[發明專利]一種數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統及使用方法

有效

• 申請號: 202110893413.7
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113700702B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 馬長林;于傳強;郝琳;唐圣金;李鋒;程洪杰;馮永保;候帥;陳珊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: F15B19/00
• 分類號: F15B19/00
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 婁柱

本發明屬于機電檢測技術領域，具體涉及一種數字液壓缸工作狀態非介入式實時監測系統及方法。包括工控機、數據采集器、非接觸式電流傳感器和位移傳感器，位移傳感器安裝于數字液壓缸活塞桿與缸體之間，非接觸式電流傳感器信號輸出端和位移傳感器信號輸出端均連接于數據采集器，數據采集器與工控機之間通過USB線連接。該系統的使用方法包括：步驟1：啟動數字液壓缸；步驟2：獲取驅動器輸出的電流信號并自動判斷；步驟3：計算出數字液壓缸位移值；步驟4：實際位移值與數字液壓缸位移值比較，判斷是否正常，正常返回步驟3，故障則進入下一步；步驟5：顯示數字液壓缸故障狀態，一次監測過程結束。

技術領域

本發明屬于機電檢測技術領域，具體地涉及一種數字液壓缸工作狀態非介入式實時監測系統及方法。

背景技術

數字液壓缸，也稱數控油缸，是一種內建閉環、使用開環的系統工程級單一液壓元件，利用其可將脈沖轉換為精密的功率驅動，實現微米級的控制精度，其成功把液壓技術與數字技術結合起來，實現了液壓傳動的數字化控制、遠距離控制和智能控制。

一般的單級螺旋反饋式數字液壓缸由步進電機、滑套、滑閥閥體、閥芯、螺桿、反饋螺母、活塞、活塞桿、缸體等構成。活塞桿為中空結構，在其內部安裝螺桿；反饋螺母與活塞固連；螺桿和閥芯采用一體化結構，閥芯一端有鍵槽安裝滑鍵，通過滑套與步進電機軸相連，螺桿一端與活塞上的反饋螺母相配合。當閥芯在步進電機的驅動下旋轉時，閥芯在螺母的作用下會產生軸向移動，從而引起液壓油流動方向發生變化，推動油缸活塞伸出或縮回的同時，通過螺母副將閥芯復位關閉，形成位置閉環反饋。這種數字液壓缸在實際應用中，可能存在負載突變或油壓過低情況下，在閥芯動作、閥口打開后，活塞不動作或動作不到位的現象，這時無法形成位置閉環反饋，使閥芯不能復位，多次這樣的操作，將導致閥芯與滑套脫開，數字液壓缸不能正常工作，必須停機維修。為了避免這種故障現象的發生，目前，使用這種結構數字液壓缸、又無配套檢測裝置的工程系統，在控制數字液壓缸動作時，需有專人觀察數字液壓缸的工作情況，發現異常要迅速報告，既費時費力，也存在人為因素影響，可能會出現故障的漏報、誤報，難以及時發現故障。

發明內容

本發明的目的是針對工程在用數字液壓缸系統故障難以及時診斷的問題，提供一種數字液壓缸工作狀態非介入監測系統，用于實時判斷液壓缸的工作狀態，出現故障異常能及時自動判斷。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統，包括工控機、數據采集器、非接觸式電流傳感器、驅動器和位移傳感器，所述非接觸式電流傳感器電連接于驅動器與步進電機之間，所述位移傳感器安裝于數字液壓缸活塞桿與缸體之間，所述非接觸式電流傳感器信號輸出端和位移傳感器信號輸出端均連接于數據采集器，所述數據采集器與工控機之間通過USB線連接。

優選地，所述非接觸式電流傳感器為穿孔式非接觸式電流傳感器。

一種數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統的使用方法，包括以下步驟：

步驟1：啟動數字液壓缸工作狀態非介入實時監測系統；

步驟2：工控機通過數據采集器實時獲取驅動器輸出控制步進電機的電流信號，獲得一次輸入有效脈沖的總數；

步驟3：工控機根據一次輸入控制脈沖總數、脈沖控制信號數和液壓缸動作位移之間的關系式計算出數字液壓缸位移值；

步驟4：工控機采集位移傳感器信號得到實際位移值，與計算出的數字液壓缸位移值進行比較，通過位移誤差判據判斷數字液壓缸工作是否正常，若正常返回步驟3，若故障，則進入下一步；

步驟5：顯示數字液壓缸故障狀態，一次監測過程結束。

優選地，所述步驟2具體步驟包括：