[發(fā)明專利]一種無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110253437.6
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113008539B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭瑜;尹興超;樊家偉;華健翔;李震燾
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G08C17/02
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

1.一種無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡，其特征在于：包括信號采集模塊、無線傳輸模塊、主板，信號采集模塊、無線傳輸模塊安裝在主板上，信號采集模塊的采集引腳與網(wǎng)口連接，網(wǎng)口與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，無線傳輸模塊與信號采集模塊連接；其中無線傳輸模塊包括數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅱ、緩存單元；

信號采集模塊包括時鐘單元、外部中斷單元Ⅰ、外部中斷單元Ⅱ、運(yùn)算處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ；時鐘單元與運(yùn)算處理單元連接，旋轉(zhuǎn)編碼器通過外部中斷單元Ⅰ與運(yùn)算處理單元連接，運(yùn)算處理單元與數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ連接，數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ通過無線傳輸模塊的數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅱ與電腦連接，電腦通過無線傳輸模塊與外部中斷單元Ⅱ連接，外部中斷單元Ⅱ與數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ連接，無線傳輸模塊用于接收傳送數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及用于接收來自電腦的指令；

時鐘單元，用于計時；

外部中斷單元Ⅰ，用于接收旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A、B、Z相位信號，當(dāng)A相位信號或B相位信號變化時，外部中斷單元Ⅰ被觸發(fā)，并啟動運(yùn)算處理單元；

運(yùn)算處理單元，用于計算外部中斷單元Ⅰ觸發(fā)時間t(n)與上一次觸發(fā)時間t(n-1)的時間差，根據(jù)A、B、Z相位信號的變化，通過正交編碼器編碼原理計算旋轉(zhuǎn)編碼器在t(n)時刻的角度；

外部中斷單元Ⅱ，用于接收無線傳輸模塊傳輸?shù)碾娔X指令，當(dāng)收到采集指令時，外部中斷單元Ⅱ被觸發(fā)并啟動數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ向無線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)收到停止采集指令時，外部中斷單元Ⅱ被觸發(fā)并停止數(shù)據(jù)傳輸單元Ⅰ的數(shù)據(jù)傳輸；

上述無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障檢測中的檢測步驟如下：

（1）將無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡與安裝在被檢測對象上的旋轉(zhuǎn)編碼器連接，通過電腦收集無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡采集的時間差Δt(n)數(shù)據(jù)和t(n)時刻的旋轉(zhuǎn)編碼器角度c(n)數(shù)據(jù)；

（2）利用公式C(n) =c(n)+m×360°將旋轉(zhuǎn)編碼器在t(n)時刻的角度c(n)轉(zhuǎn)化為增量角度C(n)，其中m為編碼器所轉(zhuǎn)圈數(shù)；

（3）計算旋轉(zhuǎn)編碼器在t(n)時刻與t(n-1)時刻的角度差，將時間差Δt(n)與角度差ΔC(n)帶入公式中，獲得瞬時角速度v(n)；

（4）采用計算平均轉(zhuǎn)速D，其中N為數(shù)據(jù)總量，瞬時角速度的速度波動A(n)=v(n) – D；

（5）以旋轉(zhuǎn)編碼器所在的轉(zhuǎn)軸為參考軸，依據(jù)被檢測對象轉(zhuǎn)速與參考軸的轉(zhuǎn)速計算被檢測對象的故障階次GearOrder，；

（6）對瞬時角速度的速度波動A(n)進(jìn)行階比分析，對速度波動A(n)進(jìn)行傅里葉變換得到階比譜O（order）= abs(fft(A(n)))，，其中階比分析最大階次為編碼器光柵數(shù)dpi的一半；

（7）被檢測對象發(fā)生故障時，在階比譜O（order）中當(dāng)階次等于故障階次時，故障階次GearOrder處會出現(xiàn)一個較高的峰值，其峰值的大小代表了被檢測對象的故障程度，隨著被檢測對象故障程度的增加在階比譜中其故障階次的峰值也將會增加。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳輸?shù)男D(zhuǎn)編碼器采集卡，其特征在于：還包括外殼、散熱風(fēng)扇。