Программа Sclerometr v 1.0

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ (ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ) ЦЕНТР

НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

И ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

САМАРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ПРОГРАММА Sclerometr v 1.0

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

САМАРА

2010
ОГЛАВЛЕНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ ………………………………………………… 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ……………………………………………… 3 ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ………………………………………………. 4 ФОРМИРОВАНИЕ ПРОТОКОЛА ……………………………………………... 6 НАСТРОЙКИ ПРОГРАММЫ …………………………………………………... 7 КАЛИБРОВКА …………………………………………………………………… 9

1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

Программа Sclerometr предназначена для определения характеристик поверхности материалов с помощью измерительной системы склерометрирования (ИСС). Программа производит сбор информации в процессе работы с ИСС, обрабатывает полученные данные и выводит их в протокол испытаний с использованием шаблона Excel.

Имеется возможность сохранять массив исходных данных в файл для последующего чтения и экспортировать их в файл формата Excel.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования к компьютеру и установленному программному обеспечению:

·  Процессор типа Intel Celeron 2 GHz и выше.

·  Оперативная память не менее 1 ГБ.

·  Свободная память на диске 20 МБ.

·  Наличие интерфейса USB 2.0

·  Установленная операционная система Microsoft Windows XP Service Pack 2 и следующие за ней версии.

·  Установленный пакет программ Microsoft Office

·  Установленные драйвера для модуля сбора данных E14-140 (-Кард).

·  Наличие библиотеки Lusbapi. dll (-Кард) в рабочем каталоге программы.

3. ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

 

Рис. 1. Окно приема данных программы Sclerometr. exe

Окно приема данных программы Sclerometr показано на рис. 1.

Индикатор соединения (1) отображает состояние подключения модуля аналого-цифрового ввода-вывода Е14-140.

Кнопка «Старт/Стоп» (2) запускает и останавливает прием данных из ИСС. Получаемые данные отображаются в виде диаграммы (3). Для установки участка обработки данных используются курсоры (4).

Порядок работы оператора:

1. Оператор запускает прием данных нажатием кнопки «Старт/Стоп» (2). Производится прием данных для участка нулевых значений входных сигналов измерительных каналов.

2. В процессе приема данных оператор регулирует подачу индентора склерометра и, наблюдая за показаниями канала датчика глубины внедрения, добивается касания образца.

3. Производится внедрение индентора на заданную глубину.

4. Кнопкой запуска на склерометре включается шаговый двигатель. Производится царапание образца на установленную в контроллере шагового двигателя длину хода.

5. После остановки двигателя оператор нажатием кнопки «Старт/Стоп» (2) останавливает прием данных.

6. После приема данных оператор устанавливает курсоры (4) на участок диаграммы соответствующий нулевым значениям глубины царапины и касательной силы и для получения их средних значений нажимает кнопку «0-й уровень» (5). Полученные значения отображаются в полях «F0 касательная» и «H0 глубина» (6).

6.1. После приема данных оператор устанавливает курсоры (4) на участок диаграммы соответствующий нулевым значениям глубины царапины и касательной силы и для получения их средних значений нажимает кнопку «Сила внедрения» (7). Полученные значения отображаются в полях «F внедрения ср.(Н)» (8).

6.2. После приема данных оператор устанавливает курсоры (4) на участок диаграммы соответствующий нулевым значениям глубины царапины и касательной силы и для получения их средних значений нажимает кнопку «Сила царапания» (9). Полученные значения отображаются в полях «F царапания ср.(Н)» и «Глубина ср.(мкм)» (10).

6.3. После приема данных оператор устанавливает курсоры (4) на участок диаграммы соответствующий нулевым значениям глубины царапины и касательной силы и для получения их средних значений нажимает кнопку «Сила трения» (11). Полученные значения отображаются в полях «F трения ср.(Н)» (12).

7. Оператор перемещает курсоры так, чтобы был захвачен участок диаграммы соответствующий времени работы шагового двигателя ИСС (зеленая линия диаграммы). После нажатия кнопки «Расчет» (13) курсоры автоматически устанавливаются на моменты времени начала и завершения работы шагового двигателя. Производится расчет и отображение рассчитанных данных в соответствующих полях (14):

·  «F внедр. ср.(Н)» - среднее значение силы внедрения в Ньютонах

·  «F царап. ср.(Н)» - среднее значение силы царапания в Ньютонах

·  «Глубина ср.(мкм)» - среднее значение глубины царапины в микрометрах

·  «F трения ср.(Н)» - среднее значение силы трения в Ньютонах

·  «S царап.(мкм2)» - значение площади царапины в мкм2

·  «V царап.(мм3)» - значение объема царапины в мм3

·  «А деф.(Дж)» - значение работы деформации в Джоулях

·  «U деф.(Дж/мм3) - значение удельной энергии деформации

·  «F деф.(Н)» - значение силы деформации в Ньютонах

·  «Напряжен.(кгс/мм2)» - значение напряженности в кгс/мм2

·  «Микротв.(Н/мм2)» - значение микротвердости в Н/мм2

8. Кнопкой «Протокол» (15) вызывается окно «Протокол» для подготовки протокола.

9. Кнопки «Сохранить файл» и «Загрузить файл» (16) используются для сохранения и восстановления данных диаграммы.

Кнопка «Установки» (17) вызывает окно «Установки» для первоначальных настроек параметров программы и установок параметров модулей ИСС.

Кнопка «Экспорт в текст» (18) вызывает окно «Сохранить как» для сохранения файла в формате *.txt.

4. ФОРМИРОВАНИЕ ПРОТОКОЛА

Окно формирования протокола «Таблица опытов» программы Sclerometr представлено на рис. 2.

 

Рис. 2. Окно формирования протокола «Таблица опытов» программы Sclerometr

В данном окне оператор вводит параметры испытанного образца и другую необходимую для протокола информацию в поля данных (1).

При нажатии кнопки «Добавить измерения» (2) полученные данные помещаются в таблицу (3), в которой автоматически производится усреднение значений для проведенных опытов.

При нажатии кнопки «Удалить строку» (4) удаляется выделенная строка в таблице.

Кнопкой «Запись протокол» (5) вызывается протокол, подготовленный, в виде файла в формате Excel и в него помещаются полученные данные.

Наименование файла шаблона отображается в поле «Шаблон» (6). Кнопкой «\..» (7) можно заменить шаблон.

5. НАСТРОЙКИ ПРОГРАММЫ

Настройки параметров работы программы, модуля сбора данных Е14-140 и калибровка каналов измерительной системы склерометрирования осуществляются в окне «Установки» представленном на рис.3.

 

Рис. 3. Окно «Установки» программы Sclerometr

Параметры установок, введенные оператором, сохраняются при закрытии окна «Установки» и восстанавливаются при последующих запусках программы.

Параметр «Блоков в запросе» (1) определяет величину буфера обмена порта связи USB – рекомендуется устанавливать размер = 256.

Параметр «Отсчетов на диаграмме» (2) устанавливает количество одновременно отображаемых на диаграмме отсчетов.

Параметр «Скроллинг» (3) устанавливает размер сдвига отображаемой диаграммы в единицах отсчетов.

Параметр «Фильтр» (4) определяет количество отсчетов для усреднения входных данных.

Коэффициенты калибровок «Касательная сила» (5) и «Глубина внедрения» (7) вычисляются при калибровке соответствующих каналов данных для установленного оператором образцового значения силы касательной (6) и измеренного значения глубины царапины (8).

Параметр «Длина царапины» (9) устанавливается в соответствии с расчетным значением величины хода шагового двигателя.

Поле терминала (10) отображает сообщения процесса включения модуля сбора данных Е14-140.

Панель «Параметры работы АЦП» (12) представлена на рис.4.

 

Рис. 4. Панель «Параметры работы АЦП» окна «Установки»

Панель «Параметры работы АЦП» служит для установки настроек модуля АЦП Е14-140. Подробно возможности настроек приведены в файлах «E14-140 User's Guide. pdf» и «E14-140 Programmer's Guide Windows Lusbapi32.doc».

При использовании программы Sclerometr необходимо установить следующие значения параметров:

·  «Тактовые импульсы АЦП» (1) в положение «Внутренние»

·  «Выход тактовых импульсов на SYN (2) в положение «Запрещен»

·  «Синхронизация» (3) в положение «Отсутствует».

·  Параметры панели «Синхронизация» (4) не используются программой (зарезервированы для возможных последующих модификаций).

В программе используются пять логических канала модуля АЦП Е14-Их настройки отображаются в таблице (6). Настройки каждого из логических каналов можно изменить выбором номера канала (7) и его параметров (8).

В окне «Частота АЦП (кГц)» (10) устанавливается частота внутреннего тактирования модуля АЦП. Минимальное значение в окне «Частота АЦП (кГц)» (10) может составлять 0,122 кГц, максимальное – 100 кГц. Например, если задать «Частоту АЦП (кГц)» (10) = 0, то она установит и возвратит минимально возможную величину для данного поля, т. е. 0,122 кГц. Параметры «Межкадровая задержка (мсек)» (11) и «Частота кадров (кГц)» (12) являются зависимыми от установки «Частота работы (кГц)».

При нажатии кнопки «Записать в АЦП» (13) меняются частоты кадров и упр.

При нажатии кнопки «Принять из АЦП» (14) можно проверить значение действующих настроек АЦП.

Кнопка «Прочитать настройки» (15) возвращает предыдущие настройки.

При нажатии кнопки «Сохранить настройки» (16) параметры настроек АЦП записываются в файл Sclerometr. ini. При последующих запусках программы они восстанавливаются.

КАЛИБРОВКА

Калибровка каналов измерительной системы склерометрирования производится следующим образом:

1.  Оператор нагружает индентор склерометра образцовым грузом.

2.  Для графика «Касание» (1), масштаб левой шкалы ординат от 0 до 6 мкм, начальный уровень соответствующего сигнала с датчика устанавливается перед измерением на уровне примерно 0,5…1 мкм.

3.  Значение величины груза заносится в поле (2) на панели «Коэффициенты калибровок» окна «Установки» приведенном на рис. 5.

4.  Значение коэффициента «Касательная сила» (3) устанавливается равным 4.

Рис. 5. Панель «Коэффициенты калибровок» окна «Установки»

5.  Производится прием данных и расчет среднего значения касательной силы «F внедр. ср.(Н)».

6.  Оператор однократно нажимает кнопку «?» (4), при этом в поле коэффициента силы касательной отображается полученный коэффициент.

7.  Для калибровки измерительного канала глубины производится прием данных и расчет средних значений с использованием образца материала при значении коэффициента «Глубина внедрения» (5) установленном в 2.

8.  Ширина полученной царапины измеряется с использованием микроскопа.

9.  Значение глубины царапины рассчитывается и вводится оператором в поле (6).

10.  Оператор однократно нажимает кнопку «?» (7), при этом в поле «Глубина внедрения» (5) отображается полученный коэффициент.

11.  «Сила внедрения» (8), масштаб правой шкалы ординат от 0 до 220 (или до 420) Гс, начальный уровень соответствующего сигнала с датчика устанавливается перед измерением на уровне примерно 10…50 Гс.

12.  Для графика «Температура» (9), масштаб правой шкалы ординат от 0 до 220 (или до 500) °С, начальный уровень соответствующего сигнала с датчика температуры – термопары устанавливать не требуется, т. к. полученные по каналу данные измерения от термопары Тизм (в диапазоне напряжения 0…5 В) соответствуют значению текущей температуры в пропорции

Тфакт=Тизм[0…5 В]*100=0…500 °С