专利名称：一种安全活门组件检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安全活门组件检测装置，特别是对飞机燃油伺服系统安全活门的检测。
背景技术：
安全活门组件是防止流体系统中内外压差(正压或负压)过大而造成系统破坏的安全装置。它是飞机发动机的重要组成部分，其种类多，数量大，也是最主要的修理附件之一。在国内，因为安全活门发生故障引发的事件不胜枚举，这对我国的航空安全构成了严重威胁。通过对国内多家飞机制造厂的调查，发现安全活门的检测大多采用基于液压系统的检测装置，如传统液压检测装置和基于复杂液压系统的检测装置。传统液压检测装置测量精度低、体积大、功耗大、占地面积大，基于复杂液压系统的检测装置结构复杂，成本高， 导致安全活门检测的困难，成本居高不下，一定程度上制约了活门生产能力与检测水平的提高与发展。因此，在保证安全活门产品质量的前提下，为了提高安全活门检测精度，简化检测装置结构，降低成本，研制一种新型的活门检测装置有着极其重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术精度低、体积大、功耗大或者结构复杂、成本高的不足，本发明提供一种基于机电智能控制系统的检测装置，该装置结构简单、灵巧、成本低，能够精确测量活门的控制压力、行程量及工作温度，并且可以通过液晶显示实时测量的数据，绘制活门控制压力及行程量曲线图，最终生成检测报告。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括安全活门检测单元、数据采集调理模块、控制单元、液晶显示模块、自检自校准模块、看门狗模块和数据传输模块。所述的安全活门检测单元包括平移台、三个角支架、机架、位移传感器和力传感器。在机架上表面沿直线依次分布有平移台、二号角支架和三号角支架，平移台沿该直线方向运动，且上表面固定有一号角支架，一号角支架上固定有位移传感器和力传感器，直线轴承穿过二号角支架，一端接触力传感器，另一端接触活门，活门固定在三号角支架上，当平移台进给时，力传感器通过直线轴承间接接触安全活门，测得活门打开压力，位移传感器连接二号角支架上的可调螺钉检测活门打开时的行程量，位移传感器和力传感器感知活门的控制压力及行程量并将其转变为电信号，通过数据调理采集模块进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中，控制模块将转换后的数字信号换算为活门控制压力及行程量，并通过液晶显示模块把换算后的数据实时显示出来，同时由数据传输模块将数据传输到上位计算机，控制模块控制自检自校准模块，产生电信号对数据采集调理模块进行自检，在活门受力不同的情况下，将测试数据与期望值进行比较，并将校准系数储存在EEPROM内存中，作为对传感器固定误差、增益放大器和ADC中模拟电路的漂移补偿，看门狗模块为可编程看门狗定时器，正常工作时，控制模块会以一个固定的时间间隔对看门狗定时器的寄存器进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块在自身定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使得控制模块能够重新正常运行。本发明还包括一个声光提示模块，根据不同型号安全活门工作时的控制压力、行程量，为安全活门设定相应的工作阀值范围，控制模块将来自数据调理采集模块的控制压力、行程量与预设的工作压力阈值及工作行程阈值进行比较。当安全活门的控制压力小于工作控制压力阀值的最小值时，液晶显示模块显示“欠力”；当安全活门的控制压力大于工作控制压力阀值的最大值时，液晶显示模块显示“过力”；当安全活门控制压力介于工作阀值的范围内时，声光提示模块提示控制压力正常。当安全活门的行程量小于工作行程阀值的最小值时，液晶显示模块显示“欠位”；当安全活门的行程量大于工作行程阀值的最大值时，液晶显示模块显示“过位”；当安全活门的行程量介于工作行程阀值的范围内时，声光提示模块提示行程量正常。当安全活门控制压力与行程量同时达到相应的工作阀值时，液晶显示模块显示准备检测等信息。本发明采用的平移台型号为TSM25-2A。所述的直线轴承选用滚珠直线轴承，作为力传感器与活门之间的力导向杆，其摩察力很小，可忽略不计，因此，该装置的系统误差很小。本发明的有益效果是结构简单，通用性好，易于加工组装，加工成本低，尺寸小巧轻便，具有可移动性，方便在多种工况场合下对安全活门进行检测。检测装置采用了卸荷技术，消除外力的引入；采用了自检及自校准技术，安全活门的检测精度及产品的可靠性高； 采用液晶显示，可以查看每一个操作所测得的数据，以及进行下一步的操作提示，向导式交互界面非常友好；通过网络接口将安全活门检测装置与上位计算机相连，实现通信，快速方便的生成产品检测报告。
图1是本发明的组成框图；图2是安全活门检测单元工装示意图；图中，101精密平移台，102位移传感器，103角支架1，104力传感器，105可调螺钉，106直线轴承，107角支架2，108安全活门，109角支架3，110机架。图3是控制系统流程图；图4是数据采集转化子流程图；图5是基于网络接口的数据传输子流程图；图6是传感器信号调理采集电路实例图；图7是基于CAN总线电路实例图；图8是液晶屏驱动及显示电路实例图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明的功能模块图。所述的安全活门组件检测装置包括安全活门检测单元，传感器组，数据采集调理模块，控制单元，液晶显示模块，自检、自校准模块，看门狗模块，数据传输模块，声光提示模块。本发明采用精密的传感器组对安全活门进行检测，然后将测得的微弱信号输入数据调理采集模块，对信号进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中；在控制模块中，为安全活门预先设定相应的工作阀值，将来自数据调理采集模块的数字电压信号与其比较，检测安全活门是否合格；液晶显示模块主要用于显示在安全活门检测过程中测得的活门控制压力、行程量及操作提示等；数据传输模块接收安全活门检测过程中的数据，并将这一数据通过网络接口传送到上位计算机中，并在上位计算机中绘制活门控制压力及行程量曲线图，最终生成检测报告等。参考图1，将传感器组分布在安全活门检测单元中，传感器组包括精密的位移传感器和力传感器，能精确的感知活门的控制压力及行程量并将其转变为电信号，通过数据调理采集模块处理传感器组测得的微弱信号，并对该信号进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中。液晶显示模块主要用于显示在安全活门检测过程中所测得的活门压力、行程量及操作提示等。在控制模块中，将转换后的数字信号换算为活门控制压力及行程量，并通过液晶显示模块把换算后的数据实时显示出来，同时由数据传输模块将数据传输到上位计算机，实现通讯。根据不同型号安全活门工作时的控制压力、行程量，为安全活门设定相应的工作阀值范围，控制模块将来自数据调理采集模块的控制压力、行程量数字电压信号与预设的工作压力阈值及工作行程阈值进行比较。当安全活门的控制压力小于工作控制压力阀值的最小值时，液晶显示模块显示“欠力”; 当安全活门的控制压力大于工作控制压力阀值的最大值时，液晶显示模块显示“过力”；当安全活门控制压力介于工作阀值的范围内时，声光提示模块提示控制压力正常。当安全活门的行程量小于工作行程阀值的最小值时，液晶显示模块显示“欠位”；当安全活门的行程量大于工作行程阀值的最大值时，液晶显示模块显示“过位”；当安全活门的行程量介于工作行程阀值的范围内时，声光提示模块提示行程量正常。当安全活门控制压力与行程量同时达到相应的工作阀值时，液晶显示模块显示准备检测等信息。数据传输模块接收安全活门检测过程中的数据，并将数据通过网络接口传送到上位计算机；由控制模块控制自检自校准模块对硬件电路进行自检，并对测试数据补偿进行自校准，提高了安全活门检测的精度和产品的可靠性；看门狗模块为可编程看门狗定时器，正常工作时，控制模块会以一个固定的时间间隔对看门狗定时器的寄存器进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块可在自身的定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使用控制模块能够重新正常运行。
所述的安全活门检测单元包括平移台、角支架1、角支架2、角支架3、机架、位移传感器和力传感器。位移传感器和力传感器固定在角支架1上，角支架1固定在平移台上， 平移台固定在机架上。直线轴承固定在角支架2上，直线轴一端接触力传感器，另一端接触活门。活门固定在角支架3上，角支架3固定在机架上。当平移台进给时，力传感器通过轴承间接接触安全活门，测得活门打开压力。位移传感器通过角支架2上的可调螺钉间接连接活门，检测活门打开时的行程量，活门与角支架3用快卸螺钉固定，方便活门的快速装卸，位移传感器的自身阻力通过可调螺钉和角支架卸荷在机架上。调节平移台，位移传感器和力传感器感知活门的控制压力及行程量并将其转变为电信号，通过数据调理采集模块进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中。控制模块将转换后的数字信号换算为活门控制压力及行程量，并通过液晶显示模块把换算后的数据实时显示出来，同时由数据传输模块将数据传输到上位计算机。控制模块控制自检自校准模块，产生一定波形的电信号对数据采集调理模块进行自检，在活门受力不同的情况下，将测试数据与期望值进行比较，并将校准系数储存在EEPROM内存中，作为对传感器固定误差、增益放大器和ADC中模拟电路的漂移补偿，提高了安全活门检测的精度和产品的可靠性。看门狗模块为可编程看门狗定时器，正常工作时，控制模块会以一个固定的时间间隔对看门狗定时器的寄存器进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块在自身定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使用控制模块能够重新正常运行。图2为安全活门检测单元工装示意图。为了检测安全活门的打开压力、行程量，采用精密的平移台101(本发明采用的型号为TSM25-2A)实现进给，力传感器104与位移传感器102之间协同工作，共同固定在角支架103上。当移动平移台101时，力传感器104则可通过轴承106间接接触安全活门108， 可测得活门打开压力，位移传感器102接触于角支架107上的可调螺钉105，可同时检测活门打开时的行程量，并且位移传感器的自身阻力可以通过可调螺钉、角支架卸荷在机架110 上。本发明选用滚珠直线轴承106作为力传感器104与活门之间的力导向杆，其摩察力很小，可忽略不计，因此，该装置的系统误差很小。调节平移台101，判断安全活门的控制压力及行程量是否达到工作阀值范围内，即可完成检测工作。对于安全活门检测单元的工装结构，通过匹配不同量程的传感器，即可完成不同型号安全活门检测的工作。图3为控制系统流程图。当安全活门组件检测装置上电启动时，系统开始初始化， 自检程序运行，判断是否正常工作，不正常工作则提示检修，否则继续执行。进入主菜单，可以查看本系统的信息。当进入安全活门检测模式时，开始启动A/D转换及接口中断子程序， 进行数据的采集，并将数据通过液晶显示子程序显示在液晶屏上，通过网络接口通信子程序发送到上位计算机上进行数据分析，最终在上位计算机生成检测报告。图4为数据采集转化流程图。当平移台实现进给时，传感器输出微弱信号，通过调理电路进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波，所得到的信号换成为数字电压信号，并送入控制模块中，将转换后的数字信号换算为活门控制压力及行程量，并通过液晶显示模块把换算后的数据实时显示出来，同时由数据传输模块将数据传输到上位计算机，实现通讯。根据不同型号安全活门工作时的控制压力、行程量，为安全活门设定相应的工作阀值范围，控制模块将来自数据调理采集模块的多路数字电压信号与预设的工作压力阈值及工作行程阈值进行比较，当其小于工作阀值的最小值或其大于工作阀值的最大值时，液晶显示模块显示“不合格”，并提示返回，只有当其满足工作阀值的范围时，声光提示模块提示“合格”， 液晶显示模块显示准备检测等信息。图5为本发明基于网络接口的数据传输流程图。开始，首先分别对网络端口和通信数据区进行初始化；接着判断所需要进行通信连接的网络端口 ；通过该网络端口接收来自上位计算机的握手信号，如果没有收到来自上位计算机的握手信号，则返回，继续等待上位计算机的信号。若接收到了来自上位计算机的握手信号，则开始通过网络端口向上位计算机发送安全活门的检测数据。最终将以报文等数据结构形式发送安全活门的检测数据。 每帧报文信息结构包含了报头、报尾、以及安全活门组件的检测数据以及开关机时间等数据信息。最后判断数据发送是否完毕，如果数据没有发送完毕就返回继续发送数据。图6为传感器信号调理采集电路实例图；图7为基于CAN总线网络接口的数据传输电路实例图；图8为安全活门组件检测装置的显示屏及其驱动电路实例图。这三个电路均为常见电路，在这里不再介绍。
权利要求
1.一种安全活门组件检测装置，包括安全活门检测单元、数据采集调理模块、控制单元、液晶显示模块、自检自校准模块、看门狗模块和数据传输模块，其特征在于所述的安全活门检测单元包括平移台、三个角支架、机架、位移传感器和力传感器，在机架上表面沿直线依次分布有平移台、二号角支架和三号角支架，平移台沿该直线方向运动，且上表面固定有一号角支架，一号角支架上固定有位移传感器和力传感器，直线轴承穿过二号角支架，一端接触力传感器，另一端接触活门，活门固定在三号角支架上，当平移台进给时，力传感器通过直线轴承间接接触安全活门，测得活门打开压力，位移传感器连接二号角支架上的可调螺钉检测活门打开时的行程量，位移传感器和力传感器感知活门的控制压力及行程量并将其转变为电信号，通过数据调理采集模块进行前置滤波、隔离、放大、抗混叠滤波和模数转换成为数字电压信号，输入到控制模块中，控制模块将转换后的数字信号换算为活门控制压力及行程量，并通过液晶显示模块把换算后的数据实时显示出来，同时由数据传输模块将数据传输到上位计算机，控制模块控制自检自校准模块，产生电信号对数据采集调理模块进行自检，在活门受力不同的情况下，将测试数据与期望值进行比较，并将校准系数储存在EEPROM内存中，作为对传感器固定误差、增益放大器和ADC中模拟电路的漂移补偿，看门狗模块为可编程看门狗定时器，正常工作时，控制模块会以一个固定的时间间隔对看门狗定时器的寄存器进行写操作，当控制模块因为系统错误而出现运行失控时，会停止对看门狗定时器寄存器的写操作，此时，看门狗模块在自身定时器的驱动下向控制模块发出复位信号，使得控制模块能够重新正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种安全活门组件检测装置，其特征在于所述的平移台型号为 TSM25-2A。
3.根据权利要求1所述的一种安全活门组件检测装置，其特征在于所述的直线轴承选用滚珠直线轴承。
全文摘要
本发明公开了一种安全活门组件检测装置，在机架上分布有平移台和两个角支架，平移台上通过角支架固定有位移传感器和力传感器，力传感器通过直线轴承测得活门打开压力，位移传感器连接可调螺钉检测活门打开的行程量，位移传感器和力传感器的输出通过数据调理采集模块输入到控制模块中，并通过液晶显示模块显示，由数据传输模块将数据传输到上位计算机，控制模块控制自检自校准模块进行自检，看门狗模块在运行失控时使得控制模块能够重新正常运行。本发明结构简单，通用性好，易于加工组装，加工成本低，尺寸小巧轻便，具有可移动性。
文档编号G01M13/00GK102175446SQ20111004518
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者容建刚, 李洲洋, 谷文韬, 雷少坤 申请人:西北工业大学