一种西林瓶检测设备数字孪生系统

本公开涉及自动控制，具体的，涉及一种西林瓶检测设备数字孪生系统。

背景技术：

1、目前药用玻璃相关设备的排查多数情况以定期的检修为主，对解决问题的针对性不强。同时，设备出现故障时，对设备的维修主要依据经验判断故障产生的原因，维修周期长，降低了设备使用效率。

2、随着科技的发展，数字孪生技术在各样各业得到广泛应用，如何建立一套针对药用玻璃相关设备的数字孪生系统，成为该行业亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本公开提出一种西林瓶检测设备数字孪生系统，解决了相关技术中西林瓶人工检测效率低的问题。

2、本公开的技术方案如下：包括采集模块和处理模块，所述采集模块包括扭矩采集电路，所述扭矩采集电路包括依次连接的滤波电路和整形电路，所述滤波电路的输入端用于与扭矩传感器的输出端连接，所述整形电路包括开关管和非门电路，所述开关管的控制端与所述滤波电路的输出端连接，所述开关管的第一端接地，所述开关管的第二端接入所述非门电路的输入端，所述非门电路的输出端反馈连接至所述开关管的控制端，

3、所述非门电路的输出端为所述整形电路的输出，接入所述处理模块。

4、进一步，所述滤波电路包括电阻r1和电容c1，所述电阻r1的第一端为所述滤波电路的输入端，所述电阻r1的第二端通过电容c1接地，所述电阻r2的第二端为所述滤波电路的输出端。

5、进一步，所述扭矩采集电路还包括设置在所述整形电路的输出端和所述处理模块之间的光耦合器。

6、进一步，所述西林瓶检测设备包括垂直轴偏差测试仪，

7、所述采集模块还包括第一压力采集电路，所述第一压力采集电路包括第一压力传感器、第一电桥电路、第二电桥电路和运放u3a，所述第一压力传感器用于采集垂直轴偏差测试仪的测量尺与被测西林瓶之间的挤压力，所述第一电桥电路和所述第二电桥电路的输入端均与第一压力传感器的输出端连接，所述第一电桥电路的第一输出端和所述第二电桥电路的第一输出端均与运放u3a的反相输入端连接，所述第一电桥电路的第二输出端和所述第二电桥电路的第二输出端均与所述运放u3a的同相输入端连接，所述运放u3a的输出端通过电阻r12反馈连接至所述运放u3a的反相输入端，所述运放u3a的输出端与所述处理模块连接。

8、进一步，所述运放u3a和所述处理模块之间设置有自动调零电路，所述自动调零电路包括数模转换芯片和运放u3b，所述数模转换芯片的时钟端、数据输入端和锁存控制端均与所述处理模块连接，所述数模转换芯片的输出端接入所述运放u3b的反相输入端，所述运放u3b的反相输入端还与所述运放u3a的输出端连接，所述运放u3b的输出端为所述自动调零电路的输出，接入所述处理模块。

9、进一步，所述数模转换芯片的输出端和所述运放u3b的反相输入端之间还设置有运放u4b，所述运放u4b的同相输入端与所述数模转换芯片的输出端连接，所述运放u4b的输出端反馈连接至所述运放u4b的反相输入端。

10、进一步，所述西林瓶检测设备包括密封测试仪，

11、所述采集模块还包括第二压力采集电路，所述第二压力采集电路包括依次连接的气体压力传感器和模数转换芯片，所述气体压力传感器用于检测所述密封测试仪中真空室的气体压力，所述模数转换芯片的输出端与所述处理模块连接。

12、进一步，所述第二压力采集电路还包括基准源电路，所述基准源电路包括电压基准芯片和运放u4a，所述电压基准芯片的阳极通过电阻r25与直流电源连接，所述电压基准芯片的阴极接地，所述电压基准芯片的参考极与阳极连接，

13、所述电压基准芯片的阳极通过电阻r26接入所述运放u4a的反相输入端，所述运放u4a的同相输入端接地，所述运放u4a的输出端通过电阻r27反馈连接至所述运放u4a的反相输入端，

14、所述电压基准芯片的阳极作为基准电压vref2，接入所述模数转换芯片的正基准电压输入端，所述运放u4a的输出端作为基准电压vref3，接入所述模数转换芯片的负基准电压输入端。

15、进一步，所述处理模块用于：

16、根据采集模块发送的数据构建西林瓶检测设备的数字模型；

17、基于l1正则化和狄利克雷边界约束，对所述数字模型进行稀疏化处理。

18、进一步，所述处理模块还用于：

19、定期更新和迭代所述数字模型。

20、本公开的工作原理及有益效果为：

21、本公开中采集模块用于采集西林瓶检测设备的现场数据，并发送至处理模块，处理模块根据采集模块发送的数据训练西林瓶检测设备的数字模型，通过数字模型模拟西林瓶检测设备的运行状态。

22、其中，西林瓶检测设备包括电子拉力试验机，扭矩采集电路用于实时采集电子拉力试验机的扭矩，扭矩传感器输出的脉冲信号经滤波电路滤除杂波之后，接入处理模块的计数端，通过计算脉冲频率可得到扭矩大小。由于滤波电路会影响脉冲信号的边沿陡度，本实施例通过设置开关管q1和非门电路u1组成的正反馈电路，对脉冲信号的边沿陡度进行矫正，以保证脉冲信号的边沿陡度，实现脉冲信号的准确计数。

23、本公开实施例能够实现电子拉力试验机扭矩信号的准确采集，有利于提高数字模型的准确性。

技术特征：

1.一种西林瓶检测设备数字孪生系统，包括采集模块和处理模块，其特征在于，所述采集模块包括扭矩采集电路，所述扭矩采集电路包括依次连接的滤波电路和整形电路，所述滤波电路的输入端用于与扭矩传感器的输出端连接，所述整形电路包括开关管和非门电路，所述开关管的控制端与所述滤波电路的输出端连接，所述开关管的第一端接地，所述开关管的第二端接入所述非门电路的输入端，所述非门电路的输出端反馈连接至所述开关管的控制端，

2.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述滤波电路包括电阻r1和电容c1，所述电阻r1的第一端为所述滤波电路的输入端，所述电阻r1的第二端通过电容c1接地，所述电阻r2的第二端为所述滤波电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述扭矩采集电路还包括设置在所述整形电路的输出端和所述处理模块之间的光耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述西林瓶检测设备包括垂直轴偏差测试仪，

5.根据权利要求4所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述运放u3a和所述处理模块之间设置有自动调零电路，所述自动调零电路包括数模转换芯片和运放u3b，所述数模转换芯片的时钟端、数据输入端和锁存控制端均与所述处理模块连接，所述数模转换芯片的输出端接入所述运放u3b的反相输入端，所述运放u3b的反相输入端还与所述运放u3a的输出端连接，所述运放u3b的输出端为所述自动调零电路的输出，接入所述处理模块。

6.根据权利要求5所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述数模转换芯片的输出端和所述运放u3b的反相输入端之间还设置有运放u4b，所述运放u4b的同相输入端与所述数模转换芯片的输出端连接，所述运放u4b的输出端反馈连接至所述运放u4b的反相输入端。

7.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述西林瓶检测设备包括密封测试仪，

8.根据权利要求7所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述第二压力采集电路还包括基准源电路，所述基准源电路包括电压基准芯片和运放u4a，所述电压基准芯片的阳极通过电阻r25与直流电源连接，所述电压基准芯片的阴极接地，所述电压基准芯片的参考极与阳极连接，

9.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述处理模块用于：

10.根据权利要求1所述的一种西林瓶检测设备数字孪生系统，其特征在于，所述处理模块还用于：

技术总结
本公开涉及自动控制技术领域，提出了一种西林瓶检测设备数字孪生系统，包括采集模块和处理模块，采集模块包括扭矩采集电路，扭矩采集电路包括依次连接的滤波电路和整形电路，滤波电路的输入端用于与扭矩传感器的输出端连接，整形电路包括开关管和非门电路，开关管的控制端与滤波电路的输出端连接，开关管的第一端接地，开关管的第二端接入非门电路的输入端，非门电路的输出端反馈连接至开关管的控制端，非门电路的输出端为整形电路的输出，接入处理模块。通过上述技术方案，解决了现有技术中西林瓶人工检测效率低的问题。

技术研发人员：任亚恒,赵航,马书敏,吴立龙
受保护的技术使用者：河北省科学院应用数学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29