輪椅靜態強度測試系統的研制

摘 要：介紹了一種輪椅靜態強度測試系統，主要討論了系統主要組成、系統工作原理、設計實施方式及測試加載控制系統，相對于目前一般的輪椅車靜態強度測試方法，該輪椅靜態強度測試系統克服現有技術的缺陷，能夠對輪椅扶手、腳踏、手把同時進行測試，并且能夠調節加壓力的大小，創新采用PLC控制和德國FESTO氣缸，以及日本SMC數控比例閥和高精度力傳感器與放大器配合，從而實現高精度的力值抓取，提高了測試精度及其工作效率，填補了國內輪椅靜態強度測試系統的空白。

關鍵詞：輪椅 靜態強度 PLC 傳感器

中圖分類號：TH789 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0019-02

目前，輪椅車投放到市場之前均需要對相關性能進行檢測，依據GB/T 12996-2012、GB /T 13800-2009、GB/T 18029.8-2008及國際標準ISO 7176：8-1998 規定及要求，輪椅車的靜態強度是其必須要檢測的關鍵性能指標之一。傳統都是通過肉眼觀察輪椅車車輪輪輞、連接軸等是否發生明顯的變形、破壞等，如果車輪輪輞輕微變形的話，肉眼很難看出來，從而容易做出錯誤的判斷。該文設計的檢測系統滿足輪椅車靜態強度檢測要求，開發的這套設備填補了國內類似設備的空白，也克服了國外同類產品的不利因素。

1 輪椅靜態強度測試系統設計

（1）系統主要組成。輪椅靜態強度測試系統包括拉脫控制氣缸、加壓控制氣缸、輪椅平臺夾持氣缸、壓力加載傳感器、模數轉換器、PLC控制器、比例閥、電氣控制閥、輪椅平臺電氣控制閥。輪椅扶手壓力傳感器和腳踏壓力傳感器的信號輸出端分別連接放大器后連接至模數轉換器的信號輸入端上，模數轉換器的信號輸出端與PLC控制器的信號輸入端連接。

為了對加壓時間進行調節，采用了PLC控制器的信號輸入端上連接有觸摸顯示屏以便向觸摸顯示屏中輸入控制命令并將其傳遞給PLC控制器。此外，設置PLC控制器的信號輸入端上連接有磁環開關。

（2）系統工作原理。輪椅扶手、腳踏、手把壓力傳感器能夠感測輪椅扶手、腳踏的加壓力大小，并通過相對應的放大器將信號放大傳給模數轉換器，將模擬信號轉換數字信號傳入PLC控制器，PLC控制器再將控制信號傳遞給獨立對應的電氣控制閥開啟氣缸，并將加壓控制量信號傳給數模轉換器后再傳遞給比例閥。通過調節比例閥的電壓大小，從而調節加壓氣缸2、4、7的氣量的大小，實現測試時的精確力值。

該輪椅靜壓試驗機采用先進的控制系統，全閉環控制，傳感器采用高精度感應元件，電氣控制閥采用SMC精密伺服控制閥，該測試系統實現對輪椅全方面檢測，不需要重復拆裝輪椅，通過觸摸顯示屏設定測試方式，可以對輪椅進行扶手-腳踏-手把等拉壓性測試，能在同一臺測試儀器上進行輪椅多項測試要求，提高了測試精度及工作效率。

2 系統設計實施方式

依照GB/T 12996-2012、GB/T 13800-2009、GB/T 18029.8-2008及國際標準ISO 7176.8-1998標準技術要求，輪椅靜態強度測試系統設計實施方式如下：

（1）輪椅車靜態強度測試系統采用PLC控制加載氣缸、數控比例閥和高精度力傳感器與放大器配合，從而實現高精度的力值抓取。

（2）測試系統采用6個組合氣缸，以滿足輪椅車不同位置的不同測試項目的需求；在控制柜的觸摸屏上，設計用戶可自行選配任意兩組氣缸工作模式，同時也可對任意一個單獨的氣缸進行力值設定。

（3）測量數據通過力傳感器輸出模擬信號傳送給信號放大器，放大器將信息放大之后傳送給PLC，PLC通過智能演算之后將最終結果展示給用戶。

如圖2所示，PLC控制器的信號輸入端上連接有觸摸顯示屏以便向觸摸顯示屏中輸入控制命令并將其傳遞給PLC控制器，并且設置PLC控制器的信號輸入端上連接有磁環開關；模數轉換器采用FBS-6AD轉換模塊，數模轉換器采用FBS-4DA轉換模塊，PLC控制器采用 FBS-40MCR2模塊。

3 測試加載控制系統

如圖3所示，通過相對應的放大器將信號放大傳給模數轉換器實現壓力傳感器能夠感知壓力大小，將模擬信號轉換數字信號傳入PLC控制器，PLC控制器再將控制信號傳遞給相對應的電氣控制閥開啟氣缸，并將加壓控制量信號傳給數模轉換器后再傳遞給比例閥，調節加壓氣缸的氣量大小以達到精確力值控制。

4 結語

輪椅車“靜態強度試驗”是輪椅車一個重要的安全技術指標，涉及使用者的人身安全評估。目前，國內還沒有開發出符合標準的成套檢測儀器設備，該測試系統的成功研制將大大提高質監部門和企業進行試驗的工作效率，實現試驗過程的精確性和穩定性，在檢測方法上與國際接軌，以滿足不同客戶的需要。

該文創新點：相對于目前一般的輪椅車靜態強度測試方法，該輪椅靜態強度測試系統克服現有技術的缺陷，能夠對輪椅扶手、腳踏、手把同時進行測試，并且能夠調節加壓力的大小，設置PLC控制器的信號輸入端上連接觸摸顯示屏，以向觸摸顯示屏中輸入控制命令并將其傳遞給PLC控制器，能夠自動控制加載；并且設置PLC控制器的信號輸入端上連接有磁環開關。該測試系統動化程度高，操作性強，維護方便，提高了測試精度及工作效率。

項目經濟效益：50萬元。

參考文獻

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