旋转圆盘振动检测控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种旋转圆盘振动检测控制装置，所述装置包括圆盘、旋转驱动机构、振动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件，所述圆盘垂直于水平面，所述旋转驱动机构与圆盘连接，用于驱动圆盘旋转；所述振动激励机构用于激励圆盘产生横向振动；所述振动控制机构用于抑制圆盘的横向振动；所述振动检测机构包括激光位移传感器和无线加速度传感器，所述激光位移传感器的测量头正对圆盘的表面，所述无线加速度传感器设置在圆盘的表面，并与无线网关连接；所述控制组件分别与振动控制机构、激光位移传感器、无线网关连接。本实用新型专利技术可以实现对旋转圆盘横向振动的快速稳定检测及主动控制。

Rotating Disc Vibration Detection and Control Device

【技术实现步骤摘要】
旋转圆盘振动检测控制装置
本技术涉及一种振动检测控制装置，尤其是一种旋转圆盘振动检测控制装置，属于柔性旋转结构的振动检测与控制领域。
技术介绍
随着高速旋转机械在工业领域的广泛应用，由旋转机械本身的横向振动引发的故障层出不穷。其中，旋转圆盘属于工业应用中基本旋转机械结构，如涡轮机、圆锯、陀螺仪、计算机存储设备等，随着旋转圆盘的厚度减小和转速升高，由于安装轴的偏心或外界扰动导致的横向振动会影响或限制机械的使用性能，甚至使结构发生破坏。因而对旋转圆盘类结构的振动控制以及稳定性的要求越来越严格，需要加入作动器施加主动控制。但对于旋转结构，有线式的传感器或作动器安装成为难题，实施非接触式的测量以及作动是对其振动控制的关键环节。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种旋转圆盘振动检测控制装置，该装置可以实现对旋转圆盘横向振动的快速稳定检测及主动控制。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：旋转圆盘振动检测控制装置，包括圆盘、旋转驱动机构、振动激励机构、振动控制机构、振动检测机构以及控制组件，所述圆盘垂直于水平面，所述旋转驱动机构与圆盘连接，用于驱动圆盘旋转；所述振动激励机构用于激励圆盘产生横向振动；所述振动控制机构用于抑制圆盘的横向振动；所述振动检测机构包括激光位移传感器和无线加速度传感器，所述激光位移传感器的测量头正对圆盘的表面，所述无线加速度传感器设置在圆盘的表面，并与无线网关连接；所述控制组件分别与振动控制机构、激光位移传感器、无线网关连接。进一步的，所述旋转驱动机构包括伺服电机、减速器、联轴器、法兰件和电机控制箱，所述伺服电机自带光电编码器，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴通过联轴器与法兰件的连接轴连接，所述法兰件与圆盘固定连接，所述电机控制箱与伺服电机连接。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述伺服电机固定在支撑平台上。进一步的，所述振动激励机构包括电涡流作动器、第一转换电路和信号发生器，所述电涡流作动器的铁芯两端关于圆盘对称，所述信号发生器通过第一转换电路与电涡流作动器连接。进一步的，所述振动控制机构包括电涡流阻尼器和第二转换电路，所述电涡流阻尼器的铁芯两端关于圆盘对称，所述控制组件通过第二转换电路与电涡流阻尼器连接。进一步的，所述控制组件包括工控机、A/D采集卡、调理电路和D/A转换卡；所述工控机通过A/D采集卡与调理电路连接，通过USB接口与无线网关连接，以及通过D/A转换卡与振动控制机构连接，所述调理电路与激光位移传感器连接。进一步的，所述装置还包括工作平台，所述激光位移传感器的测量头设置在工作平台上。进一步的，所述激光位移传感器的测量头固定在端面连接板上，所述端面连接板与工作平台的竖向支撑杆滑动连接。进一步的，所述无线加速度传感器吸附于圆盘表面，其内置有传感模块、电源模块、采集处理模块和无线收发模块。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术将激光位移传感器的测量头正对圆盘的表面，以及将无线加速度传感器设置在圆盘的表面，采用激光位移传感器进行非接触测量，结合无线传感器接触测量远距离无线传输，多种避免绕线的检测方式结合，相互验证提高可靠性，多点检测，提高精度。2、本技术通过旋转驱动机构驱动圆盘旋转后，可以采用电涡流作动器激励旋转圆盘产生横向振动，并且可以采用电涡流阻尼器抑制旋转圆盘的横向振动，非接触方式施力，避免绕线问题，且无机械摩擦，驱动力大，实现对旋转圆盘的横向振动施加主动控制。3、本技术采用伺服电机和减速器驱动旋转，编码器与电机控制箱实现旋转运动的闭环控制，提供稳定转速，优化控制性能；同时可通过改变减速器减速比研究转速变化对控制效果的影响。附图说明图1为本技术实施例1的旋转圆盘振动检测控制装置总体结构示意图。图2为本技术实施例1的旋转圆盘振动检测控制装置的左视图。图3为本技术实施例1的旋转圆盘振动检测控制装置的俯视图。图4为本技术实施例1的圆盘与旋转驱动机构连接的示意图。图5为本技术实施例1的旋转圆盘振动检测控制装置测点、作动点和阻尼点示意图。其中，1-圆盘，2-伺服电机，3-减速器，4-联轴器，5-法兰件，6-电机控制箱，7-轴承，8-光电编码器，9-支撑平台，901-第一竖向支撑杆，902-横向支撑杆，903-第一层板，904-第二层板，10-第一底座，11-第二底座，12-电涡流作动器，13-第一转换电路，14-信号发生器，15-电涡流阻尼器，16-第二转换电路，17-第三底座，18-第四底座，19-激光位移传感器，20-无线加速度传感器，21-工作平台，2101-第二竖向支撑杆，2102-第三层板，2103-第四层板，22-端面连接板，23-无线网关，24-作动点，25-阻尼点，26-第一激光检测点，27-第二激光检测点，28-第三激光检测点，29-第四激光检测点，30-第一加速度检测节点，31-第二加速度检测节点，32-工控机，33-A/D采集卡，34-调理电路，35-D/A转换卡。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1：非接触式的振动检测通常采用激光位移传感器、无线加速度传感器、视觉传感器等。激光位移传感器是通过接收到被测物表面反射回来的激光时间变化来实现振动量检测，响应快、测量可靠性高；无线加速度传感器是通过在被测物表面安装传感节点，检测振动信息后通过内部的无线收发模块将数据按照网络协议封装发送给无线网关，无线网关再通过USB接口将振动数据传给计算机，功耗低，采用数字信号传输，传输速率快且避免了电路噪声干扰；视觉传感器采用两个工业相机采集图像并处理得到旋转圆盘上标志点三维坐标变化从而检测振动，信息量大，精度高，但处理时间长对于后续实时控制具有难度。因此，本实施例采用激光位移传感器和无线加速度传感器实现非接触式的振动检测。此外，现有的可对旋转结构施加阻尼进行振动控制的作动器主要有：挤压油膜阻尼器、形状记忆合金作动器、电涡流作动器。挤压油膜阻尼器可较好的抑制由于轴承安装偏心导致的旋转圆盘的横向振动，但设计不当时，将大幅度增加油膜反力的非线性特性，使控制效果变差，可靠性低。形状记忆合金可通过温度变化控制伸缩形成阻尼力，结构简单、质量轻，但受外界温度变化影响大，稳定性差；电涡流作动器借助电磁力对旋转圆盘进行振动控制，具有非接触、无机械摩擦和磨损、无需润滑和阻尼可控的优点。因此，本实施例采用电涡流作动器对旋转圆盘进行控制。如图1～图3所示，本实施例提供了一种旋转圆盘振动检测控制装置，该装置包括圆盘1、旋转驱动机构、振动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件，圆盘1垂直于水平面，图1中的虚线指示了各个设备之间的连线关系，方向箭头表明了检测信号流的传递方向，图2和图3中的虚线表示激光位移传感器的测量头方向。如图1～图4所示，所述旋转驱动机构包括伺服电机2、减速器3、联轴器4、法兰件5和电机控制箱6，伺服电机2的输出轴与减速器3的输入轴连接，减速器3的输出轴通过联轴器4与法兰件5的连接轴连接，法兰件5通过端盖夹紧圆盘，并通过螺栓固定连接，电机控制箱6与伺服电机2连接；为了使旋转驱动机构更稳定，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.旋转圆盘振动检测控制装置，其特征在于：包括圆盘、旋转驱动机构、振动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件，所述圆盘垂直于水平面，所述旋转驱动机构与圆盘连接，用于驱动圆盘旋转；所述振动激励机构用于激励圆盘产生横向振动；所述振动控制机构用于抑制圆盘的横向振动；所述振动检测机构包括激光位移传感器和无线加速度传感器，所述激光位移传感器的测量头正对圆盘的表面，所述无线加速度传感器设置在圆盘的表面，并与无线网关连接；所述控制组件分别与振动控制机构、激光位移传感器、无线网关连接。

【技术特征摘要】
1.旋转圆盘振动检测控制装置，其特征在于：包括圆盘、旋转驱动机构、振动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件，所述圆盘垂直于水平面，所述旋转驱动机构与圆盘连接，用于驱动圆盘旋转；所述振动激励机构用于激励圆盘产生横向振动；所述振动控制机构用于抑制圆盘的横向振动；所述振动检测机构包括激光位移传感器和无线加速度传感器，所述激光位移传感器的测量头正对圆盘的表面，所述无线加速度传感器设置在圆盘的表面，并与无线网关连接；所述控制组件分别与振动控制机构、激光位移传感器、无线网关连接。2.根据权利要求1所述的旋转圆盘振动检测控制装置，其特征在于：所述旋转驱动机构包括伺服电机、减速器、联轴器、法兰件和电机控制箱，所述伺服电机自带光电编码器，伺服电机的输出轴与减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴通过联轴器与法兰件的连接轴连接，所述法兰件与圆盘固定连接，所述电机控制箱与伺服电机连接。3.根据权利要求2所述的旋转圆盘振动检测控制装置，其特征在于：所述装置还包括支撑平台，所述伺服电机固定在支撑平台上。4.根据权利要求1所述的旋转圆盘振动检测控制装置，其特征在于：所述振动激励机构包括电涡流作动器、第一转换电路和信号发生器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，张文政，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44