[發明專利]一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統及方法

有效

• 申請號: 202010523440.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111780971B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳德木;池永為;楊曉斌;陸建江
• 申請（專利權）人: 杭州杰牌傳動科技有限公司
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025;G01M13/021;G01P3/46
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體

1.一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統，其特征在于，包括

若干個轉速傳感器、無線通信模塊和邊緣計算網關，若干個所述轉速傳感器分別安裝在多軸傳動系統上，所述轉速傳感器用于采集轉速信號，若干個所述轉速傳感器經無線通信模塊與邊緣計算網關連接，所述邊緣計算網關包括信號接收模塊、數據分析模塊和故障診斷模塊，所述信號接收模塊用于接收轉速信號，所述數據分析模塊與信號接收模塊連接，所述數據分析模塊對轉速信號進行分析，所述故障診斷模塊與數據分析模塊連接，所述故障診斷模塊根據數據分析模塊的分析結果進行故障診斷；

所述轉速傳感器包括永磁體環、外端蓋、軸承端蓋、定子線圈、定子鐵芯、外端蓋軸承、非導磁外套、定位軸承、防塵密封圈、電路板封裝模塊和連接螺母，所述永磁體環安裝在多軸傳動裝置的旋轉主軸的側方，所述永磁體環與多軸傳動裝置的旋轉主軸配合，通過磁場耦合作用進行旋轉從而切割磁感線產生交變電流，所述外端蓋通過外端蓋軸承安裝在永磁體環的一側，所述軸承端蓋安裝在永磁體環與外端蓋相對應的另一側，所述非導磁外套覆蓋安裝在永磁體環表面，所述定子線圈安裝在永磁體環內，所述定子鐵芯與安裝在定子線圈與永磁體環之間，所述定位軸承與定子鐵芯連接，所述定位軸承通過連接螺母與電路板封裝模塊連接，所述電路板封裝模塊經防塵密封圈與軸承端蓋連接；

還包括定值電阻R1、定值電阻R2、定值電阻R3、定值電阻R4、定值電阻R5、定值電阻R6、三極管K1、三極管K2、三極管K3、歐姆表、第一線圈、第二線圈和第三線圈，將永磁體環的圓周分為等長的三個圓弧，在圓弧的交點分別安裝定值電阻R1、定值電阻R2和定值電阻R3，定值電阻R1、定值電阻R2和定值電阻R3串聯后與歐姆表連接，三極管K1的集電極與定值電阻R1的一端連接，三極管K1的發射極經定值電阻R4與定值電阻R1的另一端連接，三極管K1的基極與第一線圈連接，三極管K2的集電極與定值電阻R2的一端連接，三極管K2的發射極經定值電阻R5與定值電阻R2的另一端連接，三極管K2的基極與第二線圈連接，三極管K3的集電極與定值電阻R3的一端連接，三極管K3的發射極經定值電阻R6與定值電阻R3的另一端連接，三極管K3的基極與第三線圈連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統，其特征在于，所述永磁體環包括若干塊永磁體，若干塊永磁體的數量為偶數塊，相鄰2塊永磁體之間的磁極相反。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統，其特征在于，所述電路板封裝模塊包括電壓采集裝置和信號處理模塊，所述電壓采集裝置采集電壓信號，所述電壓采集裝置與信號處理模塊連接，所述信號處理模塊經無線通信模塊與邊緣計算網關連接。

4.根據權利要求1所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統，其特征在于，還包括報警裝置，所述報警裝置與故障診斷模塊連接。

5.一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷方法，適用于如權利要求1至4任一項所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷系統，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：轉速傳感器獲取轉速信號；

步驟S2：對轉速信號進行時域分析和頻域分析；

步驟S3：設置轉速閾值范圍，根據分析結果與閾值范圍進行對比，若分析結果超出閾值范圍，則裝置的旋轉主軸出現故障，若分析結果在閾值范圍內，則運行正常。

6.根據權利要求5所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S1中，轉速傳感器的轉速計算方法為：

其中，n為測量轉速，單位為r/min，Δt為電壓峰值之間的最小時間間隔，N為永磁體數量，M為定子線圈對數，β為標定轉速比。

7.根據權利要求5所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S2中，對轉速信號進行時域分析的方法為：對轉速信號進行均值計算、均方根計算、峰值計算以及脈沖指標計算。

8.根據權利要求5或6或7所述的一種基于轉速傳感器的多軸傳動裝置故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S3中，通過制作各旋轉主軸的閾值時域圖和轉速信號的時域分析圖，進行直觀對比，同時對故障位置進行定點標注。