圆盘式刀库及自动换刀系统综合性能检测平台的制作方法_4

文档序号:9809786阅读:来源:国知局
采集模块、型号为NI9375的数字模块,上述各模块采用并行方式布置于下位机中。
[0061]所述下位机中,采用的是NICompactR1嵌入式测控平台作为基本系统构架,根据所述检测项目内容配置相应的C系列模块用来完成数据采集、传输等功能。所述C系列模块包括:NI 9234为4通道24位IEPE动态信号采集模块,能针对配备NI CompactR1系统的集成电路压电式(IEPE)传感器进行高精度测量。NI 9234具有102dB动态范围,并能对加速度传感器进行软件可选式集成电路压电式(IEPE)信号调理。4条输入通道借助自动调节采样率的内置抗混叠滤波器,同时以每通道高达51.2kHz的速率对信号进行数字化;NI 9216为8通道24位100 QRTD模拟输入模块,与3线和4线RTD测量兼容;NI 9246为3通道C系列电流输入模块适合测量20Arms标称和最高30A的每通道峰值电流且配有通道间隔离;NI 9244C系列模拟输入模块具有400Vrms L-N和800Vrms L-L,以实现高压测量应用,具有每通道高达50kS/s的高速同步采样速率,NI 9246和NI 9244搭配使用可用于功率、能耗监测以及电器电子设备测试等应用。借助每通道高达50kS/s的同步采样速率,不仅能够测量和计量电流和功率,还能查看噪声、频率和谐波等质量因素;NI 9203是一款C系列数据采集模块,包括用于高性能控制和监控应用的8条模拟电流输入通道。NI 9203具有可编程的± 20mA或0-20mA输入范围,16位分辨率和200kS/s最大采样率。为了防止信号瞬变,NI 9203具有通道至地面的接地双重隔离屏障(250Vrms隔离),实现了良好的安全性和抗扰性;NI 9375是一款搭配NI CompactR1的数字输入数字输出混合模块。16条专用数字输入线均可兼容12V和24V逻辑电平。所有16条专用数字输出线均可兼容6V和30V信号,取决于外部电源。尽管所有数字输入和数字输出线共享同一个定时引擎,但是数字输出线的最大传输延迟可达500ys。NI 9375的输入组和输出组之间具有60V隔离电压,且模块具有100Vrms通道到地面接地耐压隔离。该模块结合工业逻辑电平和信号,可直接连接至各种工业开关、传感器和其他设备。所述NI CompactR1嵌入式测控平台为NI cR109035,所述C系列模块安装于NI cR19035中,完成对所述检测传感器传输过来信号的采集、传输,对传输的模拟信号进行A/D转换,进而传输到下位机NI cR1 9035中,完成对信号的滤波等基本操作。
[0062]所述试验系统主要用来完成对所述检测对象完成加速试验控制。主要包括电气控制系统、试验台控制系统和上位机。所述电气控制系统结合PLC主要用来完成对圆盘式刀库及自动换刀系统的时序动作控制,通过相关硬件完成换刀动作的执行;所述控制系统指通过Lab VIEW完成对圆盘式刀库及自动换刀系统的时序控制及其他操作指令的完成;所述上位机用来执行所述试验台控制控制系统完成人机交互的作用。
[0063]所述的控制系统用来完成用户信息管理、环境参数设置、数据采集与处理、信号处理与图形显示功能,包括用户信息管理模块、环境参数设置模块、数据采集与处理模块、信号处理与图形显示模块;所述的用户信息管理模块、环境参数设置模块、数据采集与处理模块、信号处理与图形显示模块采用并联方式布置于上位机中。所述的用户信息管理模块包括密码登录、用户信息、试验台信息和状态信息。所述的密码登录用来保障试验数据的安全性;所述的用户信息用来帮助试验管理人员完成对试验人员的权限设置以及用户基本信息的查询,所述的权限设置包括管理员权限、测试员权限,所述管理员权限拥有最高权限可以完成所有操作,所述测试员权限只能进行试验操作不能对其他用户进行管理;所述试验台信息包括试验台基本参数和历史故障信息;所述状态信息指正在进行试验的受试对象的实时状态。所述的环境参数设置模块用来完成对试验过程中试验时间、采样参数、试验流程的设置。所述的数据采集与处理模块用来完成对所述下位机传输过来的数据进行采集、数据存储、数据检索和报表打印功能。所述的信号处理与图形显示模块指对所述数据采集与处理完成后的数据进行信号提取、信号处理和图形显示功能。所述的信号处理指对所述采集到的数据进行滤波操作以达到抑制和防止干扰的作用。
[0064]参阅图5、图6,所述的特制测试组件还包括底板42、第一导轨座25、第一滑块26、第一导轨27、第一锁紧环28、第二锁紧环29、套筒30、第二连接件31、连接螺钉32、法兰盘33、滑环34、连接板35、轴承36、双膜片联轴器37、第二滑块39、第二导轨(40)、第二导轨座41、第一双螺母43、第二双螺母44 ;
[0065]其中所述的底板42放置于第二连接板23上;所述的第一、二导轨座25、41通过内六角螺钉连接在底板42上保证导轨座平面与Z方向平行。所述的第一、二导轨27、40通过螺钉连接在第一、二导轨座25、41上,并通过第一、二双螺母43、44以及连接螺钉32将第二连接件31固定在机械手6中心处,保证第二连接件31随机械手6同步旋转,并且保证滑环34及相应结构的中心与机械手6同轴,从而实现机械手6转位测量和加速度传感器供电以及加速度传感器的信号传输功能;所述的法兰盘33与滑环34的转子固定在一起,通过螺钉和套筒30将法兰盘33与第二连接件31连接在一起,套筒30保证了法兰盘33与第二连接件31之间有足够的间隙允许第一三轴向加速度传感器5、第二三轴向加速度传感器15的电源线和信号线通过;通过螺栓提供的张力把第一、二紧锁环28、29紧锁在滑环34的定子端外表面,保证了第一、二紧锁环28、29与滑环34的定子之间的相对静止;所述的连接板35连接在第一、二紧锁环28、29和第一、二滑块26、39之间,保证了第一、二紧锁环28、29与第一、二滑块26、39之间相对位置不变,所述的第一、二滑块26、39分别在第一、二导轨27、40上滑动;所述的连接螺钉32通过第一、二双螺母43、44固定在机械手6中心处后,依次穿过法兰盘33、滑环34、轴承36,通过双膜片联轴器37与角度传感器38的输入轴端相连接,轴承36安装于连接板35的轴承孔处起支撑连接螺钉32的作用,角度传感器38通过螺钉固定在连接板35上,当机械手6发生旋转时,第二连接件31、连接螺钉32、法兰盘33、滑环34的转子会随着机械手6同步旋转,滑环34的定子、第一、二紧锁环28、29、连接板35则不会随机械手6发现旋转运动,当机械手6发生Z方向运动时,连接件35会在第一、二滑块26、39的作用下沿着第一、二导轨27、40在Z方向发生同步运动,保证了连接板35在Z方向上的运动要求。在完成上述所有部件的连接后,将底板42放置于第二连接板23上,通过底板42及其上其他零部件的重量作用同第二连接板23的表面直接接触,因为其重量足够,带来的摩擦力已经能够保证底板在连接板23上可以保持不动,故不需要额外设计底板42与第二连接板23之间的连接、定位方式,这样充分保证了所述滑环及相应结构安装的方便性。
[0066]在完成上述对检测平台设计情况下,设计如下各项目检测方法流程。
[0067]参阅图11、图12,在掉刀检测方面,综合应用光电开关和位移传感器进行相关参数检测。由于换刀过程掉刀故障可能发生在拔插刀以及机械手旋转过程中,通过对换刀前后的刀具信号进行采集并作对比判断才能发现是否有掉刀故障,因此,在首次进行换刀动作时,要先给定刀具的状态。根据换刀前刀具状态,对刀具初始状态做了 4类分类,在进行综合性能检测前,先选定刀具初始状态,方可执行后续的操作。每次采集的信号通过信号对比判断后要赋值给信号初始状态,以便于下一次采集信号的对比判断。当信号变化时,系统会提示掉刀,并发出中断信号中断综合性能检测平台的执行。参阅图5,在进行刀具位移检测时,需要记录刀具安全状态时所处位移作为初始参考位移。其后,根据采集到的刀具位移信息与初始位移作对比,当刀具位移超出安全阈值后作出对应报警提示,并发出中断信号中断综合性能检测平台的执行。
[0068]参阅图14,在机械手转位检测方面,采用单圈绝对式角度传感器进行相关参数检测。在运行综合性能检测平台前,设置机械手静止状态角度作为初始角度,并保持该角度不变。在每进行一次换刀动作后,采集对应的角度传感器反馈过来的角度值,因为采用的角度传感器为单圈绝对式,故需要对其角度值作相应的角度换算以便于与初始角度做对比,当机械手转角变化超出安全阈值后作出对应报警提示,并发出中断信号中断综合性能检测平台的执行。若机械手转角变化在安全阈值内,则保持初始参考角度值不变继续进行试验。
[0069]参阅图15,在电机温度检测方面,采用的贴片式温度传感器作为检测元件配合NI9216实现温度数据检测。因为刀盘电机和机械手电机处于交替运行状态,当其中某一个电机处于运转状态时另一个电机是处于失电状态的,因此在进行温度检测时,若同时对两个电机的温度进行监测不仅增加系统运算负担、减缓系统运算速度而且没有任何参考价值,所以,根据机械手电机得电状态做出比较,在某一个时刻只对一个电机做出温度数据的检测。所述贴片式温度传感器以PT100铂电阻作为温度敏感元件,配合NI 9216对其进行相应的数据转换才能够转换为对应电机的温度参数,在对采集到的温度信号进行滤波操作后,因
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