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[摘 要]介绍了一种针对JM型密贴检查器开发的专用测试平台，通过上位机控制电机动作，基于PCI总线板卡实时采集数据并分析力特性，动程特性及绝缘电阻实现自动化测试，并能够实现传感器参数软件校准，测试结果存储，查询台账等功能。
[关键词]JM型密贴检查器；JCM型测试台；VB. NET编程语言
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0412-01
1 概述
JCM型密贴检查器测试台依据《TB/T3200-2008》的相关要求研制而成，用于测试JM-A、JM-A1型铁路道岔密贴检查器表示杆拉入与伸出的水平外力、动程、绝缘电阻等参数。该测试台采用微机控制，具有图表化数据显示、结果分析、记录存储、报表生成、传感器参数校准等功能，外形美观大方，测试精度高，操作简便。
2 基本功能
2.1 测试内容
2.1.1 转换阻力特性
测量依据铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.15进行。
测试时启动力测量通道实时采集力值数据，启动电机带动连接组件推动表示杆动作，动作结束后对力值进行分析，得到需要的数据及波形。
2.1.2 动程特性
特性定义参考铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.12。
采用数显标尺对该特性进行测量。在测量起始处，将数显值清零，动作结束后读取数显值，即完成动程特性。
2.1.3 绝缘电阻
测量依据铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.5进行。
连接好测试表笔后，按下绝缘电阻测量按钮，绝缘电阻表上显示当前电阻，即完成测量。
2.1.4 其他测试项
启动片间隙、打入深度、接点压力分别需要用塞尺、卡尺、测力计测量，将结果对应填入表格，系统会自动判定合格与否
3 系统方案
3.1 系统机电结构
密检器测试台结构主要包括控制机柜和测试台两部分。
控制机柜外部结构包括：打印机、显示屏、键盘、总电源开关、急停按钮；内部结构包括：电气控制电路，单片机控制电路，信号传输电路，工控机（内置采集板卡）。
测试台外部结构包括：绝缘电阻测试区（按钮、电子兆欧表显示屏、接线端）、动作控制按钮（左连动/点动按钮、停止按钮、右点动/连动按钮）、密检器受试区（拉压力传感器、位移传感器、数显标尺、表示接点状态显示灯，固定盘，表示杆连接装置，力校准滑轮装置）；内部结构包括：电机、行程开关，电动表示推杆，手摇把齿轮组。
3.2 系统数据采集
通过PCI采集板卡将S拉压力传感器、位移传感器和表示接点组的信号采集并处理，绝缘电阻通过电子兆欧表和工控机通讯完成采集。
S拉力传感器通过弹性体形变改变电阻应变片的阻值，再经过相应的测量电路电阻变化转换为电流信号，实现了对外界力特性的测量。工控机通过板卡连接S拉力传感器，采集密检器的力特性数据。
位移传感器是基于位移变化引起传感器自身电阻变化，不同阻值输出不同的电信号，对应不同的位移量。
兆欧表直接通过485接口，将密检器的绝缘电阻数值传给工控机。
4 软件功能设计
4.1 整体结构
上位机软件的功能可以全部概括为动作控制，串口总线指令通讯，电压信号数据采集，数据处理，检测结果自动判定，检测结果存储，检测结果统计查询导出，传感器参数校验，传感器参数调整等9个部分，采用多线程模式以应对实时采集和控制动作的需求。
4.2 动作控制功能
电机动作控制采用单片机作为中介，上位机发送串口指令给单片机，单片机收到动作指令后控制交流接触器动作，从而驱动电机，并且将电机动作状态返回给上位机做判断。上位机发送指令包括拉入动作，伸出动作，停止动作，连续动作，收到确认，要求重发等，由上位机决定发送指令的时机。单片机回复通讯包括：拉入开始，伸出开始，拉入失败，伸出失败，动作停止，动作完成，电气按钮拉入开始，电气按钮伸出开始，收到确认，要求重发等。
4.3 通讯功能
通讯协议采用一发必一回的单次对话机制，不论通信发起方是上位机或者单片机，接收方都必须根据情况响应并回复，如果发送方超时未收到回复，会重发上次内容，重发超过3次超时未收到回复，停止发送，默认为通讯失败，本地做出对应响应，例如停机或重置状态。
4.4 信号采集
通过配置PCI1713型采集板卡，设置采样率为1KHz，同时采集4路模拟信号电压數据，包括力表示电压，位移表示电压，断开接点表示电压，接通接点表示电压。电压范围0到5V。设置足够大的数据缓冲区，设置每采集到100个数据触发一次数据满事件，事件引发缓冲区数据存入可以动态扩充容量的ArrayList中，采集全部完成后，将4路数据取出分别放入数组待使用。
4.5 数据处理
按照y=ax+b将传感器检测到的电压值换算成要测试的值，其中y表示要测试的牛顿力值或毫米位移值，x表示电压值，a、b参数是传感器静态校准时换算出来的数据，存储在数据库中，在使用时读取。
转换时，首先对比找出电压所在范围，然后按照本范围对应的a、b参数换算出力值或者位移值。每个范围大小由校准参数时的跨度决定。
4.6 检测结果存储及统计查询
每次检测结果各项的测量值和各项合格判定都可以手动存储在数据库中，如果只测试部分项目，所测量的项目结果中如果不含不合格项目，整体判定为本次测试合格，查询统计结果时，按照型号，月份，合格否统计出列表，也能够查询明细。结果可以导出到Excel，用于打印或编辑。
4.7 传感器参数校准
4.7.1 传感器校验
力校验时，根据数据库内存储的重力加速度和所挂托盘和砝码的质量，自动换算出应该显示的力值。系统通过静态采集1000个点滤波后求均值并换算出对应力值，用来和实际值对比。
位移校验时，先读取起始点位移作为0点，同时将数显卡尺清零，移动一段距离后停止，系统通过静态采集1000个点滤波后求均值并换算出对应位移值，再求出和起始点的相对位移值，用来和数显卡尺显示值对比。
参考文献
[1] Microsoft Corp.Microsoft Visual Studio.NET 2003文档[M/CD].2001.
[2] 铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》
[3] 杜元筹，华淑珍，张辉.解读TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》[M].《铁道技术监督》2009年第9期
[4] 翁畅，朱治东，李小标. Visual Basic.NET 网络编程[M].北京：科学出版社，2004.
[5] [美] 达夫著，王海涛，陈宇寒译，.NET Framework 2.0 高级编程[M].北京：清华大学出版社，2007.
[关键词]JM型密贴检查器；JCM型测试台；VB. NET编程语言
中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0412-01
1 概述
JCM型密贴检查器测试台依据《TB/T3200-2008》的相关要求研制而成，用于测试JM-A、JM-A1型铁路道岔密贴检查器表示杆拉入与伸出的水平外力、动程、绝缘电阻等参数。该测试台采用微机控制，具有图表化数据显示、结果分析、记录存储、报表生成、传感器参数校准等功能，外形美观大方，测试精度高，操作简便。
2 基本功能
2.1 测试内容
2.1.1 转换阻力特性
测量依据铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.15进行。
测试时启动力测量通道实时采集力值数据，启动电机带动连接组件推动表示杆动作，动作结束后对力值进行分析，得到需要的数据及波形。
2.1.2 动程特性
特性定义参考铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.12。
采用数显标尺对该特性进行测量。在测量起始处，将数显值清零，动作结束后读取数显值，即完成动程特性。
2.1.3 绝缘电阻
测量依据铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》中条目4.5进行。
连接好测试表笔后，按下绝缘电阻测量按钮，绝缘电阻表上显示当前电阻，即完成测量。
2.1.4 其他测试项
启动片间隙、打入深度、接点压力分别需要用塞尺、卡尺、测力计测量，将结果对应填入表格，系统会自动判定合格与否
3 系统方案
3.1 系统机电结构
密检器测试台结构主要包括控制机柜和测试台两部分。
控制机柜外部结构包括：打印机、显示屏、键盘、总电源开关、急停按钮；内部结构包括：电气控制电路，单片机控制电路，信号传输电路，工控机（内置采集板卡）。
测试台外部结构包括：绝缘电阻测试区（按钮、电子兆欧表显示屏、接线端）、动作控制按钮（左连动/点动按钮、停止按钮、右点动/连动按钮）、密检器受试区（拉压力传感器、位移传感器、数显标尺、表示接点状态显示灯，固定盘，表示杆连接装置，力校准滑轮装置）；内部结构包括：电机、行程开关，电动表示推杆，手摇把齿轮组。
3.2 系统数据采集
通过PCI采集板卡将S拉压力传感器、位移传感器和表示接点组的信号采集并处理，绝缘电阻通过电子兆欧表和工控机通讯完成采集。
S拉力传感器通过弹性体形变改变电阻应变片的阻值，再经过相应的测量电路电阻变化转换为电流信号，实现了对外界力特性的测量。工控机通过板卡连接S拉力传感器，采集密检器的力特性数据。
位移传感器是基于位移变化引起传感器自身电阻变化，不同阻值输出不同的电信号，对应不同的位移量。
兆欧表直接通过485接口，将密检器的绝缘电阻数值传给工控机。
4 软件功能设计
4.1 整体结构
上位机软件的功能可以全部概括为动作控制，串口总线指令通讯，电压信号数据采集，数据处理，检测结果自动判定，检测结果存储，检测结果统计查询导出，传感器参数校验，传感器参数调整等9个部分，采用多线程模式以应对实时采集和控制动作的需求。
4.2 动作控制功能
电机动作控制采用单片机作为中介，上位机发送串口指令给单片机，单片机收到动作指令后控制交流接触器动作，从而驱动电机，并且将电机动作状态返回给上位机做判断。上位机发送指令包括拉入动作，伸出动作，停止动作，连续动作，收到确认，要求重发等，由上位机决定发送指令的时机。单片机回复通讯包括：拉入开始，伸出开始，拉入失败，伸出失败，动作停止，动作完成，电气按钮拉入开始，电气按钮伸出开始，收到确认，要求重发等。
4.3 通讯功能
通讯协议采用一发必一回的单次对话机制，不论通信发起方是上位机或者单片机，接收方都必须根据情况响应并回复，如果发送方超时未收到回复，会重发上次内容，重发超过3次超时未收到回复，停止发送，默认为通讯失败，本地做出对应响应，例如停机或重置状态。
4.4 信号采集
通过配置PCI1713型采集板卡，设置采样率为1KHz，同时采集4路模拟信号电压數据，包括力表示电压，位移表示电压，断开接点表示电压，接通接点表示电压。电压范围0到5V。设置足够大的数据缓冲区，设置每采集到100个数据触发一次数据满事件，事件引发缓冲区数据存入可以动态扩充容量的ArrayList中，采集全部完成后，将4路数据取出分别放入数组待使用。
4.5 数据处理
按照y=ax+b将传感器检测到的电压值换算成要测试的值，其中y表示要测试的牛顿力值或毫米位移值，x表示电压值，a、b参数是传感器静态校准时换算出来的数据，存储在数据库中，在使用时读取。
转换时，首先对比找出电压所在范围，然后按照本范围对应的a、b参数换算出力值或者位移值。每个范围大小由校准参数时的跨度决定。
4.6 检测结果存储及统计查询
每次检测结果各项的测量值和各项合格判定都可以手动存储在数据库中，如果只测试部分项目，所测量的项目结果中如果不含不合格项目，整体判定为本次测试合格，查询统计结果时，按照型号，月份，合格否统计出列表，也能够查询明细。结果可以导出到Excel，用于打印或编辑。
4.7 传感器参数校准
4.7.1 传感器校验
力校验时，根据数据库内存储的重力加速度和所挂托盘和砝码的质量，自动换算出应该显示的力值。系统通过静态采集1000个点滤波后求均值并换算出对应力值，用来和实际值对比。
位移校验时，先读取起始点位移作为0点，同时将数显卡尺清零，移动一段距离后停止，系统通过静态采集1000个点滤波后求均值并换算出对应位移值，再求出和起始点的相对位移值，用来和数显卡尺显示值对比。
参考文献
[1] Microsoft Corp.Microsoft Visual Studio.NET 2003文档[M/CD].2001.
[2] 铁标TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》
[3] 杜元筹，华淑珍，张辉.解读TB/T3200-2008《铁路道岔密贴检查器》[M].《铁道技术监督》2009年第9期
[4] 翁畅，朱治东，李小标. Visual Basic.NET 网络编程[M].北京：科学出版社，2004.
[5] [美] 达夫著，王海涛，陈宇寒译，.NET Framework 2.0 高级编程[M].北京：清华大学出版社，2007.