专利名称：购物袋综合力学性能的测试仪器及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种测试仪器，具体地涉及一种购物袋综合力学性能的测试仪器，以及其测试方法。
背景技术：
超市或商场的购物袋种类五花八门，常见的由聚乙烯、纸、棉花、聚丙烯、黄麻、尼龙等材料制作而成。加工技术也各有千秋，如无纺技术，机织技术、塑料或纸袋处理、针织技术等。但消费者最关心的还是购物袋能够使用的次数以及能承受多重的商品。这里的讨论仅限于一般超市用于装食品杂货的购物袋。对于这种购物袋期望最大的基本 属性有a)能够重复使用多少次；b)能够承受多大的重物；c)能否耐冲击力。这三者是购物袋的应该具备的基本性能，它们决定了购物袋的使用寿命。从另一角度而言，使用寿命越长表明购物袋的生态环保的综合特性越好。如今，3R的呼吁已传遍全球，这里的3R指的是重复利用，循环使用和减少污染(Reuse, Recycle and Reduce)。这三个术语中，重复利用同时包含了购物袋生态环保性能和功用性能两层涵义。如果购物袋由于本身的附加功能而能够多次被重复利用，那么就可以避免或延缓消耗资源去制造另一只袋子，同时可以防止袋子提前被回收或者进入垃圾堆，从而减少生态�：Γ饩吞逑至嘶繁Ｐб�。因此，可以这么认为，这些力学性能中的可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力都可间接决定着购物袋的环保性能。其中，可重复利用性是评价购物袋的生态环保性能和功用性能是否兼备的最主要指标之一，但要体现购物袋的生态环保特性及功用性还应包括评测其重物承载能力以及耐冲击能力。尽管针对塑料购物袋的力学性能的测试已有在如GB/T21661-2008、GB/T21662-2008的国家标准中提及的提吊试验，以及针对塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法的GB/T9639. 1-2008中有关自由落镖法的介绍，并且也存在如提袋疲劳试验机这样的测试购物袋力学性能的仪器。然而现有的测试仪器仅能针对某一项指标进行测试。若干项性能指标则需要分别在不同的仪器上进行，既存在测试时间、成本、人力上的浪费，又可能因仪器差别而影响测试的准确性。并且分别的测试不能实现对购物袋的生态环保特性进行综合评价。因此，迫切需要一种可以对可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力这三项指标进行量化评价的仪器，进而综合评价购物袋的生态环保特性。发明这么一种仪器刻不容缓，不仅将为制造商和消费者解决难题，同时也走在了整个社会中环保的前沿。
发明内容
本发明要解决的技术问题即，针对现有测试仪器不能综合测试购物袋的多项力学性能指标的缺陷，提供一种可以测试评价购物袋的可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力这三项指标，进而综合评价购物袋的生态环保特性的测试仪器，以及测试购物袋综合力学性能的方法。
为此,本发明一方面提供一种购物袋力学性能的测试仪器，包括机壳，所述机壳内设有包括立柱和底盘的框架，以及安装在所述框架上的购物袋悬挂运动机构，用于悬挂并控制所述购物袋上下往复运动；设于所述购物袋悬挂运动机构上方的自由落镖机构；信号采集装置，用于采集与测试相关的信号；以及控制单元，其连接到所述信号采集装置、所述购物袋悬挂运动机构和所述自由落镖机构。优选实施方案中，所述购物袋悬挂运动机构包括设置在所述立柱中部的左右二个丝杆、水平安装在所述丝杆上的悬挂运动平台，以及设置在所述机壳顶部通过传动链与所述丝杆相连的伺服电机，所述悬挂运动平台用于悬挂所述购物袋，所述伺服电机通过传动 链带动所述丝杆，进而带动所述悬挂运动平台在竖直方向往复运动。优选实施方案中，所述自由落镖机构包括悬挂在所述悬挂运动平台正上方的可作自由落体运动的重锤，以及设置在所述机壳顶部的步进电机，所述步进电机通过离合器以及钢绳与所述重锤相连，所述步进电机的电机轴连有用于收放所述钢绳的绞盘。优选实施方案中，所述重锤为带有可调换球状头的锥形空心罐体，所述罐体内放置有重物，并且所述重锤的重量通过调整所述重物来调整。优选实施方案中，所述信号采集装置包括设于所述悬挂运动平台下部两侧的至少两对压力传感器，用于感测所述购物袋每个提手带的每个承重侧的压力信号。优选实施方案中，所述信号采集装置还包括袋底高度位置传感器，所述袋底高度位置传感器设置在所述悬挂运动平台的下方的所述立柱上。优选实施方案中，所述控制单元包括PLC控制器，用于输入测试相关参数并控制测试过程；以及数据处理器，用于处理接收到的信号和参数，并进行计算和综合分析。优选实施方案中，所述测试仪器还包括设置在所述框架上的限位保护装置。优选实施方案中，所述限位保护装置包括与所述离合器相配合，用于限位离合器位置的离合器限位开关；与所述重锤相配合，用于限位重锤拉升高度的重锤限位开关和重锤限位保护开关；与所述悬挂运动平台相配合，用于限位悬挂运动平台运动上限的平台上限位开关和平台上限位保护开关；以及与所述悬挂运动平台相配合，用于限位悬挂运动平台运动下限的平台下限位开关和平台下限位保护开关。本发明另一方面，提供一种测试购物袋综合力学性能的方法，其特征在于，所述方法包括可重复利用性测试过程、重物承载能力测试过程和耐冲击能力测试过程的至少一种。优选实施方案中，所述可重复利用性测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，并在所述购物袋中加载所述购物袋的标称承重的重物；所述PLC控制器控制所述悬挂运动平台上下往复运动，以进行测试；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。优选实施方案中，所述重物承载能力测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，并在所述购物袋中加载所述购物袋的标称承重两倍重量的重物；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。
优选实施方案中，所述耐冲击能力测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，所述购物袋为零负重；所述PLC控制器控制所述重锤的自由落体运动，以进行测试；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。本发明的有益效果在于通过共用一个购物袋悬挂运动平台，将购物袋的可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力这三种性能在一台仪器上测试，简化了仪器的构造；降低操作人员的劳动强度；排除仪器差异的人工操作带来的误差，测量结果更准确；节省人力、成本和时间，测试过程安全；在一台仪器上综合分析这三种性能，进而可以评价购物袋的环保特性。
图I是根据本发明的一个实施方案的测试仪器的结构示意图； 图2是图I的测试仪器的侧面结构示意图；图3是图I的测试仪器中悬挂运动平台部分的俯视图；图4是图I的测试仪器中重锤与悬挂运动平台关系的示意图；图5是本发明的测试方法总体示例性流程图；图6是本发明针对可重复利用性测试的示例性流程图；图7是本发明针对重物承载能力测试的示例性流程图；图8是本发明针对耐冲击能力测试的示例性流程图；图9是可重复利用性测试中典型的压力曲线图；图10是重物承载能力测试中典型的压力曲线图；图11是耐冲击能力测试中典型的压力曲线图。附图标记1.重锤12.平台下限位保护开关
2.压力传感器13.袋底高度位置传感器
3.悬挂运动平台14.控制单元
4.步进电机15.购物袋
5.离合器16.钢珠传感器
6.离合器限位开关17.祠服电机
7.重锤限位保护开关18.门开关状态传感器 8.重锤限位开关19.立柱
9.平台上限位保护开关20.门开关传感器
10.平台上限位开关21.底盘
11.平台下限位开关22.滚轮
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的测试方法主要参考GB/T21661-2008塑料购物袋中的物理力学性能试验方法；GB/T21662-2008中塑料购物袋承重性能的快速检测方法和评价；以及GB/T9639. 1-2008中塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法中自由落镖法的描述。本发明的测试以购物袋本身的标称承重为基础。标称称重通常由购物袋厂家提供。如果没有提供标称称重，则操作人员可以在I 50kg的范围内根据经验选�。⒁匝《ㄖ底魑瓿瞥浦�。如本文使用的，术语“可重复利用性”是指购物袋在一定负重下能够重复利用的能力。该性能通过以下指标体现即，在负荷标称承重的情况下以一定速度上下往复运动时，购物袋破损前完成的往复次数。往复次数越大，则购物袋的可重复利用性越佳。通常，该性能通过在提袋疲劳试验机上进行承重抖动测试进行评价。如本文使用的，术语“重物承载能力”是指购物袋能够承载重量而不破损的能力。该性能通过以下两个指标体现I)在负荷2倍标称承重的情况下，购物袋静止悬挂至破损的时间。时间越长，说明购物袋的重物承载能力越佳。通常，该指标通过提吊试验进行评价；以及2)购物袋在破损前能够承受的最大负重，最大负重越大，说明购物袋的重物承载能力越佳。如本文使用的，术语“耐冲击能力”是指购物袋在一定负重下能够耐冲击的能力。
该性能主要通过以下三个指标体现I)在负荷标称承重的情况下，对购物袋施加一定强度的冲击力，购物袋在破损前承受的冲击次数。次数越大，说明购物袋的耐冲击能力越佳，通常该指标通过在自由落镖机上测试进行评价；2)购物袋在破损前能够承受的最大冲击力。最大冲击力越大，说明购物袋的耐冲击能力越佳；以及3)对购物袋施加冲击力的重锤的重量以及锥头的直径。以下结合附图详细描述本发明的测试仪器以及测试方法。图I是根据本发明的一个实施方案的测试仪器的结构示意图；图2是图I的测试 仪器的侧面结构示意图。从图中可见，测试仪器包括机壳，机壳内设有立柱10和底盘21，立柱19与底盘21共同构成测试仪器的框架，用于维持测试仪器的形状，并提供其他部件的安装支持。图中所示为四根立柱19。底盘21与立柱19的高度之和即为测试仪器的总高度，通常为约I. 5 2m，首选为I. 8m左右。机壳通常为金属，机壳的存在可以避免测试过程受环境气流等的影响，并防止测试中操作人员受伤。机壳可以设在由四根立柱19围成的六个面之间。并且机壳的正面一侧还可以开设有一个安全门，以便于更换测试样品购物袋等。当采用安全门时，还可以在机壳上设有门开关传感器20和门开关状态传感器18，用于感测安全门的开闭，并根据感测结果提供诸如蜂鸣的报警措施，以进一步确保操作安全。当需要搬运和移动测试仪器时，底盘21的下部还可以设有滚轮22。购物袋悬挂运动机构用于悬挂购物袋，并控制购物袋在重力方向的上下往复运动，以进行购物袋的可重复利用性和重物承载能力的测试。测试方法可以参考GB/T21661-2008和GB/T 21662-2008,并根据需要进行优化和改动。购物袋悬挂运动机构可以包括设置在立柱19中部的左右二个丝杆、水平安装在丝杆上的悬挂运动平台3，以及设置在机壳顶部通过传动链与所述丝杆相连的伺服电机17。悬挂运动平台3可以在其左右两侧包括悬挂端，用于悬挂购物袋15的两个提手带。伺服电机17通过传动链带动所述丝杆，进而带动悬挂运动平台3在重力方向上下往复运动。从图中可见，购物袋15的两个提手带分别悬挂在悬挂运动平台3左右两侧的悬挂端上。伺服电机17设于机壳顶的外部。悬挂运动平台3的上下运动可以由设置在立柱19上的限位保护装置来限位并保护。如图I中所示，立柱19上分别设有平台上限位开关10和平台上限位保护开关9，用于限位悬挂运动平台3的运动上限；以及平台下限位开关11和平台下限位保护开关12，用于限位悬挂运动平台3的运动下限。优选实施方案中，根据要测试的购物袋的尺寸，悬挂运动平台3的运动范围在约O 80cm，优选为约50cm，并且其运动速度在O 20cm/s范围内可控，优选地，悬挂运动平台3的下限位置距离底盘的距离可以是约80cm，而上限位置距离底盘的距离为约130cm。图3示出图I的测试仪器中悬挂运动平台3部分的俯视图。从图中可见，悬挂运动平台3左右两侧设有用来悬挂购物袋15的两个提手带的悬挂端，并且中间为空，以允许方便将重物放入购物袋中，以及当测试购物袋的耐冲击能力时，重锤I可以落入购物袋中。
在悬挂运动平台3两个悬挂端的下部，可以设有至少两对压力传感器2，用于感测提手带每个承重侧的压力信号。图中所示为两对压力传感器2。如此的设计可以使得购物袋15的两个提手带分别分跨悬挂运动平台3，并且每条提手带下都压着两个压力传感器2。压力传感器2的位置可以根据购物袋15的尺寸不同来调节，以使压力传感器2处于相当于所悬挂的购物袋15的提手带的位置，从而可以准确感测到提手带每个承重侧的压力信号。例如，可以在每个悬挂端的每一边设有四档压力传感器2安放位置，每档之间的间隔可以是30_，或者也可以采用更小或更大的间隔，又或者可以提供无档的连续位置变化。或者，在每个档的位置均设有一个压力传感器，并根据购物袋尺寸参数，由PLC控制器14选择采用合适位置的压力传感器2来采集压力信号。本领域技术人员应理解，只要能起到采集提手带承重侧的压力信号的目的，压力传感器的位置、数量以及位置改变的方式等均不受限制。当悬挂运动平台3静止时，可以用于测试购物袋的重物承载能力。例如可以将加载一定负重的购物袋的提手带静止悬挂在悬挂运动平台3的悬挂端一恒定的测试时间，视 购物袋是否破损情况来评价其重物承载能力，破损前悬挂的时间越长，则表明购物袋的重物承载能力越佳；或者如本发明所述的，可以将2倍标称称重的负重加载于购物袋中，并将购物袋静止悬挂于平台3上，测试购物袋破损时的时间，并综合其他参数和指标进行评价。重物承载能力的测试方式可以参考GB/T21662-2008中提及的提吊试验，并根据需要进行优化和改动。自由落镖机构用于进行购物袋的耐冲击能力测试，并可以包括悬挂在所述悬挂运动平台3正上方的重锤1，以及设置在机壳的顶部的步进电机4。步进电机4通过离合器5以及钢绳与重锤I相连，步进电机4的电机轴连有绞盘，用于收放所述钢绳，进而控制重锤I的自由落体运动。从图中可见，步进电机4设置在机壳顶的内部。设置在立柱上的重锤限位开关8和重锤限位保护开关7可以限位保护重锤I的运动上限。而离合器限位开关6则用于限位离合器的运动。当然，实践中，自由落镖机构也可以是本领域技术人员已知的其他形式，例如磁力控制的、气动的，或其他机械释放的自由落镖机构，并且重锤I的下落高度也可以根据需要进行调整。步进电机4可以以O 50cm/s的速度将重锤拉升至一设定的高度位置,然后通过松开离合器，而将重锤I以自由落体方式落下，以完成耐冲击能力的测试。重锤I上升过程中，步进电机4通过电机轴的转动，带动绞盘转动，并将钢绳收卷在绞盘上，而使重锤得到提升；在重锤I下落时，完全松开离合器5，步进电机4不提供任何制动力，使得重锤I能够以自由落体运动形式落入悬挂在悬挂运动平台3上的购物袋15中。具体测试方法类似于GB/T 9639. 1-2008中所描述的，并可以根据需要进行优化和改动。图4示出图I的测试仪器中重锤与悬挂运动平台关系。如图所示，重锤I悬挂与悬挂运动平台3的正上方，并且带有可调换直径的球状头23的锥形空心罐体24。罐体24内放置有重物(例如,可以是钢珠)，重锤I的重量可以通过调整重物来在例如,2 15kg的范围内调整(例如重物可以是lkg、2kg、5kg和IOkg等的钢珠)，并且球状头23的直径也可以根据需要更换，直径的范围可以为例如3cm或5cm等。重锤I重量的调整可以通过在重锤上方设置储重罐，并在重锤I上方设置开口来实现。储重罐受控制单元14的控制，并在其中储存有重物。当需要对重锤加载某一特定重量时，储重罐在控制下释放一定重量的重物，并将重物通过重锤I的开口放入重锤中。信号采集装置包括压力传感器2，如图3中所示。操作中，压力传感器可以以每通道2 IOHz的采样率来采集提手带每个承重侧的压力信号，并将这些信号数据发送到数据处理器，以进行分析计算。其中，当提手带没有受损时，每条提手带下的两个压力传感器感测到的压力信号是一致的。当其中一条提手带发生断裂时，该提手带下的二个压力传感器2的压力信号数据就会不平衡，通常是靠近断点处的压力传感器的压力信号数据很快地减小。亦即，当四个压力传感器2的压力信号基本平衡时，表明购物袋15完好；当一个压力传感器2的压力信号突然降低并趋于零时，表明该压力传感器2处的提手带破损；而当四个压力传感器2的压力信号均大幅降低并趋于零时，表明购物袋15的袋底破损。因此，压力传感器2采集到的压力信号可以准确及时地反映测试结束，或需要更换购物袋，或表明测试仪器可能出现故障。
此外，优选实施方案中，信号采集装置还可以包括袋底高度位置传感器13。如图I所示，袋底高度位置传感器13位于立柱19上悬挂运动平台3下方，用于感测购物袋15袋底的高度位置，并可以配合限位保护元件协助定位悬挂运动平台3，并由此限定重锤I的运动范围。在购物袋的耐冲击能力测试中，伺服电机17通过传动链与丝杆相连，带动丝杆沿立柱19上下运动，进而带动悬挂运动平台3定位，通过袋底高度位置传感器13的协助，可以将悬挂运动平台3定位在使得购物袋15的袋底位置与袋底高度位置传感器13处于同一水平的位置，从而保证重锤I的下落点距离购物袋袋底的距离为给定距离，然后PLC控制器控制步进电机4通过钢绳将重锤I拉升至重锤限位开关7处，然后离合器5松开，以使重锤I以自由落体的方式撞击在购物袋袋底正中。重复通过步进电极4拉起和松开重锤1，以达到重复冲击购物袋袋底，并通过来压力传感器2按一定频率采集提手带承受的压力信号，并将压力信号传送到控制单元14中的数据处理器中，进行处理分析，来完成测试。根据购物袋的尺寸，以及测试的需要，重锤I自由落体的给定距离可以在30 IOOcm的范围，并且优选为50cm。优选的实施方案中，信号采集装置还可以包括设于悬挂运动平台3下方的钢珠传感器16。钢珠传感器16可以用于当因购物袋15破损而使购物袋15内的重物(例如钢珠)落下时，感测到重物(例如钢珠)的下落，并将该情况通过诸如蜂鸣器的装置进行报警。从而使操作人员更容易直观地知晓测试进展情况，并采取行动处理。控制单元14与信号采集装置、购物袋悬挂运动机构和自由落镖机构通信连接，并且包括PLC (数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器)控制器，用于根据用户设定控制测试过程；以及数据处理器，用于处理接收到的信号和参数，并进行计算和综合分析。所述通信连接可以通过RS485通信协议进行，当然也可以根据需要或测试要求采用其他方式进行。控制单元14可以是诸如计算机的装置。如图I中所示，控制单元14可以设于测试仪器的外部。操作人员可以通过PLC控制器14输入测试参数，包括购物袋尺寸参数、购物袋标称称重参数、运行参数(如测试指标选项；时间参数；悬挂运动平台3的上下运动速度、幅度、频率；重锤I的重量、下落高度、频率等)，以及测试过程中可能需要的其他参数。
在测试过程中，PLC控制器将根据这些输入的参数以及其内部预先编程的测试模式程序，控制各个部件进行测试。例如根据购物袋尺寸参数调整压力传感器2到合适位置，或采用合适位置的压力传感器2来采集压力信号；在耐冲击能力测试中，根据购物袋标称称重参数加载重锤的重量；根据预先编程的程序限定重锤I和悬挂运动平台3的运动模式，
坐坐寸寸οPLC控制器中还可以包括报警装置，用于对测试过程中出现的异常状况或对购物袋破损时信号的突然变化进行报警或关闭测试仪器，以更直观地提醒操作人员，并保护测试仪器的安全。报警装置可以是诸如蜂鸣器等，本领域技术人员已知的任何报警装置。
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数据处理器用于处理接收到的信号和参数，进行计算和综合分析。并实时地将测试结果以任何直观的方式显示出来，并保存这些测试结果，以用于随后的比较分析和综合评价。本发明另一方面提供测试购物袋综合力学性能的方法。本发明的测试方法包括可重复利用性测试过程、重物承载能力测试过程和耐冲击能力测试过程的至少一种。优选实施方案中，所述可重复利用性测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，并在所述购物袋中加载所述购物袋的标称承重的重物；所述PLC控制器控制所述悬挂运动平台上下往复运动，以进行测试；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。优选实施方案中，所述重物承载能力测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，并在所述购物袋中加载所述购物袋的标称承重两倍重量的重物；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。优选实施方案中，所述耐冲击能力测试过程包括将所述购物袋悬挂在所述悬挂运动平台上，所述购物袋为零负重；所述PLC控制器控制所述重锤的自由落体运动，以进行测试；所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号；所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。图5示出本发明测试方法的总体示例性流程图。按照图中所示，开机后首先是步骤101，操作人员根据需要选择所要测试的性能(包括重复利用性、重物承载能力、耐冲击能力)，系统进入所选择的测试模式；在步骤102，PLC控制器提示操作人员输入相应参数设置，包括购物袋尺寸参数、标称称重参数、测试运行参数，等等，并开始测试；在步骤103，操作人员将加载一定负重的购物袋15悬挂在悬挂运动平台3上；在步骤104，PLC控制器控制测试仪器各部件的运动，包括悬挂运动平台3的上下运动和重锤I的自由落体运动；在步骤105，信号采集装置(主要是压力传感器2)采集购物袋提手带的压力信号;在步骤106，数据处理器结合步骤101中选择的模式以及步骤102中设定的参数，将接收到的压力信号进行分析处理和计算，并可以以任何直观的形式将结果显示出来。如果需要的话，还可以包括步骤107，提示操作人员是否进行下一次测试若是，则提示选择回到步骤101(切换测试模式)或103 (重复同一测试)；若否，则测试结束。具体地，图6是本发明针对可重复利用性测试的示例性流程图。与图5给出的总体流程图类似。开机后首先是步骤111，操作人员根据需要选择要测试的性能为重复利用性，系统进入重复利用性测试模式；在步骤112，PLC控制器提示操作人员输入相应参数设置，包括购物袋尺寸参数(购物袋的长、宽、高、重，提手带的长、宽、高等)、标称称重参数、测试运行参数(悬挂运动平台3的运动速度、运动幅度、往复次数上限等)，等等，并开始测试；在步骤113，操作人员将加载例如，标称承重的购物袋15悬挂在悬挂运动平台3上；
在步骤114，PLC控制器通过控制伺服电机17来控制悬挂运动平台3的在重力方向的上下往复运动；在步骤115，信号采集装置(主要是压力传感器2)采集测试过程中提手带的压力信号，如果达到设定往复次数上限或购物袋破损，则系统进入步骤116 ；在步骤116，数据处理器结合步骤112中设定的参数，将接收到的压力信号进行分析处理和计算，并可以以任何直观的形式将结果(例如破损时的往复次数，以及破损时提手带所受到的最大压力)显示出来，并且可以将该结果与其他测试结果综合进一步分析。图7是本发明针对重物承载能力测试的示例性流程图。与图5给出的总体流程图类似。开机后首先是步骤121，操作人员根据需要选择要测试的性能为重物承载能力，系统进入重物承载能力测试模式；在步骤122，PLC控制器提示操作人员输入相应参数设置，包括购物袋尺寸参数(购物袋的长、宽、高、重，提手带的长、宽、高等)、标称称重参数，和运行参数(悬挂时间上限)等，并开始测试；在步骤123，操作人员将加载例如，2倍标称承重的购物袋15悬挂在悬挂运动平台3上；在步骤124，PLC控制器控制悬挂运动平台3静止定位在某一位置，以静止悬挂购物袋；在步骤125，信号采集装置(主要是压力传感器2)采集测试过程中提手带上的压力信号，如果达到设定悬挂时间上限或购物袋破损，则系统进入步骤126 ；在步骤126，数据处理器结合步骤123中设定的参数，将接收到的压力信号进行分析处理和计算，并可以以任何直观的形式将结果(例如破损时的悬挂时间，以及破损时提手带所受到的最大压力)显示出来，并且可以将该结果与其他测试结果综合分析。图8是本发明针对耐冲击能力测试的示例性流程图。与图5给出的总体流程图类似。开机后首先是步骤131，操作人员根据需要选择要测试的性能为耐冲击能力，系统进入耐冲击能力测试模式；在步骤132，PLC控制器提示操作人员输入相应参数设置，包括购物袋尺寸参数(购物袋的长、宽、高、重，提手带的长、宽、高等)、标称称重参数、测试运行参数(自由落镖机构的落镖高度、落镖频率、落镖重量、镖头直径，落镖次数上限等)，等等，并开始测试；在步骤133，操作人员将例如，零负重的购物袋15悬挂在悬挂运动平台3上；在步骤134，PLC控制器通过伺服电机17带动悬挂运动平台3向上或向下运动，以定位到使得购物袋15的袋底位置与袋底高度位置传感器13在同一水平位置，从而确保落镖高度为一定值，例如50cm，之后PLC控制器通过步进电机4来控制重锤I的拉起和自由落体运动；在步骤135，信号采集装置 (主要是压力传感器2)采集提手带的压力信号，如果达到设定落镖次数上限或购物袋破损，则系统进入步骤136 ；在步骤136，数据处理器结合步骤133中设定的参数，将接收到的压力信号综合重锤重量、直径等各项参数进行分析处理和计算，以任何直观的形式将结果(例如破损时的落镖次数，以及破损时提手带所受到的最大压力)显示出来，并且可以将该结果与其他测试结果综合进一步分析。最终，测试仪器的数据处理器对这些结果综合分析，并对购物袋的环保特性进行评价。图9是可重复利用性测试中典型的压力曲线图。从图中可见，随着悬挂运动平台3的在重力方向的上下往复运动，四个压力传感器2的压力信号也随时间小幅波动，并且四个压力传感器的压力信号基本相等，说明购物袋两个提手带的每个承重侧基本上均匀受力。如果其中一个压力传感器的压力信号突然变�。蛩得鞲么Φ奶崾执狭眩蝗绻母鲅沽Υ衅鞯难沽π藕啪蠓跣。蛩得鞴何锎灼扑�。图10是重物承载能力测试中典型的压力曲线图。从图中可见，由于该测试为静止悬挂一定负重的购物袋，四个压力传感器2的压力信号值基本相等，并且随时间近似恒定。同样，如果其中一个压力传感器的压力信号突然变�。蛩得鞲么Φ奶崾执狭眩蝗绻母鲅沽Υ衅鞯难沽π藕啪蠓跣。蛩得鞴何锎灼扑�。图11是耐冲击能力测试中典型的压力曲线图。从图中可见，由于该测试中购物袋为零负载，并以一定频率对其施加自由落镖冲击，压力传感器2的压力信号随时间周期变化，无冲击时基本为零，有冲击时突然增加，并且四个压力传感器2的压力信号基本以相同的方式变化，说明提手带基本上均匀受力。同样，如果其中一个压力传感器的压力信号突然变�。蛩得鞲么Φ奶崾执狭眩蝗绻母鲅沽Υ衅鞯难沽π藕啪蠓跣。蛩得鞴何锎灼扑�。综上，本发明的测试仪器通过共用一个购物袋悬挂运动平台3，以及简化仪器的构造，从而可以在同一台仪器上测试购物袋这三项力学性能(可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力)的各个指标；通过PLC控制器智能控制测试过程，减少测试误差，降低操作人员的劳动强度；并且通过数据处理器直观地综合分析这些数据，可以使操作人员更直观地了解并比较所测购物袋的综合力学性能，进而评价购物袋的环保特性。
权利要求
1.一种购物袋力学性能的测试仪器，包括机壳，所述机壳内设有包括立柱(19)和底盘(21)的框架，以及安装在所述框架上的 购物袋悬挂运动机构，用于悬挂并控制所述购物袋上下往复运动； 设于所述购物袋悬挂运动机构上方的自由落镖机构； 信号采集装置，用于采集与测试相关的信号；以及 控制单元(14)，其连接到所述信号采集装置、所述购物袋悬挂运动机构和所述自由落镖机构。
2.根据权利要求I所述的测试仪器，其特征在于，所述购物袋悬挂运动机构包括设置在所述立柱(19)中部的左右二个丝杆、水平安装在所述丝杆上的悬挂运动平台(3)，以及设置在所述机壳顶部通过传动链与所述丝杆相连的伺服电机(17)，所述悬挂运动平台(3)用于悬挂所述购物袋(15)，所述伺服电机(17)通过传动链带动所述丝杆，进而带动所述悬挂运动平台(3)在竖直方向往复运动。
3.根据权利要求I所述的测试仪器，其特征在于，所述自由落镖机构包括悬挂在所述悬挂运动平台(3)正上方的可作自由落体运动的重锤(I)，以及设置在所述机壳顶部的步进电机(4)，所述步进电机(4)通过离合器(5)以及钢绳与所述重锤(I)相连，所述步进电机(4)的电机轴连有用于收放所述钢绳的绞盘。
4.根据权利要求3所述的测试仪器，其特征在于，所述重锤(I)为带有可调换球状头(23)的锥形空心罐体(24)，所述罐体(24)内放置有重物，并且所述重锤(I)的重量通过调整所述重物来调整。
5.根据权利要求I所述的测试仪器，其特征在于，所述信号采集装置包括设于所述悬挂运动平台(3)下部两侧的至少两对压力传感器(2)，用于感测所述购物袋(15)每个提手带的每个承重侧的压力信号。
6.根据权利要求5所述的测试仪器，其特征在于，所述信号采集装置还包括袋底高度位置传感器(13)，所述袋底高度位置传感器(13)设置在所述悬挂运动平台(3)的下方的所述立柱(19)上。
7.根据权利要求I所述的测试仪器，其特征在于，所述控制单元(14)包括 PLC控制器，用于输入测试相关参数并控制测试过程；以及 数据处理器，用于处理接收到的信号和参数，并进行计算和综合分析。
8.根据权利要求I所述的测试仪器，其特征在于，所述测试仪器还包括设置在所述框架上的限位保护装置。
9.根据权利要求8所述的测试仪器，其特征在于，所述限位保护装置包括 与所述离合器(5)相配合，用于限位离合器(5)位置的离合器限位开关(6)； 与所述重锤(I)相配合，用于限位重锤(I)拉升高度的重锤限位开关(8)和重锤限位保护开关⑵； 与所述悬挂运动平台(3)相配合，用于限位悬挂运动平台(3)运动上限的平台上限位开关(10)和平台上限位保护开关(9);以及 与所述悬挂运动平台(3)相配合，用于限位悬挂运动平台(3)运动下限的平台下限位开关(11)和平台下限位保护开关(12)。
10.权利要求1-9所述的测试仪器测试购物袋综合力学性能的方法，其特征在于，所述方法包括可重复利用性测试过程、重物承载能力测试过程和耐冲击能力测试过程的至少一种。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可重复利用性测试过程包括 将所述购物袋(15)悬挂在所述悬挂运动平台(3)上，并在所述购物袋(15)中加载所述购物袋(15)的标称承重的重物； 所述PLC控制器控制所述悬挂运动平台(3)上下往复运动，以进行测试； 所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号； 所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述重物承载能力测试过程包括 将所述购物袋(15)悬挂在所述悬挂运动平台(3)上，并在所述购物袋(15)中加载所述购物袋(15)的标称承重两倍重量的重物； 所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号； 所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述耐冲击能力测试过程包括 将所述购物袋(15)悬挂在所述悬挂运动平台(3)上，所述购物袋(15)为零负重； 所述PLC控制器控制所述重锤(I)的自由落体运动，以进行测试； 所述信号采集装置采集所述购物袋的提手带上的压力信号； 所述数据处理器处理、分析接收到的所述压力信号，以得到检测结果。
全文摘要
本发明涉及一种购物袋力学性能的测试仪器，包括机壳，所述机壳内设有包括立柱和底盘的框架，以及安装在所述框架上的购物袋悬挂运动机构，用于悬挂并控制所述购物袋上下往复运动；设于所述购物袋悬挂运动机构上方的自由落镖机构；信号采集装置，用于采集与测试相关的信号；以及控制单元，其通信连接到所述信号采集装置、所述购物袋悬挂运动机构和所述自由落镖机构。本发明的测试仪器可以在一台仪器上完成购物袋的可重复利用性、重物承载能力和耐冲击能力这三项指标的测试，进而可以用于综合评价购物袋的环保特性。
文档编号G01N3/02GK102928302SQ201110229730
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者李翼, 穆瑟·萨布拉马尼安·森塞尔凯南, 胡军岩, 吴新星, 李全海 申请人:香港理工大学
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