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摘要：本文介绍了计算机控制电动葫芦测速及下滑量测试系统组成，测量原理，误差分析以及改进措施等内容。
关键词：电动葫芦试验，下滑量测试
在电动葫芦出厂测试过程中需要对电动葫芦的起升下降速度以及下滑量进行测试。该两项指标对电动葫芦出厂品质和可靠性非常重要。目前多采用的是秒表、量尺等人工方式测量。测量准确度低，费工费时，无法实现自动测量。在我们所研制的电动葫芦自动测试系统中采用了编码器加计数单元，配合工业计算机和控制单元。该系统既能测量电动葫芦的起升和下降速度又能测量下滑量，实现了计算机自动控制测量。测试可靠性和精度都有提高。下面就对该系统做一下介绍：
1.测试系统示意图及测量原理：
测量原理：电动葫芦测量骑上速度、下降速度和下滑量均是在额定载荷下进行。该系统将负载砝码上固定一根直径3mm的细钢丝绳，钢丝绳经过导向轮、编码器，另一端连接到随动砝码上。这样电动葫芦在起升下降过程中编码器就会随着转动。编码器输出的脉冲信号送到计数单元，计数单元将脉冲变成数据传输给计算机。运行过程由计算机控制，从而达到自动测量起升速度，下降速度和下滑量的功能。
2. 测试系统组成及功能介绍：
测试系统由四部分组成：1、测量编码器部分。2、计数单元。3、工业计算机。4、控制单元。
2.1.测量编码器部分：由测量用钢丝绳，导向轮，编码器，随动砝码组成。其中编码器采用100脉冲/圈（也可以选择200或更高脉冲数的编码器，以提高测试精度。但要考虑电动葫芦最高运行速度下计数单元的频率响应，以不丢失脉冲为准），本系统以100脉冲编码器为标准设计。钢丝绳和编码器测量轮的加工和选择要保证每移动1mm，编码器输出一个脉冲。测量轮的直径选择应该考虑到测量钢丝绳的直径。本系统测量用钢丝绳直径为3mm，反算出测量轮的直径D=（100/π）-3=28.83mm。
2.2.计数单元：选用485总线分布式计数测频模块，该模块有两种工作模式，计数模式和测频模式。工作模式的转换由计算机控制进行，在测速时使用测频模式，如所测频率为f则电动葫芦的运行速度即为（60/1000） f米/分钟。在下滑量测试时采用计数模式，所记数值即为下滑量实际值（单位mm）。
2.3.工业计算机：选用ADLINK-RK-610系列高性能工控机，配合研尚公司为电动葫芦测试系统专门开发的软件。实现控制、测量、数据整理、品质判定、以及生成试验报告。
2.4.控制单元：选用485总线分布式控制模块，控制电动葫芦的起升、下降等运行方式。由工控机控制运行测试，运行方式按国家标准需要的方式进行。从而实现测量过程的自动化。
3.误差分析：
该测试系统误差有两部分：
3.1.系统误差和随机误差。系统误差主要来自于测量用钢丝绳的直径误差，编码器测量轮的直径加工误差，计数单元的时钟误差。系统误差可以在系统完成后进行标定，由系统软件生成一个误差标定系数。测量时将该系数引入即可消除。
3.2.随机误差主要来源于：a、葫芦运行速度不均匀。b、运行时钢梁及编码器支架抖动。c、测量用钢丝绳和编码器测量轮之间打滑。
4.系统改进：
针对系统的随机误差来源，经过反复实践对系统进行了如下改进：
4.1.测试方式的改进：在原来系统中测速采用计数模块测频的方式，其测频闸门时间最大为1秒。而由于电动葫芦本身运行并不均匀和稳定。这样就使得每次测量的结果不一致，存在随机性误差。为此必须增大闸门时间，而模块的闸门时间已经到了极限。因此将原来测量起升下降速度中计数单元测频模式改为计数模式。利用计算机的时钟系统，控制电动葫芦运行时间（以实际运行高度限制最大值为准），根据计数单元的计数总和除以运行时间计算出运行速度。此方法彻底消除了电动葫芦本身运行速度的不均匀、不稳定造成的随机测量误差。
4.2.运行时钢梁及编码器支架抖动会带来误差，在测量下滑量的过程中尤为明显。下滑量的测量值会高于实际值。这是由于计数单元对编码器正反向脉冲均做累加计数，电动葫芦刹车带来的冲击会引起钢梁和编码器支架抖动，从而导致多计数。为此我们将计数单元更换为可以正反向计数的模块，利用编码器输出的A-B相脉冲相位判断来自编码器的脉冲方向。正向脉冲时加计数，反向脉冲时减计数。从而消除了该随机误差。
4.3.为了消除由于测量用钢丝绳和编码器测量轮之间打滑可能造成的计数误差，可以通过增加随动砝码的重量来增加摩擦力来消除。在编码器测量轮轴承正常的情况下，我们采用1kg的砝码即可消除打滑。为了提高可靠性我们采用2kg的砝码。经长时间运行没有发生打滑的现象。
5.测量精度及系统应用现状：
经过运行验证该系统测量精度：速度<1% 下滑量<2mm。经过三年多反复试验和改进，该系统已经日趋成熟和完善。具备了使用方便、测量精度高、运行可靠等优点。并且已经成功在如下电动葫芦生产企业投入使用：江阴凯澄起重机械有限公司、江苏三马起重机械有限公司、南京起重设备有限公司、天津起重设备有限公司、辽宁省安全科学研究院、浙江同力重型机械有限公司、江苏象王起重机械有限公司。该项目已经获得国家专利：专利号ZL200720095066.9，该项目被认定为辽宁省科学技术研究成果：20100514。
关键词：电动葫芦试验，下滑量测试
在电动葫芦出厂测试过程中需要对电动葫芦的起升下降速度以及下滑量进行测试。该两项指标对电动葫芦出厂品质和可靠性非常重要。目前多采用的是秒表、量尺等人工方式测量。测量准确度低，费工费时，无法实现自动测量。在我们所研制的电动葫芦自动测试系统中采用了编码器加计数单元，配合工业计算机和控制单元。该系统既能测量电动葫芦的起升和下降速度又能测量下滑量，实现了计算机自动控制测量。测试可靠性和精度都有提高。下面就对该系统做一下介绍：
1.测试系统示意图及测量原理：
测量原理：电动葫芦测量骑上速度、下降速度和下滑量均是在额定载荷下进行。该系统将负载砝码上固定一根直径3mm的细钢丝绳，钢丝绳经过导向轮、编码器，另一端连接到随动砝码上。这样电动葫芦在起升下降过程中编码器就会随着转动。编码器输出的脉冲信号送到计数单元，计数单元将脉冲变成数据传输给计算机。运行过程由计算机控制，从而达到自动测量起升速度，下降速度和下滑量的功能。
2. 测试系统组成及功能介绍：
测试系统由四部分组成：1、测量编码器部分。2、计数单元。3、工业计算机。4、控制单元。
2.1.测量编码器部分：由测量用钢丝绳，导向轮，编码器，随动砝码组成。其中编码器采用100脉冲/圈（也可以选择200或更高脉冲数的编码器，以提高测试精度。但要考虑电动葫芦最高运行速度下计数单元的频率响应，以不丢失脉冲为准），本系统以100脉冲编码器为标准设计。钢丝绳和编码器测量轮的加工和选择要保证每移动1mm，编码器输出一个脉冲。测量轮的直径选择应该考虑到测量钢丝绳的直径。本系统测量用钢丝绳直径为3mm，反算出测量轮的直径D=（100/π）-3=28.83mm。
2.2.计数单元：选用485总线分布式计数测频模块，该模块有两种工作模式，计数模式和测频模式。工作模式的转换由计算机控制进行，在测速时使用测频模式，如所测频率为f则电动葫芦的运行速度即为（60/1000） f米/分钟。在下滑量测试时采用计数模式，所记数值即为下滑量实际值（单位mm）。
2.3.工业计算机：选用ADLINK-RK-610系列高性能工控机，配合研尚公司为电动葫芦测试系统专门开发的软件。实现控制、测量、数据整理、品质判定、以及生成试验报告。
2.4.控制单元：选用485总线分布式控制模块，控制电动葫芦的起升、下降等运行方式。由工控机控制运行测试，运行方式按国家标准需要的方式进行。从而实现测量过程的自动化。
3.误差分析：
该测试系统误差有两部分：
3.1.系统误差和随机误差。系统误差主要来自于测量用钢丝绳的直径误差，编码器测量轮的直径加工误差，计数单元的时钟误差。系统误差可以在系统完成后进行标定，由系统软件生成一个误差标定系数。测量时将该系数引入即可消除。
3.2.随机误差主要来源于：a、葫芦运行速度不均匀。b、运行时钢梁及编码器支架抖动。c、测量用钢丝绳和编码器测量轮之间打滑。
4.系统改进：
针对系统的随机误差来源，经过反复实践对系统进行了如下改进：
4.1.测试方式的改进：在原来系统中测速采用计数模块测频的方式，其测频闸门时间最大为1秒。而由于电动葫芦本身运行并不均匀和稳定。这样就使得每次测量的结果不一致，存在随机性误差。为此必须增大闸门时间，而模块的闸门时间已经到了极限。因此将原来测量起升下降速度中计数单元测频模式改为计数模式。利用计算机的时钟系统，控制电动葫芦运行时间（以实际运行高度限制最大值为准），根据计数单元的计数总和除以运行时间计算出运行速度。此方法彻底消除了电动葫芦本身运行速度的不均匀、不稳定造成的随机测量误差。
4.2.运行时钢梁及编码器支架抖动会带来误差，在测量下滑量的过程中尤为明显。下滑量的测量值会高于实际值。这是由于计数单元对编码器正反向脉冲均做累加计数，电动葫芦刹车带来的冲击会引起钢梁和编码器支架抖动，从而导致多计数。为此我们将计数单元更换为可以正反向计数的模块，利用编码器输出的A-B相脉冲相位判断来自编码器的脉冲方向。正向脉冲时加计数，反向脉冲时减计数。从而消除了该随机误差。
4.3.为了消除由于测量用钢丝绳和编码器测量轮之间打滑可能造成的计数误差，可以通过增加随动砝码的重量来增加摩擦力来消除。在编码器测量轮轴承正常的情况下，我们采用1kg的砝码即可消除打滑。为了提高可靠性我们采用2kg的砝码。经长时间运行没有发生打滑的现象。
5.测量精度及系统应用现状：
经过运行验证该系统测量精度：速度<1% 下滑量<2mm。经过三年多反复试验和改进，该系统已经日趋成熟和完善。具备了使用方便、测量精度高、运行可靠等优点。并且已经成功在如下电动葫芦生产企业投入使用：江阴凯澄起重机械有限公司、江苏三马起重机械有限公司、南京起重设备有限公司、天津起重设备有限公司、辽宁省安全科学研究院、浙江同力重型机械有限公司、江苏象王起重机械有限公司。该项目已经获得国家专利：专利号ZL200720095066.9，该项目被认定为辽宁省科学技术研究成果：20100514。