液压缸活塞杆检测系统与方法与流程

1.本技术属于液压缸检测技术领域，尤其涉及液压缸活塞杆检测系统与方法。


背景技术：

2.液压缸是现代机械工程应用领域中一种不可或缺的执行元件，其作用是完成能量的转换，可以将液压能转化为工作过程中所需要的能量，实际工作中，由于周遭环境过于恶劣且活塞杆负责整个机构的能量传递，活塞杆异常失效将会严重停滞施工进程甚至危及人身安全；因此液压缸活塞杆伸出长度的检测就显得尤为重要。
3.现有检测装置或系统通常单侧位置传感器或者双侧位置传感器检测，针对各种特殊工况，如高压重载等，已经有了相对合适的检测方法且检测技术已经相对趋于成熟，但不可避免的是，无论是使用单侧位置传感器还是双侧位置传感器都存在检测精度误差，检测的液压缸活塞杆伸出长度数据与实际数据存在偏差；同时，对于单侧位置传感器和双侧位置传感器在电气控制程序中计算液压缸位置时，需要对位置传感器进行标定，操作起来比较麻烦，要求较高，检测起来实时性较差。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术实施例提供了液压缸活塞杆检测系统与方法。
5.本技术是通过如下技术方案实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种液压缸活塞杆检测系统，包括滚轮模块、导向模块和数据采集模块：所述滚轮模块与液压缸活塞杆贴合，用于同步跟进液压缸活塞杆的伸出长度；所述导向模块，用于缓解所述滚动模块与所述数据采集模块受外界影响产生的浮动；所述数据采集模块与所述滚轮模块通过通信链路连接，用于对所述滚轮模块的轨迹信息数据进行采集，且所述轨迹信息与所述液压缸活塞杆的运动轨迹对应。
7.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述滚轮模块包括滚轮组件与安装组件：所述滚轮组件与所述液压缸活塞杆紧密贴合转动；所述安装组件与所述数据采集模块贴合，并与所述滚轮组件相连。
8.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述滚轮组件包括与所述安装组件结合的滚轴，与所述液压缸活塞杆产生磁吸的磁吸基体；所述安装组件制有内螺纹，通过内螺纹螺栓面接触并与所述数据采集模块固定，且通过过盈配合内嵌于所述滚轮组件中。
9.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述导向模块包括导向组件、缓冲组件与固定组件；其中，所述导向组件用于控制所述滚轮模块与所述数据采集模块进行单由度移动；所述缓冲组件与所述导向组件相连，用于调节所述滚轮模块和所述数据采集模块的浮动缓冲；所述固定组件与所述导向组件相连，用于将所述导向组件与所述液压缸活塞杆检测系统的箱体结合。
10.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述导向组件包括导轨、转动关节与第
一凹槽；其中，所述导轨用于沿预设方向滑移；所述转动关节与所述导轨相配合，用于产生相对滑动；所述第一凹槽用于固定所述缓冲组件。
11.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述缓冲组件包括直线滑动轴承、钢质导柱、第二凹槽与可调节弹簧；其中，所述直线滑动轴承用于进行单自由度移动，通过过盈配合设置在所述导向组件的第一凹槽中；所述钢质导柱用于与所述直线滑动轴承配合，且通过过盈配合设置在所述第二凹槽中；所述第二凹槽位于液压缸活塞杆检测系统的箱体，用于固定钢质导柱；所述可调节弹簧与所述钢质导柱和所述直线滑动轴承分别相连，用于产生浮动。
12.基于第一方面，在一些可能的实现方式中，所述数据采集模块包括编码器采集组件；其中，所述编码器采集组件与所述滚轮模块和所述导向模块相连，用于通过轮轴的旋转来获取信息。
13.上述液压缸活塞杆检测系统，其一有助于通过滚轮模块的设计特殊性将液压缸活塞杆的伸出长度问题转换为滚轮模块的转动角度问题；其二滚轮模块与液压缸活塞杆贴合紧密，不会出现打滑丢失数据现象；其三导向模块极大程度上缓解了外界环境的干扰，且能够配合滚轮模块与液压缸活塞杆实现压紧吸附配合。
14.第二方面，本技术实施例提供了一种液压缸活塞杆检测方法，应用于如第一方面任一项的液压缸活塞杆检测系统，包括：获取所述液压缸活塞杆的基本信息、滚轮组件的基本信息与数据采集模块的位姿信息，其中，所述液压缸活塞杆的基本信息包括所述液压缸活塞杆的半径与最大伸长量，所述滚轮组件的基本信息包括滚轮组件的半径；将所述滚轮组件的基本信息与所述数据采集模块的位姿信息进行拟合，得到滚轮组件的实时旋转角度；对所述滚轮组件的实时旋转角度进行拟合，得到液压缸活塞杆的实际伸出长度。
15.基于第二方面，在一些可能的实现方式中，所述获取液编码器采集组件的位姿信息，包括：驱动滚轮组件以预设角度θ往复旋转，进行n次测试，获取测试时所述编码器采集组件的位姿信息，其中，预设角度θ＝360
°
/t，t＝1,2,4...，第i次测试时编码器采集组件的初始角度为(i-1)
×
θ，i＝1,2,
…
,n。
16.基于第二方面，在一些可能的实现方式中，所述对所述滚轮组件的实时旋转角度进行拟合，得到液压缸活塞杆的实际伸出长度，包括：基于所述滚轮组件的实时旋转角度，得到所述滚轮组件所转过的总角度；根据所述滚轮组件所转过的总角度和所述滚轮组件的基本信息，得到液压缸活塞杆的实际伸出长度。可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统的结构示意图；
20.图2是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统的箱体内部a视角的结构示意图；
21.图3是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统的应用场景示意图；
22.图4是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统应用场景中固定装置b的结构示意图；
23.图5是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统中滚轮模块的结构示意图；
24.图6是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统中的导向模块结构及安装位置示意图；
25.图7是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测系统中的导向模块后视图；
26.图8是本技术实施例提供的液压缸活塞杆检测方法的流程示意图；
27.图9是本技术实施例提供的液压缸活塞杆检测方法中获取编码器采集组件的位姿信息的流程示意图；
28.图10是本技术实施例提供的液压缸活塞杆检测方法中得到液压缸活塞杆的实际伸出长度的流程示意图。
具体实施方式
29.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
30.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
31.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
32.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0033]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0035]
液压缸是现代机械工程应用领域中一种不可或缺的执行元件，其作用是完成能量的转换，可以将液压能转化为工作过程中所需要的能量，实际工作中，由于周遭环境过于恶
劣且活塞杆负责整个机构的能量传递，活塞杆异常失效将会严重停滞施工进程甚至危及人身安全；因此液压缸活塞杆伸出长度的检测就显得尤为重要。
[0036]
通常的检测方式为在单个液压缸的一侧或者两侧位置安装位置检测传感器，然后将位置检测传感器通过各种机械固定手段安装在液压缸本体上，活动端安装在液压缸的活塞杆上，由于液压缸的主要工作方式是通过活塞杆的伸缩实现，随着液压缸活塞杆伸出长度的变化，安装在液压缸活塞杆上的位置检测传感器活动端也将随之变化，这样位置传感器通过对活动端的电磁感应从而获得传感器活动端所通过的距离，即液压缸活塞杆伸出长度。如图9所示。
[0037]
现有检测装置或系统通常单侧位置传感器或者双侧位置传感器检测，针对各种特殊工况，如高压重载等，已经有了相对合适的检测方法且检测技术已经相对趋于成熟，但不可避免的是，无论是使用单侧位置传感器还是双侧位置传感器都存在检测精度误差，检测的液压缸活塞杆伸出长度数据与实际数据存在偏差；同时，对于单侧位置传感器和双侧位置传感器在电气控制程序中计算液压缸位置时，需要对位置传感器进行标定，操作起来比较麻烦，要求较高，检测起来实时性较差。
[0038]
基于上述问题，本技术提供了一种液压缸活塞杆检测系统。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0039]
图1示出了申请实施例提供的液压缸活塞杆检测系统的结构示意图。参见图1，上述液压缸活塞杆检测系统包括：液压缸活塞杆检测系统箱体100与连接板200。
[0040]
图2示出了液压缸活塞杆检测系统的箱体内部a视角的结构示意图。具体的，参见图2，液压缸活塞杆检测系统箱体100可以包括壳体、滚轮模块300、导向模块400、数据采集模块(图中未示出)和l型底板500。滚轮模块300、导向模块400可以通过l型底板500连接。数据采集模块与导向模块400可以通过刚性螺栓固定连接。
[0041]
其中，滚轮模块300与液压缸活塞杆紧密贴合，用于与待检测液压缸活塞杆相连并跟从待检测液压缸活塞杆同步转动，同步跟进液压缸活塞杆的伸出长度，将随动信息传输到数据采集模块。导向模块400，用于调节液压缸活塞杆检测系统的浮动，获得精准数据，缓解待检测液压缸活塞杆在工作时周围环境所带来的负面影响(例如：震动)与待检测液压缸活塞杆表面不平整状况。数据采集模块与滚轮模块300通过通信链路连接，用于对滚轮模块300传输的轨迹信号进行采集。
[0042]
举例说明，本技术实施例可以应用到如图3所示的示例性场景中。在该场景中，液压缸活塞杆检测系统进行检测时，液压缸活塞杆700与滚轮模块300压紧贴合，液压缸800通过固定装置b与液压缸活塞杆检测系统结合。待检测液压缸800启动后，滚轮模块300跟随液压缸活塞杆700的伸出进行随动转动，进而进行滚轮模块轨迹采集。数据采集模块获得滚轮模块300的转动信息，分析得到数据采集模块中编码器采集组件的位姿信息；数据采集模块根据位姿信息进行分析对比，得到滚轮模块300的实时旋转角度与其他信息，通过对比上述信息，检测判定该检测液压缸活塞杆700的伸出长度。
[0043]
图4示出了液压缸活塞杆检测系统应用场景中固定装置b的结构示意图。具体的，参见图4，固定装置b包括：矩形孔b01、盖板b02、承接板b03与通孔b04。其中，矩形孔b01用于对液压缸活塞杆检测系统的固定进行调整；盖板b02用于防止测量机构受到损伤；承接板b03用于将液压缸活塞杆检测系统与液压缸800进行连接；通孔b04用于将液压缸活塞杆检
测系统与液压缸800法兰台进行固定。
[0044]
在一种可能的实施例中，参见图5，滚轮模块300可以包括滚轮组件310与安装组件320。滚轮组件310用于与液压缸活塞杆700紧密贴合转动，安装组件320与数据采集模块贴合，并与滚轮组件310相连；滚轴311、磁吸基体312与轴套313采用同心配合装配。
[0045]
其中，滚轴311材质为硬质塑料，与安装组件320结合；磁吸基体312沿远离安装组件320方向内嵌设置在硬质塑料滚轴311的内部，与液压缸活塞杆700产生磁吸；滚轮组件310周遭设有pu材料轴套313，由于其极高的耐磨性以及黏合特性与液压缸活塞杆700紧密贴合。通过磁吸基体312以及pu材料轴套313，实现滚轮模块300和液压缸活塞杆700的紧密贴合。
[0046]
安装组件320为铝合金构造，且制有内螺纹。安装组件320通过螺栓面接触与数据采集模块固定，通过过盈配合内嵌于滚轮组件310之内，以便于数据采集模块获取并分析滚动模块的位姿信息。
[0047]
在一种可能的实施例中，参见图6与图7，导向模块400可以包括导向组件410、缓冲组件420与固定组件430。导向组件410用于控制滚动模块300与数据采集模块进行单由度移动；缓冲组件420与导向组件410相连，用于调节滚轮模块300和数据采集模块的浮动缓冲；固定组件430与导向组件410相连，用于将导向组件410与液压缸活塞杆检测系统的箱体100结合。
[0048]
导向组件410包括导轨、转动关节与第一凹槽。其中，导轨用于沿单一方向或相反方向滑移；转动关节与导轨相配合，用于产生相对滑动；第一凹槽与缓冲组件420固定。
[0049]
缓冲组件420包括直线滑动轴承、钢质导柱、第二凹槽与可调节弹簧。其中，直线滑动轴承用于进行单自由度移动，通过过盈配合与导向组件的第一凹槽相接；钢质导柱用于与直线滑动轴承配合，且通过过盈配合与第二凹槽相接；第二凹槽位于液压缸活塞杆检测系统的箱体100，用于固定钢质导柱；可调节弹簧与钢质导柱和直线滑动轴承分别相连，用于产生浮动。
[0050]
固定组件430包括与导向组件410固定的l板及相关螺栓垫片，固定组件430和导向组件410通过螺栓进行可拆卸连接。
[0051]
在一些实施例中，参见图7，数据采集模块包括编码器采集组件610。其中，编码器采集组件610与滚轮模块300和导向模块400相连，用于通过轮轴的旋转来获取信息。
[0052]
上述液压缸活塞杆检测系统，其一有助于通过滚轮模块的设计特殊性将液压缸活塞杆的伸出长度问题转换为滚轮模块的转动角度问题，从而被与滚轮模块固定相连的编码器采集精准数据；其二滚轮模块特殊的磁吸以及黏合特性使得滚轮模块与液压缸活塞杆贴合紧密，不会出现打滑丢失数据现象；其三导向模块通过其特有的单向移动特性，极大程度上缓解了外界环境的干扰，且能够配合滚轮模块与液压缸活塞杆实现压紧吸附配合。
[0053]
图8是本技术一实施例提供的液压缸活塞杆检测方法的流程示意图，参照图8，对该液压缸活塞杆检测方法的详述如下：
[0054]
在步骤101中，获取液压缸活塞杆的基本信息、滚轮组件的基本信息与数据采集模块中编码器采集组件的位姿信息。
[0055]
其中，液压缸活塞杆的基本信息包括液压缸活塞杆的半径与最大伸长量，滚轮组件的基本信息包括滚轮组件的半径。
[0056]
可选的，获取编码器采集组件的位姿信息，包括：驱动滚轮组件以预设角度θ往复旋转，进行n次测试，获取测试时编码器采集组件的位姿信息。其中，预设角度θ＝360
°
/t，t＝1,2,4...，第i次测试时编码器采集组件的初始角度为(i-1)
×
θ，其中，i＝1,2,
…
,n。
[0057]
示例性的，参见图9，获取编码器采集组件的位姿信息的步骤具体包括：
[0058]
步骤1011：通过查找使用说明书或者实地精准测量获得待检测液压缸活塞杆的半径及最大伸长量等基本信息；通过实时精准测量获得滚轮组件的半径。
[0059]
步骤1012：驱动滚轮组件按给定的角度θ＝360
°
/t，t＝1,2,4...，往复旋转测试并获取测试时编码器采集组件的位姿信息。
[0060]
步骤1013：驱动滚轮组件按给定的角度θ往复旋转，进行n次测试。
[0061]
其中，第i次测试时编码器采集组件的初始角度为(i-1)
×
θ，其中，i＝1,2，
…
，n。以此为基准先逆时针转动主动轴θ度，之后再顺时针转过θ度，即进行第一次测试时，主动齿轮轴的初始角度为θ度，然后开始进行正反θ度旋转测试；进行第二次测试时，主动齿轮轴的初始角度为θ度，故主动齿轮轴需要先正转θ度，然后开始进行正反θ度旋转测试，以此类推。
[0062]
在步骤102中，将滚轮组件的基本信息与编码器采集组件的位姿信息进行拟合，得到滚轮组件的实时旋转角度。
[0063]
在步骤103中，通过数据采集模块对滚轮组件的实时旋转角度进行拟合，得到液压缸活塞杆的实际伸出长度。
[0064]
示例性的，参见图10，步骤103中得到液压缸活塞杆的实际伸出长度的步骤具体包括：
[0065]
步骤1031：根据编码器采集组件的位姿信息拟合滚轮组件所转过的总角度。
[0066]
步骤1032：结合滚轮组件的基本信息通过处理数据的程序处理，通过总角度
×
滚轮组件的半径，得到液压缸活塞杆的实际伸出长度。
[0067]
需要说明的是，上述液压缸活塞杆检测方法的执行主体可以为液压缸活塞杆检测系统，例如液压缸活塞杆检测系统中的处理模块。其中，处理模块可以与液压缸活塞杆检测系统中的数据采集模块为同一硬件结构。或者，上述液压缸活塞杆检测方法的执行主体可以为外部终端设备，例如外部终端设备通过液压缸活塞杆检测系统获取数据，并进行上述步骤的处理。
[0068]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0069]
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0070]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模
块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0071]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0072]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0073]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0074]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0075]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。