1、1编号 密级 北京印刷学院教委面上研究项目申请书项目名称：气液增压式模切机的数字化压力测控技术研究申请人： 赵世英 所在单位： 信息与机电工程学院 申请日期： 填表说明1、填写申请书前，请阅读北京印刷学院科研项目管理办法 。22、以 Word 文档形式录入，用 A4 纸付印一式二份，分别于左侧装订成册，二立项依据1、墙板；2、上平台；3、下平台；4、导向块；5、驱动杆；6、上支撑架；7、气液增压工作缸；8、下支撑架；9、伺服阀；10、12、14、17、节流阀；11、油管； 13、增压缸； 15、预压缸；16、油压柱； 18、第一电磁阀；19、第二电磁阀；20、气管本项目研究的国内外现状及发展趋
2、势；研究的实际意义和理论意义；对学校学科建设和研究队伍建设的作用。项目研究内容和意义本项目是在我校研发的气液增压式模切机实验样机基础上，结合模切工艺压力加工的特点，设计并开发实时在线的数字化模切压力测控系统。借助 LabVIEW 虚拟仪器图形化编程软件，利用现代测试技术，有效直观地对模切机构工作特性参数进行信号采集、分析和控制输出，实现模切压力调节过程尤其是加压过程的数字化、3自动化和可视化。最后通过实验验证，给出常用模切材料的模切压力修正系数。研究成果能够大幅度提高模切压力调节精度、效率和安全性，有效降低生产成本，延长产品使用寿命，推动气液增压式模切设备的数字化、产业化进程。该试验装置经改装
3、可以应用到其他“机电气液”一体化设备中，为传统类型模切机压力测试和技术改造提供技术支撑。1.本项目研究的国内外现状及发展趋势本项目是在我校研发的气液增压式模切机实验样机基础之上，结合模切工艺压力加工的特点，借助 LabVIEW 虚拟仪器图形化编程软件，开发并建成实时在线的数据采集与模切压力测控系统。实现模切压力调节过程尤其是加压过程的数字化、自动化和可视化。传统模切机简介：利用钢刀、钢线排成模板，通过压印版施加一定的压力，将印品（或纸张）轧切成所要求的形状的工艺过程，称为模切压痕。全自动平压平模切机主要用于纸箱、纸盒等印刷品的模切、压痕工艺，是印后加工设备中应用最为广泛的机种之一，它主要由输纸
4、系统、模切施压机构、收纸装置、传动系统、电控及自动排废等部分组成。图 1 为具有自动排废功能的全自动平压平模切机简图。图 1 卧式全自动平压平模切机简图其中模切施压机构是模切机上最主要的机构，其性能的优劣直接影响模切速度和精度。到目前为止，绝大多数型号的模切机仍然是使用机械结构比较复杂的双肘杆机构作为施压机构（如图 2 所示）。由于机械零部件较多，这种机构在实际工作4过程中存在着加工装配难度大、容易磨损、噪声较大等弊端，而且这种机械式的施压机构无法实现模切系统工作压力的数字化控制。图 2 双肘杆机构三维模型气液增压式模切机特点：鉴于上述传统模切机机构原理方面的不足，我校研发了一种新型的气液增压
5、式模切机实验样机，其驱动机构的核心是气液增压系统（气液增压式模切机的结构示意图如图 3 所示）。气液增压缸直接驱动下平台实现上下往复运动，其最大输出压力可达 600KN（约 60 吨） 。气液增压系统有两个显著的优点，第一，预压过程是一个由压缩空气控制的快速过程，这样就能减少模切动平台运动时间，有利于提高模切速度；第二，系统接触模切材料是一个“软到位”过程，传动过程比较平稳，从而使模切上下平台的冲击减小，能够有效地避免系统的振动和噪声。图 3 气液增压式模切机结构示意图气液增压缸是综合利用气动与液压传动优点而设计的，它是一种利用低工作气5压而获得较大输出作用力（约增大 815 倍）的特殊气缸，
6、最大 6Kg 压缩空气驱动，即可达到 1 吨240 吨冲压力，无需液压系统；它既利用了气动的低工作压力及操作方便，又利用了液压传动的平稳性，因而同时具有气动及液压的优点。气液增压缸工作过程主要分为三个阶段：气动的快进行程、气液增力的力行程、气动的返回行程。三阶段工作过程的速度、工作压力的大小与行程在规定范围内均可无级调节和控制；与同吨位气缸或液压系统相比，能耗极低，动作频次高。气液增压系统作为一个执行机构实现往复运动是通过气动系统的控制回路来完成的，系统控制回路如图 4 所示。在本系统中，通过两位三通电磁阀 A、两位五通电磁阀 B 和两位两通电磁阀 C 的控制可以实现对气动系统的回路控制，已经
7、能够实现系统空行程和增压行程的压力与速度的人工调节，但还不能实现调压过程的数字化和自动化，也不能实时记录和处理实验数据。图 4 气液增压系统控制回路模切压力对产品质量的影响： 模切压力的大小是模切机工作性能的一个重要参数，它直接影响着模切压痕质量。根据国标规定，每台平压平模切压痕机都有额定最大工作压力，生产过程中模切机的实际工作压力不能超过额定最大工作压力。模切压力主要来源于两个方面：一是加载过程中钢线对纸板塑性压痕受到的阻力；二是加载中钢刀切透纸板，压在承印台上变形产生的压力。这两个方面的合力便是模切机所受到的总的工作阻力，也就是模切压力。模切压力过小，钢刀不能切6断纸板，压痕也会过浅，纸盒
8、将无法成型；模切压力过大，钢刀容易变形，刀刃变钝，影响模切精度，甚至在下平台上切出很深的刀痕，可能使痕线爆裂，严重影响模压版的使用寿命。所以，理想的模切压力就是调整到在机器实际压力最小的情况下能使各切口的废边刚好分离，这样模切刀不易磨损，成品的切口边干净整齐、易于清废。为了尽可能地以最小的压力来完成模切，需要反复调节模切压力，对生产效率造成很大影响。模切工艺过程中确定模切压力的方法 目前确定模切机实际所需工作压力的方法有两种：理论法和实验法。模切压力的理论计算公式如下：（1）FKA公式（1）中： 为模切所需要的力； 为模切中单位面积剪切应力值； 为A模切分离面的实际面积，可根据模切材料厚度和周
9、长来计算； 为考虑模压过程的K实际条件和各项技术因素影响的系数。公式(1)只能计算模切力，不能计算压痕力，公式中 值与 值的影响因素太多，不易确定具体数值，因此通过公式(1)很难准确K的计算出模切压力。实验法是指首先确定各单位长度上的模切力 的数值，然后再计算模切压力P的大小。可用下式计算。F(2)FKLP式中: 为模切压力； 为模切周边总长（包括切口和压线） ； 为单位长度切P口和压线的模切力， 的值和纸张材料有关； 为考虑实际生产中各种不利因素的K修正系数（一般取 1.2 或 1.3） 。由于材料和工作环境的不同， 和 K 都不是恒定的，只能采用经验值，这就降低了公式（2）的准确性。实际生
10、产中模切压力调节与控制方法 实际生产中模切压力的确定通常由试切法得到。首先通过公式（2）估计一个理论压力值，通过模切机压力调节机械装置进行整体调压（粗调和微调） ，然后通过局部加衬垫的方式进行局部调压。压力调节装置即调节上、下平台之间距离，使压力增大或减小。传统模切机常见的是利用位于机器下部或上部的楔形板来调节模切压力。模切压力的粗调是根据公式（2）计算得到的理论压力值进行加压，初设压力值不要过大，一般将初压设置在理论值的 60%；通过机械式调压装置逐步增压，压力增长率控制在设备最大额定压力的 510；当模切产品模切位置有 2/3 的位7置达到了模切效果要求，粗调就可以结束了。接下来进行整体压
11、力微调，压力增长率控制在设备最大额定压力的 1以内，在 90%左右的钢刀和钢线实现正常模切后，微调结束，即整体调压结束。接下来进入局部调压阶段，直至模切盒型能够正常分离。由于传统模切机压力控制面板中显示的读数不是实际模切压力值，而是额定最大模切压力的百分率，该百分率实际反映的是调压机构行程的大小。但是模切压力与调压机构行程并不是简单线性关系，这就造成加压控制精度较差。该压力调节方法比较耗时、耗力，对操作者的要求很高。如果初压压力过大很容易造成模切版的损坏，如果压力太小需要反复试验才能达到额定值，从而降低了生产效率。模切压力研究现状 国外生产平压平模切机的厂商很多，早在上世纪 60 年代他们就开
12、始将先进的设计理论用于实际产品研发，研发技术以及制造水平远远领先于国内。在当今国际市场上比较有代表性的有瑞士 BOBST 公司、德国 JAGENBERG公司以及西班牙 IBERICA 公司等，其中瑞士博斯特 (BOBST)公司生产的模切机代表了当今世界最高水平，其产品在世界模切机市场上占有很高的份额，成为高端模切机产品的代表。目前我国模切机制造水平还相当落后，模切速度、模切精度、机械系统稳定性等主要技术指标与国外先进产品还存在一定的差距。因此有必要对模切机模切压力进行深入、系统的研究，为新型模切机的研发奠定理论基础，提高模切机科技含量，缩短与国外先进模切机的差距。模切压力直接测量法（离线测量法
13、）由于所测的压力很大，一般的压力传感器很难达到要求。模压版与下平台之间的力并不是均匀分布，一般集中在钢刀、钢线附近。为获得较准确的模切版全幅面压力分布数据，可以采用富士压力测试系统来完成对模切压力的直接测量（离线测量法） 。富士压力测试系统由富士压力测试纸（感压纸） 、EPSON Perfection V300 扫描仪和富士压力图像分析系统三部分组成。富士压力测试纸有两种类型：单片型和双片型。双片型由两层复合而成，分别是带有显色材料的微颗粒层和成色层。而单片型同时拥有这两层。其基本原理是：当压力受压时，微型颗粒破裂，与成色层起反应，红色的斑点就显示在测试纸上，调整微颗粒在不同压力下破裂，就可以
14、获得广泛压力范围的压力值，压力值越大，颜色越深。富士压力测试系统的使用方法如图5 所示：扫描受过压力的富士压力测试纸，使用富士压力图像分析软件 FPD-8010E8对扫描图像进行分析，得出模切压力。图 5 富士压力测试系统使用方法为了测量更加精确，测试纸的幅面最好略大于模压版的幅面。图 6 为测试纸的安装示意图。从图 6 中可以看出：上平台所受到的力就等于模切压力 ，如果测试F纸的幅面小于模压版的幅面，测出的力将小于模切压力 ；测试纸应固定在模压版的背面，如果将测试纸固定在模压版与下平台上表面之间，测试纸很有可能被钢刀切断。按照图 4-3 所示安装测试纸，装上模压版，上纸完毕后开机并点动运行。
15、通过模切机的机械调压装置进行调压，即调节上、下平台之间的距离使压力增大或减小。扫描受过压力的测试纸，使用图像分析软件 FPD-8010E 对扫描图像进行分析，得到模切压力（密度）分布图和模切压力数据表。通过分析可知：模切压力并不是均匀分布的，一般来说，刀线以及痕线附近会有应力集中，空白区域受力相对较小，刀线以及痕线越密集，上平台相应的部位受力越大。图 6 模切施压机构中的感压纸安装示意图上述直接测试方案操作简单，能够比较准确的测量出模切压力的大小，但是该方法只能测出模切过程中的最大压力值，不能实现对模切压力调整过程的动态测量和动态显示。因此，这种直接测试方法的应用有一定的局限性。模切压力间接测
16、量法（在线测量法）随着现代机械测试技术的不断发展，国内9一些科研机构开始尝试将先进测试技术运用到模切压力检测方面，并取得了一定的成果。西安理工大学通过对墙板进行有限元分析得出模切压力与墙板变形之间的函数关系，然后通过测量墙板变形量，间接实现对模切压力的在线测试；天津长荣印刷设备股份有限公司最新推出的 MK1060MF 型平压平自动清废模切机设有压力过载保护单元，该单元采用进口压力传感器检测墙板变形，当超过最大压力时立即报警，提高了机器安全性。令人遗憾的是，上述压力测试方法并未在企业中得到广泛应用，因为它存在很多弊端：第一，墙板变形除了受模切压力影响外，还受墙板材料、结构尺寸、联接方式等因素影响
17、，此外，通过有限元分析得出的函数关系式与实际是有差别的，因此墙板变形量与模切压力之间的函数关系式很难确定；第二，在模切压力的作用下，墙板虽然发生变形，但是变形量很小，并且模切机在工作过程中会产生振动，因此很难实现对墙板变形量的精确测量；第三，由于所测模切压力很大，墙板变形量很小，国产压力传感器或位移传感器很难达到要求，一般需要从国外进口，价格比较昂贵；第四，测试结果的精确度无法评估。数字化模切压力测控系统特点 综上所述，目前围绕模切压力已进行了很多研究，取得了不少成果，但是就目前的研究和应用现状来看，还没有实现对模切机工作压力的数字化精确控制。为了实现对模切压力的在线实时动态测试，本项目在气液
18、增压式模切样机试验平台上，基于虚拟仪器技术开发一种新型模切压力测控系统。所谓虚拟仪器，是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/0 接口设备完成信号的采集、处理与控制，从而完成各种测控功能的一种计算机仪器系统。虚拟仪器概念是由美国国家仪器公司(National Instruments)，即 NI 公司于 1986年提出的。虚拟仪器实质上是一种创新的仪器设计思想，而非
19、一种具体的仪器。虚拟仪器可以有各种各样的形式，完全取决于实际的物理系统和构成仪器数据采集单元的硬件类型。虚拟仪器由测控仪器硬件平台和应用软件两大部分构成。其中硬件的主要功能是获得真实世界中的被测信号，而软件的作用是控制实现数据采集、分10析、处理、显示，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。从构成和功能上来说，虚拟仪器就是利用现有的计算机，配上相应的硬件和专用软件，从而形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器；从使用上说，虚拟仪器利用强大的图形化开发环境，建立直观、灵活、快捷的虚拟仪器面板(即软面板 )，可以有效地提高仪器的使用效率。虚拟仪器是当前测控领域的
20、技术热点，它代表了未来虚拟仪器技术的发展方向。而 LabVIEW 是世界上最优秀的虚拟仪器软件开发平台。NI 公司于 1986 年 10 月正式推出了 LabVIEW1.0 版，产品命名来自 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench(实验室虚拟仪器工程平台 )的首字母组合。使用 LabVIEW 开发虚拟仪器最大的优势在于能够极大的提高系统开发的效率。据统计，使用 LabVIEW 开发虚拟仪器比使用基于文本语言的开发效率可以提高 1015 倍，程序的执行速度却几乎不受影响；同时在信号处理等方面的强大功能也是组态软件所不能比拟的。“软件
21、就是仪器”的思想反映了虚拟仪器系统在功能开发上对软件的依赖，因此软件的开发是虚拟仪器开发的核心内容。LabVIEW 提供了一种全新的程序编写方法，编程的过程即为“虚拟仪器”的软件对象进行图形化组合的操作过程。利用LabVIEW 可通过交互式的图形前面板进行系统控制和结果显示，通过组合所需的框图模块来指定各种功能，这样构成的系统能够对上千种设备进行数据采集。完成数据采集后，可利用 LabVIEW 功能强大的数据分析程序，得到所需的测控结果。由于 LabVIEW 程序语言具有友好的界面、高效的编程 , 因而在测控等领域得到了广泛应用。虚拟仪器的特点可以概括为以下四个方面：（1）丰富和增强了传统仪器
22、的功能 充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布能力，使得系统的组建变得更加灵活和简单，可以轻松地获得强大的测试系统。（2）突出软件即仪器的新概念 仪器的很多功能都是由软件来实现的，用户可以根据需要编制相应的功能。（3）仪器由用户自己定义 用户拥有极大的空间来开发自己的测试系统，不受厂家设定的限制。（4）便于构建复杂的测试系统，经济性好 虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用，又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、11监控与故障诊断。此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器代替基于硬件体系结构的传统仪器，可以大大节约仪器购买和维护费用。虚拟仪器的崛起是测试仪器技术的一次“革命
23、”，是仪器领域的一个新的里程碑，它使现代测控系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强。无论是测量、测试、计量或是工业过程控制和分析处理，还是涉及其它更为广泛的测控领域，选用虚拟仪器都是理想的解决方案。虚拟仪器技术在发达国家的应用已非常普及,而我国发展还比较缓慢。随着电子技术、计算机技术、网络技术等相关技术的发展，虚拟仪器最终将会取代大量的传统仪器,成为测量、分析处理、控制等仪器的核心技术。本项目基于 LabVIEW 虚拟仪器的数据采集系统，能够实时地采集由压力传感器、信号调理电路处理后并进行 A/D 转换的数字信号。对获取的数字信号进行存储和传输，并传送至 PC 机。同时，系统通过实时控制器控制气
24、液增压系统压力伺服阀，从而依据设定值自动调节模切压力，实现闭环控制。2. 研究的实际意义和理论意义作为模切机工作性能的一个重要指标，模切压力与工作速度、工作载荷、使用寿命等有着非常重要的关系。本项目在气液增压式模切样机试验平台基础之上，综合并总结前期数字化驱动技术（校级重点项目）和“机械气液”系统联合仿真（校级一般项目）的研究成果，设计开发实时在线的数据采集与模切压力测控系统。借助虚拟仪器 LabVIEW 图形化编程软件，利用现代测试技术，有效直观地对模切施压机构动态特性参数进行信号采集、信号监测、参数设置等处理；实现模切压力调节过程尤其是加压过程的数字化、自动化和可视化。最后通过实验验证，给
25、出常用模切材料的模切压力修正系数，建立不同加工材料的修正系数对模切加工新产品有很大的帮助，可以准确的判断出模切所需的初压力。与传统的模切压力检测方法相比较，本项目所研究的测控系统具有检测快捷、可靠，检测结果准确，劳动强度低，可有效测控模切压力，提高新产品模切压力设置效率。研究成果能够填补我校在模切机压力数字化测控技术研究方面的空白，大幅度提高模切压力调节精度、效率和安全性，有效降低生产成本，节约实验材料，延长产品使用寿命、增加产品科技含量，推动气液增压式模切设备的数字化、产业化进程。该试验装置经改装可以应用到其他“机电气液”一体化设备中，也可以为传统类型的模切机调压过程提供技术支撑。12本测控
26、系统应用基于软件体系结构的虚拟仪器代替基于硬件体系结构的传统仪器，可以大大节约仪器购买和维护费用。虚拟仪器利用强大的图形化开发环境，建立直观、灵活、快捷的虚拟仪器面板(即软面板)，可以有效地提高仪器的使用效率。3.对学校学科建设和研究队伍建设的作用本项目数字化、自动化模切压力控制方法的研究思路符合国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020） 中“积极发展绿色装备”的发展要求。项目组成员是我校机械优化与仿真技术 、 印刷装备设计 、 液压与气压传动 、 机械设备控制技术 、 机械创新设计等课程组成员，通过本研究项目，可以为以上课程提供来自本行业生产一线的教学素材与资源，密切教学与实践应
27、用的关系，符合学以致用、加强实践的高等教育改革方向；同时也为我校机械专业本科阶段“数字化先进制造技术”和机械电子工程专业研究生阶段“印刷装备检测与故障诊断”等人才培养方向提供理论支撑和实践平台。我院现有“机械工程”一级学科，气液增压式模切机数字化压力测控系统的研究，紧密贴合“机械电子工程”和“机械设计及理论”等二级学科中的“机电一体化” 、 “数字化虚拟样机技术” 、 “印刷机械检测与故障诊断” 、 “印刷包装机械设计” 、“印刷机械系统动力学及仿真” 、 “现代设计理论及方法”等专业方向，有助于本专业研究生、本科生的培养。项目组成员通过本项目的工作，在现有知识结构的基础上，可以补充和丰富数字
28、化控制系统和虚拟仪器开发等专业知识，增强数字化制造和印刷装备检测方向教师队伍的学术厚度，进一步提升科研与教学水平。13三.研究内容项目研究的基本内容，其中的突破和创新点1.研究的基本内容： (1)气液增压式模切机的压力测控系统硬件平台设计和元器件选型。包括模切压力检测系统硬件部分的设计，开发以微处理器为核心的数据采集系统，能够实时地采集由压力传感器、信号调理电路处理后并进行 A/D 转换的数字信号。对获取的数字信号进行存储和传输，并传送至 PC 机进行数据分析和处理。同时，系统通过实时控制器控制气液增压系统的压力伺服阀，实现模切压力的数字化调节，构成闭环控制硬件系统。（2）压力测控系统软件部分
29、和测试界面的开发和关键技术研究。采用模块化方法设计测试系统软件部分，研究基于虚拟仪器 Labview 的测试界面的开发。通过LabVIEW界面快速整定控制参数，得出系统响应曲线，完成压力控制系统静态和动态特性标定。建立气液增压系统压力（间接测试法）与实际模切工作压力（直接测试法）函数映射关系的数学模型，确定模切压力控制算法。实现对模切工艺施压过程的压力检测和压力控制、显示、保存，控制参数设置等功能。该系统主要完成输出信号的编辑，信号输入输出的控制，波形显示，信号存储，信号分析及再现。（3)模切压力测控系统的实验验证在气液增压式模切实验样机上对压力测控系统工作过程进行实验研究，检验压力测控系统能
30、否达到预期的目标，确定压力测控系统的最佳工作参数，检验前期建立的压力测控系统理论模型和仿真研究是否正确。根据实验效果对模切压力控制算法进行修正。（4）实验数据分析，总结该样机模切版对常用模切材料的压力修正系数。修正系数是一个可变值，主要用来弥补不同材料之间的差异和模切版加工精度之间的误差。通过对同一材料进行压力测试的数据和对应的模切效果进行反复试验和分析，可以更为准确地确定该材料的修正系数。这样就能够在新产品模切时，更合理地设置模切所需的初压力，使其接近实际所需压力值。（5）分析实验效果并对数字化模切压力测控系统做出评价和结论。2.突破与创新点：14（1）与传统的模切压力检测方法相比较，本项目
31、所研究的测控系统具有检测快捷、可靠，检测结果准确，劳动强度低，可有效测控模切压力，提高新产品模切压力设置效率。维持较低的实验成本和较高的实验效率，实现节能降耗、减少环境污染的绿色实验目标。（2）项目研究成果将大幅度提高模切压力调节精度和效率，有效降低生产成本，延长产品使用寿命、增加产品科技含量，推动气液增压式模切设备的数字化、产业化进程。（3）本项目是国内首次将虚拟仪器开发技术应用于模切压力测控领域，研究成果能够填补我校在模切机压力数字化测控技术研究方面的空白。（4）本项目也是国内首次在模切压力控制领域采用直接测试与间接测试相结合，进行闭环控制方式的研究和实践。（5）本测控系统应用基于软件体系
32、结构的虚拟仪器代替基于硬件体系结构的传统仪器，可以大大节约仪器购买和维护费用。使模切压力控制变得更加容易操作和实施，确保了模切过程安全稳定的生产，使模切压力控制技术登上了一个新台阶。15四.研究方案研究的思路和方法，采用的技术路线及研究关键；工作计划及进度；1. 研究的思路和方法，采用的技术路线及研究关键项目研究的技术路线见图7，模切压力测控系统结构图见图8：气 液增压式模切机的压力测控系统硬件平台设计基于 L a b V I E W 虚拟仪器开发压力测控软件模切压力试验验证 ； 实验数据记录与分析系统特性标定平台 压力测试平台压力控制平台位移标定位移传感器模切压力控制算法实时控制器图 7 项
33、目研究技术路线图压力传感器数据采集卡压力伺服阀压力标定模切压力数字化测控效果评价与结论控制模型参数修正计算机气液增压式模切机数据采集卡压力实时控制器压力伺服阀放大器放大及滤波压力传感器位移传感器图 8 模切压力测控系统结构图16（1）首先进行气液增压式模切机的压力测控系统的硬件平台设计。该硬件平台包括模切压力检测平台和模切压力控制平台两部分。压力检测平台主要包括气液增压系统压力传感器，模切机构压力、位移传感器和数据采集装置；压力控制平台主要包括压力实时控制器和压力伺服阀。数据采集系统能够实时采集测试数字信号，并传送至PC机。同时，通过实时控制器对模切压力进行数字化调节，构成闭环控制硬件系统。（
34、2）其次基于LabVIEW虚拟仪器开发压力测控软件和操作界面。通过 LabVIEW 界面快速整定控制参数，得出系统响应曲线，完成压力控制系统静态和动态特性标定。建立气液增压系统压力与实际模切工作压力函数映射关系的数学模型，确定模切压力控制算法。LabVIEW 设计的应用程序分为前面板和程序框图两个部分。前面板是用户接口，用于向程序中输入各种控制参数，并以数字或图形等各种方式输出测试结果。LabVIEW 有很丰富的控件库，其中包括传统仪器面板上的开关、旋钮、表头以及示波器等仪表面板部件。在进行压力测量时，必须对压力测量装置定期进行静态和动态标定，从而得到输出与输入之间的静态和动态关系。测控系统应
35、该满足如下要求:实现对模切压力的计算机测控和数据处理；人机界面完善友好，实现操作界面图形化；动态显示模切压力一气液系统压力关系曲线、模切机构动态特性曲线；实现必要的数据处理，测试结果的显示与存储，及其打印输出。（3)模切压力测控系统的实验验证在气液增压式模切实验样机上对压力测控系统工作过程进行实验研究，检验压力测控系统能否达到预期的目标，确定压力测控系统的最佳工作参数，检验前期建立的压力测控系统理论模型和仿真研究是否正确。根据实验效果对模切压力控制算法进行修正。（4）分析实验数据，总结该样机模切版对常用模切材料的压力修正系数。（5）依据实验效果并对数字化模切压力测控系统做出评价和结论。2.工作
36、计划及进度：(1)2013.12013.3 ，技术资料和产品信息调研，制订气液增压式模切压力数字化测控系统的总体规划和研发方案。(2)2013.42013.8，数字化压力测控系统硬件平台设计和元器件选型。(3)2013.92013.12，压力测控系统软件部分和测试界面的开发和关键技术研究。(4)2014.12014.5，压力测控系统的实验验证。检验压力测控系统能否达到预期的目标，确定压力测控系统的最佳工作参数，根据实验效果对模切压力控制算法进行修正。(5)2014.62014.8 ，实验数据分析并总结该样机模切版对常用模切材料的压力修正系数。17(6)2014.92014.10，分析实验效果并
37、对数字化模切压力测控系统做出评价和结论。(7) 2014.112014.12，发表研究成果相关的学术论文，申请专利，完成项目结题报告，验收结题。六.成果形式研究的具体成果形式1、项目研究报告；2、申请与本项目研究内容相关的专利 2 件及以上（项目结题前公开、4 年内授权），其中发明 1 件以上，并发表核心期刊或检索会议论文 3 篇以上；3、样机及技术指标：装备数字化压力测控系统的气液增压式模切机试验样机一台。测控系统可以满足如下要求:（1）实现计算机测控和数据处理；（2）人机界面完善友好，实现操作界面图形化；（3）动态显示模切压力一气液系统压力关系曲线、模切机构动态特性曲线；（4）实现必要的数
38、据处理，测试结果的显示与存储，及其打印输出。（5）模切压力测量范围是:10600kN，最小读数 10kN。（6）其测量精度包括两个指标：示值相对误差:士 2%；示值相对变动度:2kN；4、其它：基于虚拟仪器 Labview 平台开发的测控软件 1 套。5、人才培养：培养研究生 3 人。6、成果转化方式为模切设备生产企业提供模切机构的压力测试和技术改造方案，通过试验结果的分析给出常用模切材料的压力修正系数表。为企业研发气液增压式新型模切机提供技术支持和专利技术。7、预期效益项目研究成果可以大幅度提高模切压力调节精度、效率和安全性，有效降低生产成本，节约实验材料，延长产品使用寿命、增加产品科技含量，推动气液增压式18模切设备的数字化、产业化进程。本测控系统应用基于软件体系结构的虚拟仪器代替基于硬件体系结构的传统仪器，可以大大节约仪器购买和维护费用。该试验装置经改装可以应用到其他“机电气液”一体化设备中，为传统类型模切机压力测试和技术改造提供技术支撑。
