專利名稱：基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)支承的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)支承是兩物體之間需作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且同時(shí)需承受軸向力、徑向力、傾翻力矩的機(jī)械所必需的重要傳動(dòng)部件。回轉(zhuǎn)支承在船舶設(shè)備、工程機(jī)械、輕工機(jī)械、冶金機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、工業(yè)機(jī)械等行業(yè)有重要的應(yīng)用。國(guó)外在回轉(zhuǎn)支承的檢測(cè)領(lǐng)域的研究起步較早，因而在產(chǎn)品的技術(shù)含量、可靠性和穩(wěn)定性上略好于國(guó)內(nèi)。如MO公司，羅特艾德等，有回轉(zhuǎn)支承的測(cè)試系統(tǒng)和生產(chǎn)規(guī)格參數(shù)來(lái)保證生產(chǎn)高品質(zhì)的回轉(zhuǎn)支承，產(chǎn)品現(xiàn)已銷量全球；德國(guó)羅特艾德公司開發(fā)了 一套IntegrateWear Measuring Device,簡(jiǎn)稱(IWM)的系統(tǒng)裝置,針對(duì)于回轉(zhuǎn)支承的各種狀態(tài)的檢測(cè)研究，并且達(dá)到了相當(dāng)高的精度水平，但價(jià)格昂貴，且側(cè)重于狀態(tài)檢測(cè)。國(guó)內(nèi)在回轉(zhuǎn)支承的檢測(cè)領(lǐng)域的研究起步較晚，相關(guān)領(lǐng)域如港口、風(fēng)電站、工程機(jī)械的技術(shù)人員對(duì)此做了很多的研究與測(cè)試。如徐大偉等人對(duì)應(yīng)用于港口工程機(jī)械中的回轉(zhuǎn)支承的狀態(tài)檢測(cè)和提聞其安裝可罪性反復(fù)做了實(shí)驗(yàn)。王興東等人論述了超聲波位移傳感器測(cè)距的基本原理及其在大型回轉(zhuǎn)支承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。針對(duì)回轉(zhuǎn)支承運(yùn)行特點(diǎn)，利用超聲波傳感器對(duì)其軸向位移進(jìn)行了測(cè)量。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理得到了回轉(zhuǎn)支承的動(dòng)態(tài)軸向磨損量，為評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài)提供了定量的依據(jù)。由于回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行故障檢測(cè)需要較高采樣頻率和大容量存儲(chǔ)的信號(hào)檢測(cè)儀，而一般的信號(hào)采集儀無(wú)法同時(shí)滿足兩種需求，為此袁泉等人對(duì)回轉(zhuǎn)支承故障檢測(cè)儀若干關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)做了分析研究，介紹了一種能滿足這兩種需求的故障檢測(cè)儀，并分析了其實(shí)現(xiàn)的若干關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)際使用說(shuō)明，該檢測(cè)儀滿足了回轉(zhuǎn)支承故障信號(hào)采集分析的需求。武漢理工大學(xué)的肖漢斌等人運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)工作狀態(tài)下雙排異徑球形回轉(zhuǎn)支承發(fā)生故障前后的外圈應(yīng)力分布及其表面應(yīng)力變化的規(guī)律進(jìn)行分析，他們認(rèn)為基于對(duì)計(jì)算結(jié)果的數(shù)值分析提出回轉(zhuǎn)支承局部損傷類故障可以通過(guò)監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)支承外圈表面應(yīng)力的變化來(lái)診斷。綜合來(lái)看，雖然國(guó)內(nèi)外針對(duì)回轉(zhuǎn)支承的單個(gè)狀態(tài)或多個(gè)狀態(tài)的檢測(cè)進(jìn)行了研究，并生產(chǎn)了相應(yīng)的回轉(zhuǎn)支承檢測(cè)設(shè)備，但是國(guó)內(nèi)外對(duì)回轉(zhuǎn)支承的單個(gè)狀態(tài)或多個(gè)狀態(tài)的檢測(cè)，更多是為了對(duì)回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行故障診斷，對(duì)關(guān)系回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的多個(gè)性能參數(shù)的檢測(cè)進(jìn)行的研究卻比較少，進(jìn)而不能對(duì)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行有效的檢測(cè)和評(píng)估。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N200710023026. 8，申請(qǐng)日20070601的專利文件，公開了一種數(shù)字式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測(cè)裝置。該裝置的不足之處在于，僅能檢測(cè)回轉(zhuǎn)支承滾道的直徑參數(shù)，功能單一。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910251609. 5，申請(qǐng)日20091228的專利文件公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)回轉(zhuǎn)支承的裝配檢測(cè)臺(tái)。該檢測(cè)臺(tái)僅能對(duì)回轉(zhuǎn)支承360°范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)阻力矩進(jìn)行各種轉(zhuǎn)速的連續(xù)測(cè)量。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110173343. 4，申請(qǐng)日20110626的專利文件，公開了回轉(zhuǎn)支承齒圈圓度的檢測(cè)校正裝置。該校正裝置僅能檢測(cè)回轉(zhuǎn)支承的齒圈圓度。上述三份現(xiàn)有技術(shù)的專利技術(shù)文獻(xiàn)都僅能對(duì)回轉(zhuǎn)支承的某一技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，功能單一且效率低?！痘贚abVIEW的回轉(zhuǎn)支承測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)》(工程機(jī)械，第40卷2009年3月，朱飛，洪榮晶，高學(xué)海；南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院)，該文獻(xiàn)以回轉(zhuǎn)支承壽命測(cè)試試驗(yàn)為研究課題，采用振動(dòng)檢測(cè)方法，構(gòu)建以信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集片和工控機(jī)為系統(tǒng)硬件、LabVlE W8. 2為軟件平臺(tái)的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)，并介紹其硬件構(gòu)成、傳感器安裝布置及采用結(jié)構(gòu)化和模塊化的軟件編程方法等，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)打印等模塊。數(shù)據(jù)處理部分采用以小波分析為主，時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析和頻域傅立葉變換為輔的分析方法，提取回轉(zhuǎn)支承在強(qiáng)噪聲等復(fù)雜背景下的局部損傷及缺陷類故障信號(hào)。該文獻(xiàn)的研究不足之處在于，該文獻(xiàn)是模擬回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動(dòng)情況和受載情況，以回轉(zhuǎn)支承的壽命測(cè)試試驗(yàn)為目的，進(jìn)行故障診斷；該文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)的是單一的振動(dòng)的信號(hào)，不足以反映回轉(zhuǎn)支承的全面的位移、振動(dòng)、扭矩信息；該文獻(xiàn)打印的是單一的振動(dòng)波形，不是回轉(zhuǎn)支承的綜合測(cè)試信息生成的測(cè)試報(bào)表；該文獻(xiàn)缺少回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的數(shù)據(jù)查詢功能，不能對(duì)已存儲(chǔ)的生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承各個(gè)參數(shù)的歷史記錄進(jìn)行查詢；該文獻(xiàn)不能對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)估?？傊?，國(guó)內(nèi)用于回轉(zhuǎn)支承的出廠檢測(cè)設(shè)備多為針對(duì)回轉(zhuǎn)支承的單個(gè)性能參數(shù)(如位移、扭矩、振動(dòng))而開發(fā)的專用檢測(cè)設(shè)備，使得檢測(cè)工序多、檢測(cè)效率低、測(cè)量設(shè)備多而帶來(lái)管理不便；此外，對(duì)于現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)支承的檢測(cè)設(shè)備，回轉(zhuǎn)支承的測(cè)試數(shù)據(jù)是以文件格式或波形文件進(jìn)行存儲(chǔ)的，不便于大量存儲(chǔ)；回轉(zhuǎn)支承當(dāng)前多個(gè)參數(shù)的測(cè)試值不能生成測(cè)試報(bào)表；不能對(duì)回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，不便于對(duì)已生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
針對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量檢測(cè)手段復(fù)雜、質(zhì)量評(píng)估困難的不足，本發(fā)明提供了一種基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，它可以采集、處理、顯示并存儲(chǔ)回轉(zhuǎn)支承的多個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試報(bào)表打印、回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的評(píng)估及歷史數(shù)據(jù)查詢，為回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。技術(shù)方案
本發(fā)明的原理當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明技術(shù)方案中的各個(gè)傳感器將位移、振動(dòng)、扭矩信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的放大、濾波處理后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡后轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入編寫的DAQmx數(shù)據(jù)采集程序，經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，在測(cè)試界面中實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。同時(shí)，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在已連接的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并生成測(cè)試報(bào)表供打印，對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估和對(duì)已存儲(chǔ)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，為回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下 本發(fā)明的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，包括依次連接的電源模塊、采集模塊、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)，所述的采集模塊包括差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器及所述的各傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，所述的差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、力口速度傳感器與它們各自的信號(hào)調(diào)理電路連接。所述的信號(hào)調(diào)理電路用于對(duì)各傳感器提取的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。所述的電源模塊為系統(tǒng)的各個(gè)傳感器及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路提供不同電壓值的穩(wěn)定、低壓電源。進(jìn)一步地，它還包括打印機(jī)，所述的打印機(jī)與所述的工控機(jī)的輸出端連接。進(jìn)一步地，所述的差動(dòng)位移傳感器共計(jì)7個(gè)，其中3個(gè)差動(dòng)位移傳感器沿著回轉(zhuǎn)支承的定圈均勻布置，提取回轉(zhuǎn)支承各個(gè)測(cè)點(diǎn)的軸向位移信號(hào)，并通過(guò)編程對(duì)三個(gè)檢測(cè)值進(jìn)行平均和差值分析；另外4個(gè)差動(dòng)位移傳感器分別用于提取齒間跳動(dòng)、定位跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、徑向間隙的位移信號(hào)。進(jìn)一步地，所述的工控機(jī)包括質(zhì)量檢測(cè)模塊、質(zhì)量評(píng)估模塊及歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。在本發(fā)明的所述的工控機(jī)中，質(zhì)量檢測(cè)模塊完成回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)和報(bào)表打印，所述的質(zhì)量檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是
啟動(dòng)所述的工控機(jī)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量檢測(cè)界面，設(shè)置采集參數(shù)(即輸入接線端配置，最小值，最大值，物理通道，每通道采樣數(shù)，采樣模式，采樣率)，開始采集后，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，再經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，將回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的各參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，停止采集后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕模塊動(dòng)作，各參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，且該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)Iabview軟件調(diào)用，報(bào)表打印按鈕模塊動(dòng)作，各參數(shù)生成的excel測(cè)試報(bào)表進(jìn)行打?。蝗缓?，判斷是否繼續(xù)測(cè)試，如為是，則返回質(zhì)量檢測(cè)界面的設(shè)置采集參數(shù)處，如為否，則退出質(zhì)量檢測(cè)界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面；其中軸向間隙參數(shù)在存儲(chǔ)和報(bào)表打印環(huán)節(jié)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器所采集的數(shù)據(jù)的平均值。優(yōu)選地，在所述的工控機(jī)中，所述質(zhì)量評(píng)估模塊用于對(duì)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并將產(chǎn)品進(jìn)行分類，所述的質(zhì)量評(píng)估模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是
啟動(dòng)所述的工控機(jī)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量評(píng)估界面，設(shè)置采集參數(shù)(即輸入接線端配置，最小值，最大值，物理通道，每通道采樣數(shù)，采樣模式，采樣率)，開始采集后，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，再經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，質(zhì)量評(píng)估按鈕模塊動(dòng)作，則信號(hào)進(jìn)入支持向量機(jī)系統(tǒng)，輸出評(píng)估結(jié)果；然后，判斷是否繼續(xù)評(píng)估，如為是，則返回質(zhì)量評(píng)估界面的設(shè)置采集參數(shù)處，如為否，則退出質(zhì)量評(píng)估界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。優(yōu)選地，所述的工控機(jī)中質(zhì)量評(píng)估模塊的支持向量機(jī)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)是采集到的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的各參數(shù)，輸出的評(píng)估結(jié)果是優(yōu)質(zhì)品、一等品、合格品或次品；所述的支持向量機(jī)系統(tǒng)采用在Labview開發(fā)平臺(tái)中通過(guò)函數(shù)庫(kù)中的CIN節(jié)點(diǎn)調(diào)用根據(jù)支持向量機(jī)算法編寫的C程序的方法實(shí)現(xiàn)；其中，輸入支持向量機(jī)系統(tǒng)的軸向間隙參數(shù)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器所采集的數(shù)據(jù)的平均值。優(yōu)選地，在所述的工控機(jī)中，所述歷史數(shù)據(jù)查詢模塊供對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，所述的歷史數(shù)據(jù)查詢模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是 啟動(dòng)所述的工控機(jī)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)查詢界面，選擇需查詢的項(xiàng)目名稱和其所對(duì)應(yīng)數(shù)值起始范圍的查詢條件后，查詢按鈕模塊動(dòng)作，則訪問(wèn)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并將符合條件的查詢結(jié)果顯示在歷史數(shù)據(jù)查詢界面上；然后，判斷是否繼續(xù)查詢，如為是，則返回歷史數(shù)據(jù)查詢界面的選擇查詢項(xiàng)目處，如為否，則退出歷史數(shù)據(jù)查詢界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為
(1)本發(fā)明的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，采用不同的傳感器采集回轉(zhuǎn)支承的各項(xiàng)參數(shù)信息，如位移、扭矩、振動(dòng)參數(shù)信息，一次性完成回轉(zhuǎn)支承多項(xiàng)參數(shù)的信息采集，采集的數(shù)據(jù)全面、快速、準(zhǔn)確，更能反映回轉(zhuǎn)支承工件質(zhì)量的綜合信息，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的功能單一的缺陷；
(2)相比較于文獻(xiàn)《基于Labview的回轉(zhuǎn)支承測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)》(工程機(jī)械,第40卷2009年3月，朱飛，洪榮晶，高學(xué)海；南京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院)公開的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)回轉(zhuǎn)支承的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估，而不是模擬回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動(dòng)情況和受載情況，以回轉(zhuǎn)支承的壽命測(cè)試試驗(yàn)為目的進(jìn)行故障診斷；本發(fā)明數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)的不是單一的振動(dòng)的信號(hào)，而是更全面的位移、振動(dòng)、扭矩信息；本發(fā)明打印的是回轉(zhuǎn)支承的綜合參數(shù)信息生成的測(cè)試報(bào)表，而不是單一的振動(dòng)波形；本發(fā)明多了一個(gè)數(shù)據(jù)查詢模塊，便于對(duì)已存儲(chǔ)的生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承各個(gè)參數(shù)的歷史記錄進(jìn)行查詢；本發(fā)明多了一個(gè)質(zhì)量評(píng)估模塊，便于對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)估；
(3)本發(fā)明的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，采用Iabview開發(fā)的界面作為人機(jī)交互界面，操作簡(jiǎn)便、可讀性強(qiáng)、界面美觀，同時(shí)，也降低了購(gòu)買設(shè)備的成本。


圖1是本發(fā)明的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2是實(shí)施例的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖3是基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程圖。圖中1、電源模塊；2、采集模塊；3、數(shù)據(jù)采集卡；4、工控機(jī)；5、打印機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例圖1是基于本發(fā)明的思路的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)施例的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)具體組成包括依次連接的電源模塊1、各個(gè)傳感器及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡3和工控機(jī)4，各個(gè)傳感器及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路組成采集模塊2，所述的傳感器包括差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器。信號(hào)調(diào)理電路用于對(duì)各傳感器提取的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。電源模塊I為系統(tǒng)的各個(gè)傳感器及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路提供不同電壓值的穩(wěn)定、低壓電源。打印機(jī)5與工控機(jī)4的輸出端連接。其中，差動(dòng)位移傳感器共計(jì)7個(gè)，其中3個(gè)差動(dòng)位移傳感器沿著回轉(zhuǎn)支承的定圈均勻布置，提取回轉(zhuǎn)支承各個(gè)測(cè)點(diǎn)的軸向位移信號(hào)，并通過(guò)編程對(duì)三個(gè)檢測(cè)值進(jìn)行平均和差值分析；另外4個(gè)差動(dòng)位移傳感器分別用于提取齒間跳動(dòng)、定位跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、徑向間隙的位移信號(hào)?；剞D(zhuǎn)支承質(zhì)量信息的9路信號(hào)，以差分輸入的方法采集到工控機(jī)4的Iabview界面中去。工控機(jī)4包括質(zhì)量檢測(cè)模塊、質(zhì)量評(píng)估模塊及歷史數(shù)據(jù)查詢模塊；所述的工控機(jī)4的各模塊均是用Labview軟件自行開發(fā)。結(jié)合圖2，本實(shí)施例的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的各個(gè)硬件為工控機(jī)4 JPC-510機(jī)箱/AMB-562主板/E5300/1G/320G/DVD/鍵盤鼠標(biāo)，提供2串I并，4USB，顯卡、聲卡、網(wǎng)卡集成。數(shù)據(jù)采集卡NI PCI 6221:16位，250 kS/s，16路模擬輸入。差動(dòng)位移傳感器ZKL-W-G-C-V2-1-B-(M5 ;扭矩傳感器單法蘭動(dòng)態(tài)扭矩傳感器5000Nm ；加速度傳感器8315A2D0B0ACSPL=4，電容式加速度計(jì)，±2g，0_250Hz，2. 5±2V輸出，強(qiáng)陽(yáng)極化鋁外殼，12克重，固裝電纜K-Beam 。結(jié)合圖3，本實(shí)施例的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)具體流程如下
本發(fā)明的所述的工控機(jī)4中，質(zhì)量檢測(cè)模塊完成回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)和報(bào)表打印，所述的工控機(jī)4中質(zhì)量檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是
啟動(dòng)回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量檢測(cè)界面，設(shè)置采集參數(shù)(即輸入接線端配置，最小值，最大值，物理通道，每通道采樣數(shù)，采樣模式，采樣率)，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，將回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的各參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，停止采集后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕模塊動(dòng)作，將各參數(shù)存入Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，且Access數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)Iabview軟件調(diào)用，同時(shí)，報(bào)表打印按鈕模塊動(dòng)作，對(duì)各參數(shù)生成的excel測(cè)試報(bào)表進(jìn)行打?。蝗缓?，判斷是否繼續(xù)測(cè)試，如為是，則返回質(zhì)量檢測(cè)界面的設(shè)置采集參數(shù)處，如為否，則退出質(zhì)量檢測(cè)界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面；其中軸向間隙參數(shù)的存儲(chǔ)和報(bào)表打印環(huán)節(jié)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器采集到數(shù)據(jù)的平均值。在工控機(jī)4的質(zhì)量檢測(cè)模塊中，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)實(shí)時(shí)顯示時(shí)，采集到的扭矩信號(hào)和加速度信號(hào)均顯示最大值和實(shí)時(shí)波形圖；回轉(zhuǎn)支承的齒間跳動(dòng)、定位跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、徑向間隙，顯示4個(gè)差動(dòng)位移傳感器采集到的實(shí)時(shí)數(shù)值；回轉(zhuǎn)支承的軸向間隙，顯示另外3個(gè)差動(dòng)位移傳感器采集到的實(shí)時(shí)位移信號(hào)，并實(shí)時(shí)顯示回轉(zhuǎn)支承軸向間隙的位移平均值，當(dāng)采集到的3個(gè)軸向間隙位移中的任意兩個(gè)間的差值大于0.01毫米時(shí)，則表明回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量不合格，并進(jìn)行指示燈報(bào)警提示。在工控機(jī)4的質(zhì)量檢測(cè)模塊中，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)報(bào)表打印時(shí)，所生成的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量excel測(cè)試報(bào)表中，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的齒間跳動(dòng)、定位跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、徑向間隙的實(shí)時(shí)位移數(shù)值直接插入excel報(bào)表中，3個(gè)差動(dòng)位移傳感器采集到的軸向間隙數(shù)值的平均值直接插入到excel報(bào)表；回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的扭矩和加速度數(shù)值，均插入測(cè)試的最大值和生成的圖形；此外，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的excel測(cè)試報(bào)表中，還包含產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)日期、測(cè)試日期、測(cè)試人員信息。本發(fā)明的所述的工控機(jī)4中質(zhì)量評(píng)估模塊用于對(duì)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并將產(chǎn)品進(jìn)行分類，所述的工控機(jī)4中質(zhì)量評(píng)估模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是
啟動(dòng)回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量評(píng)估界面，設(shè)置采集參數(shù)(即輸入接線端配置，最小值，最大值，物理通道，每通道采樣數(shù)，采樣模式，采樣率)，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，質(zhì)量評(píng)估按鈕模塊動(dòng)作，進(jìn)入支持向量機(jī)系統(tǒng)，輸出評(píng)估結(jié)果；如為否，則退出質(zhì)量評(píng)估界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。本發(fā)明的質(zhì)量評(píng)估模塊采用基于支持向量機(jī)算法的質(zhì)量評(píng)估方法，利用其優(yōu)良的小樣本學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)能力建立回轉(zhuǎn)支承檢測(cè)參數(shù)與回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承的產(chǎn)品分類。本發(fā)明一共測(cè)取了回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的9路信號(hào)，但由于輸入支持向量機(jī)系統(tǒng)的軸向間隙參數(shù)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器采集到數(shù)據(jù)的平均值，因此支持向量機(jī)系統(tǒng)有7個(gè)輸入端口分別接輸入的7路信號(hào)?；剞D(zhuǎn)支承質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果有優(yōu)質(zhì)品、一等品、合格品或次品，(本實(shí)施例中的回轉(zhuǎn)支承的產(chǎn)品質(zhì)量劃分綜合考慮回轉(zhuǎn)支承所檢測(cè)的位移、扭矩、振動(dòng)參數(shù)。其中位移參數(shù)是一個(gè)重要的參數(shù)，位移越大，說(shuō)明回轉(zhuǎn)支承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抖動(dòng)的幅度越大。)因此支持向量機(jī)系統(tǒng)一共設(shè)置了 4個(gè)輸出端口，作為回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量評(píng)估結(jié)果的輸出。所述的支持向量機(jī)系統(tǒng)采用在Labview開發(fā)平臺(tái)中通過(guò)函數(shù)庫(kù)中的CIN節(jié)點(diǎn)調(diào)用根據(jù)支持向量機(jī)算法編寫的C程序的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的質(zhì)量評(píng)估模塊包括多個(gè)支持向量機(jī)，分別針對(duì)不同類型的回轉(zhuǎn)支承，構(gòu)造相應(yīng)類型的回轉(zhuǎn)支承檢測(cè)參數(shù)與回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量狀態(tài)的非線性關(guān)系。支持向量機(jī)選用具有良好性態(tài)的RBF核函數(shù)。應(yīng)用K折交叉驗(yàn)證法選擇支持向量機(jī)的模型參數(shù)不敏感損失函數(shù)的寬度、核函數(shù)參數(shù)O、懲罰參數(shù)C。通過(guò)運(yùn)行支持向量機(jī)算法學(xué)習(xí)輸入/輸出映射，得到輸入到輸出的函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。將所測(cè)得的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的參數(shù)信息作為輸入進(jìn)入支持向量機(jī)系統(tǒng)，就可以獲得回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量狀態(tài)的信息，并將評(píng)估結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明的工控機(jī)4中歷史數(shù)據(jù)查詢模塊供對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，所述的工控機(jī)4中歷史數(shù)據(jù)查詢模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是啟動(dòng)回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)查詢界面，選擇需查詢的項(xiàng)目名稱和其所對(duì)應(yīng)數(shù)值起始范圍的查詢條件后，查詢按鈕模塊動(dòng)作，則訪問(wèn)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并將符合條件的查詢結(jié)果顯示在歷史數(shù)據(jù)查詢界面上；然后，判斷是否繼續(xù)查詢，如為是，則返回歷史數(shù)據(jù)查詢界面的選擇查詢項(xiàng)目處，如為否，則退出歷史數(shù)據(jù)查詢界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。
權(quán)利要求
1..基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，包括依次連接的電源模塊(1)、采集模塊(2)、數(shù)據(jù)采集卡(3)和工控機(jī)(4)，其特征在于，所述的采集模塊(2)包括差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器及所述的各傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，所述的差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器與它們各自的信號(hào)調(diào)理電路連接，所述的信號(hào)調(diào)理電路用于對(duì)各傳感器提取的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，它包括打印機(jī)(5)，所述的打印機(jī)(5)與所述的工控機(jī)(4)的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述的差動(dòng)位移傳感器共計(jì)7個(gè)，其中，3個(gè)差動(dòng)位移傳感器沿著回轉(zhuǎn)支承的定圈均勻布置，提取回轉(zhuǎn)支承各個(gè)測(cè)點(diǎn)的軸向位移信號(hào)，并通過(guò)編程對(duì)三個(gè)檢測(cè)值進(jìn)行平均和差值分析；另外4個(gè)差動(dòng)位移傳感器分別用于提取齒間跳動(dòng)、定位跳動(dòng)、端面跳動(dòng)、徑向間隙的位移信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述的工控機(jī)(4)包括質(zhì)量檢測(cè)模塊、質(zhì)量評(píng)估模塊及歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，在所述的工控機(jī)(4)中，質(zhì)量檢測(cè)模塊完成回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量參數(shù)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)和報(bào)表打印，所述的質(zhì)量檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是啟動(dòng)所述的工控機(jī)(4)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量檢測(cè)界面，設(shè)置采集參數(shù)，開始采集后，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，再經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，將回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的各參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，停止采集后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕模塊動(dòng)作， 各參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，且該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)Iabview軟件調(diào)用，報(bào)表打印按鈕模塊動(dòng)作，各參數(shù)生成的excel測(cè)試報(bào)表進(jìn)行打??；然后，判斷是否繼續(xù)測(cè)試，如為是，則返回質(zhì)量檢測(cè)界面的設(shè)置采集參數(shù)處，如為否，則退出質(zhì)量檢測(cè)界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面；其中軸向間隙參數(shù)在存儲(chǔ)和報(bào)表打印環(huán)節(jié)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器所采集的數(shù)據(jù)的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，在所述的工控機(jī)(4)中，所述質(zhì)量評(píng)估模塊用于對(duì)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并將產(chǎn)品進(jìn)行分類，所述的質(zhì)量評(píng)估模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是啟動(dòng)所述的工控機(jī)(4)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入質(zhì)量評(píng)估界面，設(shè)置采集參數(shù)，開始采集后，采集到的信號(hào)進(jìn)入用DAQmx中的函數(shù)編寫的數(shù)據(jù)采集程序，再經(jīng)過(guò)編寫的數(shù)值換算、濾波的數(shù)據(jù)處理程序后，質(zhì)量評(píng)估按鈕模塊動(dòng)作，則信號(hào)進(jìn)入支持向量機(jī)系統(tǒng)，輸出評(píng)估結(jié)果；然后， 判斷是否繼續(xù)評(píng)估，如為是，則返回質(zhì)量評(píng)估界面的設(shè)置采集參數(shù)處，如為否，則退出質(zhì)量評(píng)估界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述的工控機(jī)(4)中質(zhì)量評(píng)估模塊的支持向量機(jī)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)是所采集到的回轉(zhuǎn)支承的各參數(shù)，輸出的評(píng)估結(jié)果是優(yōu)質(zhì)品、一等品、合格品或次品；所述的支持向量機(jī)系統(tǒng)采用在Labview開發(fā)平臺(tái)中通過(guò)函數(shù)庫(kù)中的CIN節(jié)點(diǎn)調(diào)用根據(jù)支持向量機(jī)算法編寫的C程序的方法實(shí)現(xiàn)；其中，輸入支持向量機(jī)系統(tǒng)的軸向間隙參數(shù)取3個(gè)差動(dòng)位移傳感器所采集到的數(shù)據(jù)的平均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，在所述的工控機(jī)(4)中，所述歷史數(shù)據(jù)查詢模塊供對(duì)回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，所述的歷史數(shù)據(jù)查詢模塊實(shí)現(xiàn)的具體流程是啟動(dòng)所述的工控機(jī)(4)的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面，判斷是否進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，如為否，則返回主界面；如為是，則進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)查詢界面，選擇需查詢的項(xiàng)目名稱和其所對(duì)應(yīng)數(shù)值起始范圍的查詢條件后，查詢按鈕模塊動(dòng)作，則訪問(wèn)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并將符合條件的查詢結(jié)果顯示在歷史數(shù)據(jù)查詢界面上；然后，判斷是否繼續(xù)查詢，如為是，則返回歷史數(shù)據(jù)查詢界面的選擇查詢項(xiàng)目處，如為否，則退出歷史數(shù)據(jù)查詢界面，返回回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)主界面。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)，屬于回轉(zhuǎn)支承的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。它包括依次連接的電源模塊、采集模塊、數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)和打印機(jī)，所述的采集模塊包括差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器及所述的各傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，所述的差動(dòng)位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器與它們各自的信號(hào)調(diào)理電路連接，所述的工控機(jī)中包括質(zhì)量檢測(cè)模塊、質(zhì)量評(píng)估模塊及歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。本發(fā)明的基于虛擬儀器的回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)可以采集、處理、顯示并存儲(chǔ)回轉(zhuǎn)支承的多個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試報(bào)表打印，回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的評(píng)估及歷史數(shù)據(jù)查詢，為回轉(zhuǎn)支承質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M13/02GK103048130SQ20131002124
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者胡興柳, 方挺, 張敬國(guó), 劉松, 范玲玉 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)