转运动。8.根据权利要求1所述的材料测试系统，其中，所述控制电路还被配置为响应于来自一个或多个传感器的信号，控制所述虚拟互锁以使其接合或脱离。9.根据权利要求1所述的材料测试系统，其中，所述虚拟互锁的接合对应于限制模式，使得所述禁用状态、所述警告状态以及所述设置状态对应于阻止所述致动器操作的所述限制模式。10.根据权利要求9所述的材料测试系统，其中，所述限制模式对应于在所述控制电路不响应操作者的输入来控制所述致动器时对所述致动器施加限制条件。11.根据权利要求9所述的材料测试系统，其中，所述测试状态对应于允许所...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯斯，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：