一种轴承扭矩检测分析系统及方法与流程

本发明属于扭矩检测分析领域，尤其涉及一种轴承扭矩检测分析系统及方法。

背景技术：

目前市面上大多数的轴承扭矩检测系统只有检测功能而没有分析功能，采集频率较低，无法对检测产生的大量数据进行采集和量化操作；这类检测系统无法保存检测过程中的参数数据，导致后期无法进行追溯性查找。另外，市面上一些有分析功能的检测系统往往采用电脑采集卡进行数据采集，电脑采集卡价格昂贵且不能适用于工业环境恶劣的场合，有相当大的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种轴承扭矩检测分析系统及方法，采用较低成本的可编程逻辑控制器(plc)进行数据采集，不仅能保存检测过程中的参数数据还能对检测结果进行图形化分析，生成角度与扭矩的关系图。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轴承扭矩检测分析系统，包括扭矩检测模块，扭矩检测模块与数据接收模块信号连接，数据接收模块与数据处理模块通过以太网进行数据交换。

进一步地，所述扭矩检测模块包括伺服电机，伺服电机转动轴与轴承工件连接，伺服电机与轴承工件连接处安装有扭矩传感器；轴承工件外圈上设置有加载装置，用于给轴承工件加力；加载装置上安装有压力传感器。

进一步地，所述伺服电机、扭矩传感器、加载装置及压力传感器均与数据接收模块信号连接。

进一步地，所述数据接收模块为plc。

进一步地，所述数据处理模块为上位机，上位机内预装有编程系统、组态王和sqlserver。

进一步地，所述plc与上位机采用mxcomponent通讯控件进行通讯。

一种利用上述轴承扭矩检测分析系统的分析方法，上位机向plc发送组态指令，plc控制伺服电机带动轴承工件运动；同时plc控制加载装置给轴承工件外圈加力，扭矩传感器和压力传感器将检测数据传递给plc，plc将接收到的数据和存储在其内部的参数数据一并传递给上位机；上位机对数据进行处理并获取角度与扭矩关系图。

进一步地，所述plc与上位机采用分批传递的方式进行数据传递。

进一步地，所述plc传递到上位机的数据存储在存储单元中，上位机利用mxcomponent间接读取出存储单元的浮点数据并送入sqlserver进行处理。

本发明具有如下有益效果：

与现有技术相比，本发明采用plc代替传统的电脑采集卡进行数据采集，成本更低，而且plc相较于电脑采集卡更能适应恶劣的工业环境，应用范围更广；本发明中采用分批传递的数据处理方式，提高了plc与上位机的通讯速度，实现数据的高速采集；本发明所述的检测分析系统能够生成角度与扭矩的分析图表，更加直观清晰。

附图说明

图1为本发明所述扭矩检测分析系统的结构示意图；

图2为本发明所述扭矩检测分析结果曲线图。

图中：1-10000n；2-8000n；3-6000n；4-4000n；5-2000n；6-0n。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述扭矩检测分析系统包括扭矩检测模块、数据接收模块和数据处理模块，扭矩检测模块与数据接收模块信号连接，数据接收模块与数据处理模块通过以太网进行数据交换。

扭矩检测模块主要包括伺服电机、扭矩传感器、轴承工件、加载装置和压力传感器；伺服电机的转动轴与轴承工件连接，轴承工件内圈安装在转动轴上，伺服电机与轴承工件连接处安装有扭矩传感器；轴承工件外圈上设置有加载装置，用于给轴承工件施加推力，推动其运动，加载装置上安装有压力传感器；伺服电机、扭矩传感器、加载装置及压力传感器均与数据接收模块信号连接。数据接收模块为可编程逻辑控制器(plc)；plc作为一个信号输入或输出的部件，可读取扭矩传感器和压力传感器传递的数据；也可控制伺服电机的旋转角度、频率，控制加载装置运动，进而实现对扭矩检测模块的控制。数据处理模块为上位机，上位机内预装有编程系统、组态王和关系型数据库管理系统(sqlserver)；上位机与plc采用三菱plc通讯控件(mxcomponent)进行通信；上位机接收plc传递过来的数据并分析形成图形结果，同时上位机也可以向plc发送指令，使得plc控制伺服电机和加载装置运动，实现对扭矩检测模块的控制。

实际工作时，在上位机内，利用组态王编写组态指令并发送给plc，plc执行指令，控制伺服电机交替进行不同频率、不同角度下的正转和反转运动；伺服电机带动轴承工件转动，扭矩传感器记录扭矩数据；同时plc控制加载装置给轴承工件外圈施加推力，安装在加载装置上的压力传感器记录推力的数据；扭矩传感器和压力传感器将检测到的数据传递给plc，plc将接收到的数据和存储在其内部的参数数据(角度数据、频率数据)一并传递给上位机；上位机利用编程系统中编程语言(vb.net)编写的控制指令提取数据并进行读取处理，然后将获得的数据导入sqlserver进行分析形成如图2所示的不同推力条件下的角度与扭矩关系图；图中横坐标代表角度值，单位为度(°)，纵坐标代表扭矩，单位为牛*米(n.m)；为了方便表示，sqlserver将角度值放大了1000倍进行表示，利用附图标记表示不同的推力大小。

其中，plc采集数据的速度可以达到0.001秒读取1个数据，而当plc与上位机通讯时，速度会慢很多，只能达到0.01秒传递1个数据。为此，本发明采用分批传递的方式来提高plc与上位机的通讯速度：plc每读取一次数据就存储在地址由0到n(n为正整数)的内存中，本实施例中n优选为2000，当读取完2000次数据后，上位机发出读取指令，一次性取走0到2000的内存数据，如此循环，实现分批传递。

plc传递到上位机的数据是16位二进制为一个存储单元，一个浮点数由两组存储单元组成，但是mxcomponent通讯控件无法直接读取浮点数。因此，本发明利用mxcomponent通讯控件间接读取浮点数：首先利用mxcomponent读取出两组存储单元的整型数据，接着将整型数据转换为字节数组；对于字节数组，将指定数目的字节从起始于特定偏移量的源数组复制到起始于特定偏移量的目标数组，形成一个32位二进制数据，并转换成浮点数据送入sqlserver，利用结构化查询语言(sql)编程处理形成角度与扭矩的关系图。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，包括扭矩检测模块，扭矩检测模块与数据接收模块信号连接，数据接收模块与数据处理模块通过以太网进行数据交换。

2.根据权利要求1所述一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，所述扭矩检测模块包括伺服电机，伺服电机转动轴与轴承工件连接，伺服电机与轴承工件连接处安装有扭矩传感器；轴承工件外圈上设置有加载装置，用于给轴承工件加力；加载装置上安装有压力传感器。

3.根据权利要求2所述一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，所述伺服电机、扭矩传感器、加载装置及压力传感器均与数据接收模块信号连接。

4.根据权利要求1所述一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，所述数据接收模块为plc。

5.根据权利要求1所述一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，所述数据处理模块为上位机，上位机内预装有编程系统、组态王和sqlserver。

6.根据权利要求4或5所述一种轴承扭矩检测分析系统，其特征在于，所述plc与上位机采用mxcomponent通讯控件进行通讯。

7.一种利用权利要求1-6任意一项权利要求所述轴承扭矩检测分析系统的分析方法，其特征在于，上位机向plc发送组态指令，plc控制伺服电机带动轴承工件运动；同时plc控制加载装置给轴承工件外圈加力，扭矩传感器和压力传感器将检测数据传递给plc，plc将接收到的数据和存储在其内部的参数数据一并传递给上位机；上位机对数据进行处理并获取角度与扭矩关系图。

8.根据权利要求7所述的分析方法，其特征在于，所述plc与上位机采用分批传递的方式进行数据传递。

9.根据权利要求7所述的分析方法，其特征在于，所述plc传递到上位机的数据存储在存储单元中，上位机利用mxcomponent间接读取出存储单元的浮点数据并送入sqlserver进行处理。

技术总结
本发明提供了一种轴承扭矩检测分析系统及方法，属于扭矩检测分析领域；整个系统主要包括扭矩检测模块、数据接收模块和数据处理模块；扭矩检测模块与数据接收模块信号连接，数据接收模块通过以太网与数据处理模块进行数据交换，数据处理模块可以向数据接收模块发送指令，数据接收模块控制扭矩检测模块运动，同时，扭矩检测模块将检测到的数据传递给数据接收模块，再由数据接收模块传递给数据处理模块进行分析处理；数据接收模块采用PLC，成本低且适应性好；采用分批传递的数据处理方式，提高了数据接收模块与数据处理模块的通讯速度；数据处理模块能够根据所得数据处理形成扭矩与角度的关系图，更加直观清晰。

技术研发人员：唐迅昌;姜玉红
受保护的技术使用者：江苏希西维轴承有限公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.04.17