悬浮传感器标定台数据采集与控制系统的制作方法

本发明涉及一种中低速磁悬浮技术领域，具体而言，涉及一种针对中低速磁悬浮传感器标定台的数据采集与控制系统。

背景技术：

磁悬浮列车在运行中，悬浮于轨道之上，与轨道无机械接触，主要依靠间隙传感器来提供列车的悬浮、导向以及位置信息，进而保证列车的悬浮稳定性、导向准确性以及位置定位。间隙传感器的输出信息将直接影响磁浮列车的悬浮性能。同一列磁浮列车中安装有多只间隙传感器，为保证间隙传感器都能够在最佳状态下工作，在安装间隙传感器之前需要对其进行标定。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种悬浮传感器标定台数据采集与控制系统。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

一种悬浮传感器标定台数据采集与控制系统，包括：

模拟测试平台，为待标定悬浮传感器提供模拟测试环境。

控制模块，选择当前测试项目，控制测试模块为待标定悬浮传感器提供相应的模拟测试环境。同时控制标定模块调用与当前测试项目相应的标定单元。

数据采集模块，接收待标定悬浮传感器的输出信息，并将采集到的待标定悬浮传感器的输出信息传输给标定模块。

标定模块，根据选择的当前测试项目，调用对应的标定单元，完成待标定悬浮传感器相应参数的标定。

本发明还包括条码扫描仪，条码扫描仪读取待标定传感器出厂标记的条形码或二维码，获取出厂编号信息，并将该信息传递给控制模块。控制模块获取待标定传感器的编码信息，并与待标定传感器的标定结果信息进行一对一的数据存储。所述待标定传感器出厂标记的条形码或二维码，是与待标定传感器一一对应的，是唯一的。可以通过该条形码或二维码获取待标定传感器出厂编号信息，唯一确定传感器。

所述测试平台包括水平运动机构、垂直运动机构、旋转运动机构以及测试导轨，测试导轨用于模拟磁悬浮列车运行时对应的导轨。通过水平运动机构和垂直运动机构调整待标定悬浮传感器与测试导轨之间的位置关系，模拟待标定悬浮传感器在磁悬浮列车上的安装位置以及运行状态。其中测试导轨包括两段彼此间隙对接的导轨，其中一段是固定导轨，另一段是活动导轨。固定导轨平行于水平导轨固定设置，活动导轨设置在固定导轨的一端且同样平行于水平导轨设置，活动导轨滑动设置在十字滑台上且通过十字滑台实现在水平方向上靠近或者远离固定导轨以及在垂直方向上的向上或向下偏离固定导轨。

水平运动机构包括水平导轨、水平滑块以及水平驱动电机，水平驱动电机与水平滑轨上的水平滑块连接且能够驱动水平滑块在水平滑轨上水平滑动；垂直运动机构包括垂直滑轨、垂直滑块以及垂直驱动电机，所述垂直导轨固定于水平滑块上，水平滑块能够带动垂直导轨以及垂直导轨上的垂直滑块同步水平滑动，垂直驱动电机与垂直滑轨上的垂直滑块连接且能够驱动垂直滑块在垂直滑轨上垂直滑动；所述垂直滑块上设置有传感器夹具。所述旋转运动机构包括旋转平台以及旋转电机，所述旋转平台上设置有传感器夹具。水平驱动电机、垂直驱动电机以及旋转电机均与控制模块连接，由控制模块控制其工作状态。

本发明中所述待标定悬浮传感器包括多个加速度传感器和多个间隙传感器。

利用本发明提供的悬浮传感器标定台数据采集与控制系统能够完成静态间隙测试、两轨道间的垂直方向偏移测试、两轨道间的水平方向过接缝测试以及加速度测试。具体地，用户选择当前测试项目，将待标定悬浮传感器固定安装在相应的传感器夹具上，控制模块根据当前选择的测试项目，启动相应的电机，并控制电机在测试过程中的工作状态(如速度、方向)，数据采集模块实时采集测试过程中待标定悬浮传感器的输出信息并将采集到的信息传输给标定模块，标定模块完成待标定悬浮传感器对应参数的标定。

在进行静态间隙测试、两轨道间的垂直方向偏移测试或两轨道间的水平方向过接缝测试时，待标定悬浮传感器由垂直滑块上的传感器夹具夹持固定。在进行加速度测试时，待标定悬浮传感器由旋转平台上的传感器夹具夹持固定。

与现有技术相比，本发明能够产生以下技术效果：

本发明用于传感器的标定，可对传感器进行静态间隙测试、轨道偏移测试、过接缝测试和加速度测试，可保证传感器能够工作在理想状态。

附图说明

图1是本发明的框架结构图；

图2是本发明一实施例中模拟测试平台的结构示意图；

图3是本发明一实施例中模拟测试平台的结构示意图(图中待标定悬浮传感器夹持固定在垂直滑块上的传感器夹具上)；

图4是静态间隙测试流程图；

图5是两轨道间的垂直方向偏移测试流程图；

图6是两轨道间的水平方向过接缝测试流程图；

图7是加速度测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施方式进行进一步的详细说明。

参照图1，一种悬浮传感器标定台数据采集与控制系统，包括：

模拟测试平台，为待标定悬浮传感器提供模拟测试环境。

控制模块，选择当前测试项目，控制测试模块为待标定悬浮传感器提供相应的模拟测试环境。同时控制标定模块调用与当前测试项目相应的标定单元。

数据采集模块，接收待标定悬浮传感器的输出信息，并将采集到的待标定悬浮传感器的输出信息传输给标定模块。

标定模块，根据选择的当前测试项目，调用对应的标定单元，完成待标定悬浮传感器相应参数的标定。

条码扫描仪，条码扫描仪读取待标定传感器出厂标记的条形码或二维码，获取出厂编号信息，并将该信息传递给控制模块。控制模块获取待标定传感器的编码信息，并与待标定传感器的标定结果信息进行一对一的数据存储。所述待标定传感器出厂标记的条形码或二维码，是与待标定传感器一一对应的，是唯一的。可以通过该条形码或二维码获取待标定传感器出厂编号信息，唯一确定传感器。

参照图1，图2和图3，测试平台包括水平运动机构1、垂直运动机构2、旋转运动机构3以及测试导轨，测试导轨用于模拟磁悬浮列车运行时对应的导轨。通过水平运动机构1和垂直运动机构2调整待标定悬浮传感器7与测试导轨之间的位置关系，模拟待标定悬浮传感器在磁悬浮列车上的安装位置以及运行状态。其中测试导轨包括两段彼此间隙对接的导轨，其中一段是固定导轨4，另一段是活动导轨5。固定导轨4平行于水平运动机构1中的水平导轨固定设置，活动导轨5设置在固定导轨4的一端且同样平行于水平导轨设置，活动导轨5滑动设置在十字滑台6上且通过十字滑台6实现在水平方向上靠近或者远离固定导轨4以及在垂直方向上的向上或向下偏离固定导轨4。

水平运动机构1包括水平导轨、水平滑块以及水平驱动电机，水平驱动电机与水平滑轨上的水平滑块连接且能够驱动水平滑块在水平滑轨上水平滑动。垂直运动机构2包括垂直滑轨、垂直滑块以及垂直驱动电机，所述垂直导轨固定于水平滑块上，水平滑块能够带动垂直导轨以及垂直导轨上的垂直滑块同步水平滑动，垂直驱动电机与垂直滑轨上的垂直滑块连接且能够驱动垂直滑块在垂直滑轨上垂直滑动；所述垂直滑块上设置有传感器夹具8。所述旋转运动机构3包括旋转平台以及旋转电机，所述旋转平台上设置有传感器夹具8。水平驱动电机、垂直驱动电机以及旋转电机均与控制模块连接，由控制模块控制其工作状态。

本发明中所述待标定悬浮传感器7包括多个加速度传感器和多个间隙传感器。本实施例中待标定悬浮传感器包括2个加速度传感器和3个间隙传感器，因此其能够输出3路间隙信号以及2路加速度信号。

利用本发明提供的悬浮传感器标定台数据采集与控制系统能够完成静态间隙测试、两轨道间的垂直方向偏移测试、两轨道间的水平方向过接缝测试以及加速度测试。具体地，用户选择当前测试项目，将待标定悬浮传感器固定安装在相应的传感器夹具上，控制模块根据当前选择的测试项目，启动相应的电机，并控制电机在测试过程中的工作状态(如速度、方向)，数据采集模块实时采集测试过程中待标定悬浮传感器的输出信息并将采集到的信息传输给标定模块，标定模块完成待标定悬浮传感器对应参数的标定。

在进行静态间隙测试、两轨道间的垂直方向偏移测试或两轨道间的水平方向过接缝测试时，待标定悬浮传感器由垂直滑块上的传感器夹具夹持固定。在进行加速度测试时，待标定悬浮传感器由旋转平台上的传感器夹具夹持固定。

参照图4，如当前选择进行静态间隙测试，首先将待标定悬浮传感器夹持固定在垂直滑块上的传感器夹具上，通过垂直运动机构将待标定悬浮传感器的检测端与固定导轨之间垂直方向的间隙调整到设定的初始间隙值(如1mm)。然后给待标定传感器供电，同时启动水平驱动电机开始初次测试，水平驱动电机带动水平滑块以及水平滑块上的垂直导轨、垂直滑块、待标定悬浮传感器同步作水平往返运动一次，数据采集模块实时采集测试过程中待标定悬浮传感器的输出数据，此时输出数据为待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据。如待标定悬浮传感器包括三个间隙传感器，那么待标定悬浮传感器将输出三路间隙数据。

接着通过垂直运动机构将待标定悬浮传感器的检测端与固定导轨之间垂直方向的间隙在初始间隙的基础上增加1mm。然后采用初次测试相同的方法，完成第二次测试，得到第二次测试过程中待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据；

继续通过垂直运动机构将待标定悬浮传感器的检测端与固定导轨之间垂直方向的间隙在初始间隙的基础上增加2mm。然后采用初次测试相同的方法，完成第三次测试，得到第三次测试过程中待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据；

依次规则，直至完成第二十次测试，得到第二十次测试过程中待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据；

标定模块中的标定单元利用二十次测试过程中分别得到的待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据，完成静态间隙测试中待标定悬浮传感器所输出间隙数据的标定。

参照图5，如当前选择进行两轨道间的垂直方向偏移测试。首先将待标定悬浮传感器夹持固定在垂直滑块上的传感器夹具上。两轨道间的垂直方向偏移是指两段轨道在垂直方向上存在偏移、错位，即存在向上或者向下的偏移/错位，两轨道不处在同一条直线上。

在进行两轨道间的垂直方向偏移测试时，首先判断固定轨道和活动轨道的位置关系是否满足测试要求。如不满足要求，则通过在垂直方向上滑动活动导轨，使活动导轨与固定导轨不在同一直线上、在垂直方向上存在一定偏移量。一般而言，测试中所设置的偏移量较大，应大于实际应用中轨道间会出现的偏移量的最大值。同时通过垂直运动机构将待标定悬浮传感器的检测端与固定导轨/活动导轨之间垂直方向的间隙9调整到设定值如8mm，以模拟悬浮传感器在列车上的实际位置。给待标定传感器供电，同时启动水平驱动电机开始初次测试，水平驱动电机带动水平滑块以及水平滑块上的垂直导轨、垂直滑块、待标定悬浮传感器同步作水平往返运动，数据采集模块实时采集测试过程中待标定悬浮传感器的输出数据，此时输出数据为待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据。如待标定悬浮传感器包括三个间隙传感器，那么待标定悬浮传感器将输出三路间隙数据。

标定模块中的标定单元利用两轨道间的垂直方向偏移测试过程中得到的待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据，完成两轨道间的垂直方向偏移测试中待标定悬浮传感器所输出间隙数据的标定。

参照图6，如当前选择进行两轨道间的水平方向过接缝测试。首先将待标定悬浮传感器夹持固定在垂直滑块上的传感器夹具上。两轨道间的水平方向过接缝是指两段轨道在轨道的延伸方向上两轨道之间存在的间隙。

在进行两轨道间的水平方向过接缝测试时，首先判断固定轨道和活动轨道的位置关系是否满足测试要求。如不满足要求，则通过在水平上滑动活动导轨，使活动导轨与固定导轨位于同一水平直线上且在水平方向上存在间隙。同时通过垂直运动机构将待标定悬浮传感器的检测端与固定导轨/活动导轨之间垂直方向的间隙调整到设定值如8mm，以模拟悬浮传感器在列车上的实际位置。给待标定传感器供电，同时启动水平驱动电机开始初次测试，水平驱动电机带动水平滑块以及水平滑块上的垂直导轨、垂直滑块、待标定悬浮传感器同步作水平往返运动，数据采集模块实时采集测试过程中待标定悬浮传感器的输出数据，此时输出数据为待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据。如待标定悬浮传感器包括三个间隙传感器，那么待标定悬浮传感器将输出三路间隙数据。

标定模块中的标定单元利用两轨道间的水平方向过接缝测试过程中得到的待标定悬浮传感器中的各间隙传感器输出的间隙数据，完成两轨道间的水平方向过接缝测试中待标定悬浮传感器所输出间隙数据的标定。

参照图7，如当前选择进行加速度测试，首先将标准加速度传感器以及待标定悬浮传感器夹持固定在旋转平台上的传感器夹具上。标准加速度传感器是已经经过检测合格的与待标定悬浮传感器中加速度传感器同型号的加速传感器。标准加速度传感器用于为待标定悬浮传感器中的加速度传感器所输出的加速度信号提供比较基准。给待标定悬浮传感器通电，先进行静态测量。在静态测量时，待标定悬浮传感器中的加速度传感器直流输出，判断是否符合±1g，同时判断待标定悬浮传感器安装是否出现错误。然后给待标定悬浮传感器以及标准加速度传感器通电，由控制模块设置旋转电机的旋转速度和旋转时间，开启旋转电机，开始动态测量，数据采集模块实时采集整个测试过程中标准加速度传感器以及待标定悬浮传感器的输出数据。标定模块中的标定单元利用动态测量中实时采集到的待标定悬浮传感器中的加速度传感器输出的加速度信号以及标准加速度传感器输出的加速度信号进行对比，判断待标定悬浮传感器其动态性能是否符合要求，完成加速度测试中待标定悬浮传感器所输出加速度信号的标定。

以上所述仅为本发明的优选的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。