一种非接触式振动检测装置的制作方法

本实用新型涉及振动检测技术领域，特别涉及一种非接触式振动检测装置。

背景技术：

由于在汽轮发电机、风机、大型轧钢机上都存在着高速旋转的旋转机械。旋转机械一般是采用刚性或者半挠性的方式连接转子，当转子由于支撑轴的不均匀膨胀等因素发生不对中故障时，转子所在机组就可能发生振动，严重时可能导致机器停转。因此，非接触式振动检测装置可广泛应用于振动检测技术领域。

目前，针对旋转机械的振动检测主要有两种方式：

一方面，凭借经验依靠人体感觉器官来直接感触旋转机械的振动情况，例如，用手触摸旋转电机在工作时的外表温度，再结合耳朵听到的噪音大小，来判断电机是否发生振动异常，这种检测方式明显主观性较强，检测结果不准确。

另一方面，通过手持式或固定式振动检测设备直接获取旋转设备的某一位置的相关振动参数，从而间接判断其振动情况，但这种方式由于旋转机械的工作环境复杂使得每一次检测的振动位置很难保持一致，而且还可能存在由于人员操作不当而引起较大偏差，检测结果也可能不准确。

因此，在现有技术中，如何获取准确的振动检测结果是是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种非接触式振动检测装置，可以获取准确的振动检测结果。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种非接触式振动检测装置，包括轨道总成、轨道机器人本体、云台、激光测振仪和红外热成像传感器，其中，

所述轨道总成，用于支撑所述轨道机器人本体移动至振动设备的检测位置；

所述轨道机器人本体，用于执行振动设备的巡检任务；

所述云台，用于调整所述激光测振仪和所述红外热成像传感器的位置，以便于安装在所述云台上的所述激光测振仪的光束与振动设备的检测位置相互垂直；

所述激光测振仪，用于执行振动设备的振动检测任务；

所述红外热成像传感器，用于执行振动设备的温度检测任务。

优选地，还包括通信部、后台处理部和警报处理部，其中，

所述通信部，用于向所述后台处理部实时传输振动设备的检测结果；

所述后台处理部，用于处理振动设备的检测结果，并比较处理后的检测结果是否小于等于预设阈值；

所述警报处理部，用于当处理后的检测结果大于预设阈值时发出报警信息。

优选地，所述云台的底部与所述激光测振仪相连，且其侧面与所述红外热成像传感器相连。

优选地，所述云台的顶部通过活动连接部安装于所述轨道机器人本体的底部。

优选地，所述云台具体为包括预制位存储部的多预制位云台，

所述预制位存储部包括：

用于调整激光测振仪位置的激光测振仪预制位装置；

用于调整红外热成像传感器位置的红外热成像传感器预制位装置。

优选地，还包括与所述激光测振仪和所述红外热成像传感器相连、用以将所述激光测振仪所监测到的测振结果和所述红外热成像传感器所监测到的成像结果进行存储的监测结果存储部。

优选地，还包括设于所述轨道机器人本体的通讯接口，所述通讯接口与所述监测结果存储部相连，用以将测振结果和/或成像结果由通讯接口传输至外接设备。

优选地，还包括用以监测所述激光测振仪和所述红外热成像传感器是否能够正常运行的监测装置，所述监测装置与所述警报处理部相连，用以实现当所述激光测振仪和所述红外热成像传感器出现故障时所述警报处理部进行报警。

优选地，还包括设于所述轨道机器人本体、用以监测所述轨道总成是否能够供所述轨道机器人本体正常行进的探测装置，所述探测装置与所述报处理部相连，用以实现当所述轨道总成无法供所述轨道机器人本体正常行进时所述警报处理部进行报警。

优选地，所述探测装置具体为用以探测所述轨道总成的行进面是否平整的探头。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的非接触式振动检测装置，包括轨道总成、轨道机器人本体、云台、激光测振仪和红外热成像传感器。

轨道总成包含用以供轨道机器人本体运行的轨道，一般地，轨道围绕在振动设备的周围，轨道机器人本体的运动路线相对比较固定，再结合轨道机器人内部的控制装置接收到的巡检任务，便能够保证轨道机器人本体在每一个振动检测点处都能准确停靠，实现激光测振仪的第一次定位。

同样地，云台、激光测振仪和红外热成像传感器也随轨道机器人本体移动至振动设备的检测位置。然后，云台则依靠自身调整激光测振仪和红外热成像传感器的位置，以便于安装在云台上的激光测振仪的光束与振动设备的检测位置相垂直，这样，便可实现激光测振仪第二次定位。

激光测振仪在每一次轨道机器人本体执行巡检任务时，都会完成两次定位，使其在振动设备的振动检测点便能够有较准确的位置，对于每一个振动检测而言，每一次的检测位置基本相同，在结合红外热成像传感器的温度与距离的信息，使每一个振动检测点的检测结果的偏差较小，自然地，该装置便能够获取准确的振动检测结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供非接触式振动检测装置的结构示意图；

图2为图1另一角度的视图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种非接触式振动检测装置，以便于获取准确的振动检测结果。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图2，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供非接触式振动检测装置的结构示意图；图2为图1另一角度的视图。

在第一种具体实施方式中，本实用新型所提供的非接触式振动检测装置，主要包括轨道总成11、轨道机器人本体12、云台13、激光测振仪14和红外热成像传感器15。

其中，轨道总成11主要用于支撑轨道机器人本体12移动至振动设备的检测位置。根据现场环境情况，再结合吊挂的轨道机器人本体12的规格，轨道总成11的轨道通常具有不同的尺寸规格，以保证吊挂在轨道总成11下方的轨道机器人本体12可围绕振动设备上振动检测点小角度转动。一般地，为了减轻轨道总成11的重量，轨道选用铝合金型材，当然也可以是其他材料，但无论何种材料其硬度和重量都应满足现场的铺设条件。

轨道机器人本体12通常内置有控制模块、驱动模块、通信模块、定位模块和行走模块等复杂模块，主要用于执行振动设备的巡检任务。具体地，轨道机器人本体12的巡检任务包括巡检路线和巡检停靠点，其中，巡检路线与轨道总成11中铺设的轨道形状一致，向轨道机器人本体12中输入轨道的铺设参数，使轨道机器人本体12按轨道铺设参数执行巡检路线，例如，当铺设的轨道为一条规则的圆形线路时，在轨道机器人本体12中输入该圆形线路参考中心的相对坐标值及其半径，轨道机器人本体12便会执行该圆形线路进行行驶；另外，巡检停靠点与振动设备的振动检测点有关，根据振动设备的实际工况，标定振动设备的实际振动检测点的位置，再将这些位置信息输入至轨道机器人本体12中，使轨道机器人本体12将振动检测点的位置信息作为其行走过程中的停靠点，当经过停靠点时，轨道机器人本体12在轨道上停止行走，例如，轨道机器人本体12在执行巡检路线时，当快要到达某一停靠点时，轨道机器人本体12将其行走的每一点的坐标值与输入的振动检测点的相对坐标值进行比较，若一致则轨道机器人本体12停靠在该点，若不一致则轨道机器人本体12继续执行行走指令。显然地，轨道机器人本体12按照输入的轨道铺设参数和振动检测点的位置信息来执行巡检任务。

针对轨道机器人本体12在轨道总成11上行走，轨道总成11可以设置为截面为工字形的轨道，包括上横梁、下横梁和竖直梁，竖直梁的顶部连接于上横梁，竖直梁的底部连接于下横梁。

轨道机器人本体12的行走模块可以为至少一对行走轮，成对的行走轮的转动轴线与竖直梁平行，且位于竖直梁的两侧，上横梁和下横梁能够限制行走轮的上下移动，成对的行走轮转向相反，能够分别在竖直梁的两侧滚动，以实现行走。也即，上横梁的两端分别限制一对行走轮向上移动，下横梁的两端分别限制一对行走轮向下移动；当然，针对轨道机器人本体12相对于轨道总成11的行走，还可以有其他方式，本文不在赘述。

通常情况下，轨道机器人本体12的定位模块利用实时扫描振动设备的振动检测点上的RFID码来实现精确定位导航，然后将待测振动检测点的位置信息通过通信模块实时传输至控制模块，控制模块将接收到的位置信息发送给驱动模块，使驱动模块驱动行走模块，从而使轨道机器人本体12沿轨道移动。当然，轨道机器人本体12的定位方式不唯一，也可以采用其它诸如GPS的定位方式，但无论何种定位方式，都要保证定位模块能准确导航并定位在振动设备的待测振动检测点处。也即，当轨道机器人本体12处于气体泄漏位置时，能够利用定位模块将该泄漏位置发送至后台或用户的移动终端，以便准确获知气体泄漏的具体位置。此外，在轨道机器人本体12的下方，通过活动连接部连接有云台13。

活动连接部将云台13的顶部与轨道机器人本体12的底部连接在一起，以便于轨道机器人本体12带动云台13沿轨道移动至振动检测点处。其中，活动连接部可以为具有多个自由度的万向轴，同时驱动云台13的顶部实现多种运动，例如，云台13围绕活动连接部可以竖直运动、水平旋转、上下翻转或左右翻转等，显然，可以根据现场待测振动设备的具体结构和具体布置方式选用具有合适自由度的活动连接部。在该具体实施方式中，活动连接部能够云台13实现竖直运动、水平旋转、左右翻转。活动连接部可以铰接在云台13的顶端，当然，可以是一体式，也可以是分体式。

云台13的底部通常与激光测振仪14相连，侧面与红外热成像传感器15相连，当然，激光测振仪14和红外热成像传感器15的可以安装在云台13的任意外表面上，安装位置只要满足能检测到待测振动设备上所有的振动检测点。此外，云台13通常为多预制位智能云台，在其内部设有预制位存储部，在预制位存储部中常含有用于调用激光测振仪的激光测振仪预制位装置和用于调用红外热成像传感器的红外热成像传感器预制位装置，云台13通过自主调用激光测振仪预制位装置和红外热成像传感器预制位装置以调整激光测振仪14和红外热成像传感器15的位置，使激光测振仪14和红外热成像传感器15均能精确地定位到待测的振动检测点上，且一定要满足激光测振仪14的光束与振动设备的检测位置相互垂直。也即，激光测振仪预制位装置内具有多个预先设置的位置，以便激光测振仪14能够及时到达所需的位置；红外热成像传感器预制位装置内具有多个预先设置的位置，以便红外热成像传感器15能够及时到达所需的位置。

激光测振仪14主要用于精确地检测振动设备的振动情况，其测量过程是无接触的光学测量，对于工作环境比较恶劣的振动设备，无接触的振动测试可以消除环境及设备等外界影响因素。由于激光测振仪14通过轨道机器人本体12和云台13的两次定位，使得激光测振仪14在每一次巡检时的停留位置基本一致，使检测点的检测结果偏差小，检测结果更准确。激光测振仪14是依靠发光点和接收点相对位置的变化会导致频率和波长变化的测量理论基础进行振动检测的。通常情况下，激光测振仪的核心包含高精密激光干涉仪和信号处理器。其中，高精密激光干涉仪内的He-Ne激光器发出的偏振光(设频率为F0)由分光镜分成两路，一路作为测量，一路用于参考；测量光通过声光调制器具有一定频移(F)，再被聚焦到振动设备待检测点的表面，振动设备便引起多普勒频移(f＝2v/λ)；系统收集反射光并与参考光汇聚在传感器上，这样两束光在传感器表面产生干涉，干涉信号的频率为F+f，携带了被测物体的振动信息。此外，信号处理器再将频移信号转换为与振动有关的速度和位移信号，从而获得检测点的相关振动参数。

红外热成像传感器15通常利用可以非接触地测得被测对象的温度的优势，可以获取检测振动设备表面的温度分布情况，结合激光测振仪14的检测结果，从另一维度反映振动设备的振动情况，从而可以直接反映振动设备的异常振动情况。

此外，该装置还包括监控探头16、通信部、后台处理部和警报处理部。当然，该装置也可以配置显示设备或手持终端，以便于显示检测结果。手持终端，比如手机或者穿戴于手腕的移动设备等，可以实时检测振动设备的振动情况，以便于相关人员对有异常的振动设备及时、快速地做出反应。

监控探头16通常也安装在云台13的外表面上，当然在云台13的预制位存储部中必含有相应的监控探头预制位单元，用于调用监控探头16，可将监控结果输出至显示设备，以实现远程实时监控振动设备的现场振动情况。通常，监控探头16采用高清摄像仪，当然，也可以是其他监控设备。

通信部可以实现检测数据的实时传输，将振动设备的检测数据转化成模拟信号后传输至与之相连的后台处理部，然后，后台处理部把模拟数据转化为数字数据，再将数字数据与设定的缺陷阈值进行比较后，判断该数据是否小于等于预设阈值。由于后台处理部不仅与警报处理部相连，而且还与显示设备相连，所以比较结果一方面可以输出至显示设备，另一方面也可以发送给警报处理部。当含检测结果的数字数据大于预设阈值时，振动设备的振动发生异常，使得显示设备显示异常振动结果，同时警报处理部发出声、光警报以提醒相关工作人员做出反应，显然，这样便可以精确地远程监测振动设备的振动数据的变化情况。其中预设阈值的具体设置方式可以根据实际需要而定，本文将不再赘述。

综上所述，通过轨道机器人本体12的定位装置和具有定位功能云台13，激光测振仪14能够在每次巡检时停靠在巡检线路的相同位置上，也即对于振动设备的每个振动检测点而言，激光测振仪14的停靠位置相同，振动检测结果的偏差小，获得振动检测结果准确。

除此之外，本申请的非接触式振动检测装置还可以包括监测结果存储部，监测结果存储部与激光测振仪14和红外热成像传感器15相连，当激光测振仪14监测到测振结果以及红外热成像传感器15监测到成像结果后实时传输至监测结果存储部，通过监测结果存储部对监测结果(包括测振结果和成像结果)予以保存，避免监测结果的丢失，以方便后续对监测结果的研究。其中监测结果存储部可以为存储硬盘等部件；当然，为了实现将监测结果存储部中的监测结果予以拷贝，还可以在轨道机器人本体12的外壁设置通讯接口，且通讯接口与监测结果存储部连接，当用户将移动硬盘或U盘等外接设备插入通讯接口时，可以将监测结果存储部中的监测结果复制于外接设备。

为了进一步确保非接触式振动检测装置的正常可靠运行，本申请还可以设置用以监测激光测振仪14和红外热成像传感器15是否能够正常运行的监测装置，监测装置可以为现有技术中的激光测振仪14和红外热成像传感器15的检测电路，当激光测振仪14和红外热成像传感器15出现故障无法实现其功能时，监测装置能够向警报处理部发送故障信号，以实现警报处理部进行报警，从而提示用户需要对激光测振仪14和红外热成像传感器15进行维护，避免因激光测振仪14和红外热成像传感器15出现故障而漏检所导致的意外事故发生。

更进一步地，为了确保轨道机器人本体12在轨道总成11上平稳行走，轨道机器人本体12还可以设置探测装置，实时探测轨道总成11的表面情况；倘若轨道机器人本体12在行驶过程中，位于其行进方向的前方、轨道总成11出现凹陷或者发生断裂时，此时轨道总成11不宜供轨道机器人本体12行进，探测装置能够及时获知，且向警报处理部发送报警信号，实现警报处理部进行报警。当然，探测装置还可以连接云台13，利用云台13控制轨道机器人本体12停止运行，避免轨道机器人本体12运行至出现凹陷或者发生断裂的位置处，从而降低轨道机器人本体12损坏的概率。其中，探测装置判断轨道总成11是否出现凹陷或者发生断裂的具体方法可以参考现有技术；基于轨道总成11发生断裂的情形并不常见，本申请可以将探测装置仅仅定义为能够探测轨道总成11的行进面是否平整的探头，从而降低探测装置的成本，还能够确保轨道机器人本体12的行进平稳，进而实现非接触式振动检测装置的运行可靠。

针对本申请的非接触式振动检测装置的动力来源，可以利用电池提供其驱动力，也即，在轨道机器人本体12内设置锂电池或其他类型的电池，提供非接触式振动检测装置所需的一切电能，其中包括轨道机器人本体12的行进驱动力、激光测振仪14和红外热成像传感器15所需的电能等；在这里，轨道机器人本体12可以设置用以显示电池的剩余电量的显示屏，且利用上文的通信部还可以将剩余电量发送至移动终端，以方便相关人员获知；与此同时，轨道总成11上还可以设置多个充电装置，用以对电池进行充电；具体来说，多个充电装置平均分布于轨道总成11，且充电装置为无线充电装置，当轨道机器人本体12移动至充电装置处时，可以通过无线充电的方式对电池进行充电，方便且快捷；当然，为了对非接触式振动检测装置进行供电，还可以利用诸如现有技术中的轨道车辆所采用的第三轨供电方式，第三轨与轨道总成11平行设置，且轨道机器人本体12具有能够与第三轨接触以获得电能的接触器，从而实现非接触式振动检测装置的正常运行。

以上对本实用新型所提供的非接触式振动检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。