КонтроллВахенд а Техника (КВТ) ОЮ
Эксклюзивный представитель
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Германия
Филиал в г.Москве
+7 (495) 369-94-46
+7 (495) 369-94-46


home sitemap email

Многоканальная распределенная измерительная система для выполнения ресурсных испытаний конструкций самолетов

13.09.2017

Многоканальная распределенная измерительная система для выполнения ресурсных испытаний конструкций самолетов


Отрасль.jpg




1. Краткое описание задачи:

Оснащение и пуско-наладка многоканальной распределенной измерительной системы для выполнения ресурсных испытаний конструкций самолетов.

Основные тех. требования:

  • обеспечение возможности проведения ресурсных испытаний в различных точках конструкций, которые могут быть распределены по всей конструкции самолета;
  • многоканальный измерительный комплекс должен быть компактной системой измерения;
  • необходимо измерение сигналов с тензорезисторов по схемам включения «полный мост», «полумост», «четверть моста»;
  • измерение напряжений (U ± 10 В);
  • частота дискретизации не менее 500 Гц на канал при многоканальном режиме (до 2000 каналов), до 5 кГц - при малоканальном режиме (не более 16 каналов);
  • расстояние от аппаратной до распределительной коробки не более 300 м;
  • возможность синхронизации сигналов от распределенной системы измерения по времени с измеренными сигналами от измерительного усилителя MGCplus (256 каналов);
  • точность синхронизации времени сигналов с MGCplus и измерительных моделей распределенной системы не менее 1 мс;
  • возможность расширения измерительной системы до 2000 измерительных каналов;
  • запись данных измерений в объеме 2000 каналов с частотой выборки данных до 50 Гц в круглосуточном режиме записи в течение 300 дней в году в течение 5 лет.
Рис 1.jpg
Рис. 1 Ресурсные испытания самолета


2. Метод измерений:

Сущность ресурсных испытаний (рис. 1) заключается в воспроизведении в лаборатории внешних воздействий, соответствующих условиям типовой эксплуатации планёра летательного аппарата, включая циклические нагружения и функционирование элементов конструкции летательного аппарата.

Параллельно нагружению элементов конструкции проводятся измерения во всех требуемых точках для дальнейших расчетов и подтверждения правильности проектирования конструкции под заданные нагрузки.

В связи с многоканальностью требуемой системы для сокращения длин кабелей, а также упрощения монтажа системы в подобных испытаниях рекомендуется использование распределенных вместо централизованных измерительных систем (рис. 2), благодаря которым сам вторичный измерительный преобразователь можно располагать непосредственно рядом с измерительными точками. Все данные должны быть сохранены на жесткий диск ПК для проведения дальнейшего анализа и составления отчета о проведенных испытаниях.

Рис 2.jpg
Рис. 2 Сравнение централизованной и распределенной измерительных систем

3. Измеряемые величины:

1. Деформации (мкм/м)

Диапазон измеряемых нагрузок при испытаниях зависит от типов элементов испытуемых образцов.

2. Сила (Н)

Диапазон измеряемых нагрузок при испытаниях зависит от типов элементов испытуемых образцов.

3. Температура (⁰C)

4. Решение задачи:

Для выполнения измерений и дальнейшего анализа данных было выбрано оборудование и программное обеспечение CatmanEnterprise компании HBM.

Таким образом, исходя из заданных технических параметров, была реализована следующая конфигурация измерительной системы, изображенная на рис. 3:

Рис 3.jpg
Рис. 3 Функциональная схема распределенной измерительной системы для проведения ресурсных испытаний самолетов


4.1. Комплектация измерительной системы на базе оборудования HBM:

LY-Series-Preview.jpg

Фольговые тензорезисторы для экспериментального анализа напряженно-деформированных состояний испытуемых объектов

for-u10s-250kn-grouped-teaser.jpg

Датчики силоизмерительные серии U

Диапазон ном.нагрузок от 1,25 к·Н до 2,5М·Н

Класс точности от 0,2 до 0,5

for_c6a5mn_c6a500kni_teaser.jpg

Датчики силоизмерительные серии C

Диапазон ном.нагрузок от 200 к·Н до 5М·Н

Класс точности от 0,5 до 0,8

daq-mx1615b-teaser.jpg

16-ти канальный измерительный модуль MX1615 серии QuantumX для подключения тензометрических датчиков

daq-mx1601b-teaser.jpg

16-ти канальный измерительный модуль MX1601 серии QuantumX для измерения сигналов напряжения

daq-cx27b-teaser.jpg

Интерфейсный модуль CX27 EtherCAT/Ethernet серии QuantumX

catman_monitor_teaser.jpg

Специализированное клиент-серверное программное обеспечение CatmanEnterprise для обработки и анализа данных в многоканальных измерительных системах

Многоканальная распределенная измерительная система на основе модулей серии QuantumX производства компании HBM состоит из измерительных модулей, интерфейсных модулей, распределительного шкафа, сервера данных, 2-х автоматизированных рабочих мест операторов (АРМ), коммуникационных кабелей, проводов питания и принадлежностей для крепления модулей QuantumX.

Состав многоканальной распределенной измерительной системы:

  • MX1615 – 16-ти канальный модуль для измерения тензометрических сигналов
  • MX1601 – 16-ти канальный модуль для измерения сигналов напряжения ±10 В
  • Провода с разъемами для подключения питания
  • Интерфейсные провода для соединения измерительных и интерфейсных модулей между собой по шине FireWire
  • Принадлежности для крепления модулей CASECLIP и CASEFIT
  • Интерфейсные модули CX27 с шиной FireWire для подключения к измерительным модулям и с шиной Ethernet для передачи измеренных данных и синхронизации по NTP.
  • Распределительный шкаф в сборе в составе:
  • Шкаф, 760x760x210mm на роликах для размещения блока питания и промышленного Ethernet- коммутатора
  • Источник питания для питания измерительных и интерфейсных модулей QuantumX
  • Коммутатор Ethernet для подключения к интерфейсным модулям CX27 по шине Ethernet
  • Клеммы для подключения проводов питания
  • Провода для подключения питания измерительных и интерфейсных модулей
  • Сервер в стоечном исполнении c установленным программным обеспечение CatmanEnterprise с лицензией сервера для настройки измерительных и интерфейсных модулей, записи и хранения измеренных значений сигналов
  • ЦМО Шкаф телеком. напольный 18U (600x600) для сервера, коммутатора и источника бесперебойного питания
  • Коммутатор для подключения сервера данных, АРМ, коммутатора измерительных модулей
  • Источник бесперебойного питания для питания сервера, коммутатора
  • Коммутационные Ethernet кабели
  • АРМ оператора с установленным программным обеспечением СatmanEnterprise с лицензией клиента для настройки измерительных и интерфейсных модулей, для отображения измеренных значений сигналов.

Измерительные модули MX1615, MX1601 и интерфейсный модуль CX27 соединяются между собой коммуникационными кабелями FireWire. Соединенные таким образом модули образуют распределенную сеть FireWire.

Образованная сеть FireWire обеспечивает передачу измеренных данных, сигналов синхронизации и управляющих сигналов для настройки модулей, а также обеспечивает электрическое питание модулей между собой. Соединенные по FireWire измерительные модули и интерфейсный модуль образуют распределенную измерительную подсистему. Возможно создание нескольких измерительных подсистем.

Для подключения каждой такой подсистемы к блоку питания на специальные монтажные кронштейны CASEFIT были смонтированы соединительные элементы на DIN-рейку (рис. 4).

Рис 4-1.jpegРис 4-2.jpg


Рис. 4 Организация питания подсистемы QuantumX

Модули измерительной подсистемы «компонуются» с помощью специальных соединительных устройств CASECLIP и через модуль CX27 с помощью кабеля Ethernet подключается к коммутатору распределительного шкафа (рис. 5).

Рис 5.jpeg
Рис. 5 Распределительный шкаф


Коммутатор распределительного шкафа соединяется кабелем с коммутатором серверной стойки (рис. 6). К коммутатору серверной стойки подключаются сервер с установленным программным обеспечением CatmanEnterprise (MD Server, MC Setup, MD Explorer) и АРМ операторов c установленным программным обеспечением CatmanEnterprise (MD Client).

Рис 6.jpg
Рис. 6 Серверная стойка


От блока питания распределительного шкафа с помощью соединительных проводов с клеммами (рис. 7) подается питание 24В на измерительные модули.

Рис 7-1.jpegРис 7-2.jpeg


Рис. 7 Соединительные провода питания между подсистемами и для подведения к модулям

Соединенные между собой измерительные, интерфейсные модули, коммутаторы, сервер, АРМ образуют многоканальную измерительную систему.

4.2. Автоматизация испытаний с помощью программного обеспечения catmanEnterprise:

Все дальнейшие действия по работе с измерительной системой выполняются с помощью клиент-серверного ПО CatmanEnterprise.

Настройка измерительных каналов выполняется на сервере с помощью предустановленной программы MC Setup. Сначала выполняется сканирование и поиск подключенных усилителей путем задания диапазона IP-адресов (рис. 8)

Рис 8.jpg
Рис. 8 Список подключенных модулей QuantumX в программе MC Setup


Теперь можно осуществлять настройку измерительных каналов (рис. 9).

Специально адаптированное под многоканальные измерительные системы ПО CatmanEnterprise обладает множеством удобных функций, в частности, разделение всех каналов по группам, причем одни и те же каналы могут входить одновременно в разные группы. Данная функция существенно упрощает поиск требуемого канала и изменение настроек как одного канала, так и группы каналов в целом. Также возможно импортирование настроек измерительных каналов из файлов формата MS Excel или, как более привычный вариант, можно воспользоваться встроенной базой данных датчиков, в которой можно пользоваться как стандартными включенными производителем датчиками, так и создавать, и настраивать свои измерительные устройства.

Рис 9.jpg
Рис. 9 Список измерительных каналов в программе MC Setup


После осуществления настройки измерительных каналов (калибровки, настройки фильтров ит.д.), создания необходимых математических каналов (рис. 10) можно переходить к настройке параметров испытаний (рис. 11): визуализационных полей, параметров сохранения измерительных данных, частоты дискретизации каналов, настроек триггеров записи и т.д.

Рис 9.jpg
Рис. 10 Создание математического канала расчета тензорозетки
Рис 10.jpg
Рис. 11 Окно визуализации испытаний на серверном ПК (ПО MD Server)


Если все необходимые настройки выполнены, можно запускать программу испытаний.

На АРМ компьютерах установлено ПО MD Client, позволяющее в любой момент подключаться к процессу испытаний, наблюдать и анализировать данные по требуемым измерительным каналам.

Визуализационный рабочий стол АРМ ПК также необходимо предварительно настроить (рис. 12).

Рис 12.jpg
Рис. 12 Окно отображения процесса испытаний клиентского ПК (ПО MD Client)


После окончания измерений данные, записанные в настроенные ранее файлы, можно просмотреть с помощью программы MD Explorer (рис. 13) в табличной и графической формах.

Рис 13.jpg
Рис. 13 Окно ПО MD Explorer для просмотра измерительных данных


Продолжение описания проекта читайте в прилагаемом pdf - 
Ресурсные испытания конструкций летательных аппаратов.pdf