基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置及方法。该装置的硬件部分包括电源、测试工装、接口板、采集卡和计算机，装置的软件部分由LabVIEW平台结合故障诊断推理策略构成。其故障智能诊断方法为：计算机利用LabVIEW软件虚拟待测电路板的工作模式，采集卡通过接口板分别采集待测电路板正常和故障状态下各测试点的响应信号，并进行预处理和特征参数提取等处理，建立相应的数据库；故障诊断推理软件对标准和故障数据库进行比较，运用知识库中的知识推测出待测电路板的故障信息，完成故障诊断。本发明专利技术能够对特定待测电路板进行故障智能诊断，有助于维修工程师快速诊断特种设备的故障。

Device fault intelligent diagnosis device and method based on tooling and LabVIEW data acquisition and analysis

The invention discloses a device fault intelligent diagnosis device and method based on tooling and LabVIEW data acquisition and analysis. The hardware part of the device includes the power supply, the test tooling, the interface board, the acquisition card and the computer. The software part of the device is composed of the LabVIEW platform combined with the fault diagnosis reasoning strategy. The fault intelligent diagnosis method is: the computer uses the LabVIEW software to simulate the working mode of the circuit board. The acquisition card collects the response signals of the test points under the normal and fault state of the circuit board through the interface board, and carries on the processing and the extraction of the characteristic parameters, and establishes the corresponding database; the fault diagnosis is pushed. The software compares the standard with the fault database, and uses the knowledge in the knowledge base to deduce the fault information of the circuit board to be completed, and completes the fault diagnosis. The invention can intelligently diagnose the specific circuit boards to be tested, and is helpful for the maintenance engineers to diagnose the faults of the special equipment quickly.

【技术实现步骤摘要】
基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置及方法
本专利技术属于故障智能诊断技术，具体涉及一种基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置及方法。
技术介绍
随着电子工业发展的突飞猛进，行业面貌生机勃勃。而电子产品也已经渗透到人类生产生活中的各个角落，从家用电器到尖端武器，电路板的身影无处不在。现代医疗电子设备也不例外，大量的新型电子材料、电子工艺、电子元器件被医疗设备生产厂家采用，并且在此基础上研发新设备，建立了新技术原理，开发新功能。所以，医疗电子设备的组成结构更加复杂，电路原理也不尽相同。同时，因为医疗电子设备在临床工作的疾病诊断与治疗中扮演着越来越重的角色，临床应用领域对医疗电子设备的稳定性、可靠性、安全性提出了更高的要求，使得医疗电子设备能否可靠运行及相关保障工作受到使用维修人员的关注。由此可见，医疗电子设备故障的精确检测与诊断，已经成为医学工程实践的重要工作内容之一。传统的医疗电子设备故障检测诊断技术依赖的主要原理是：维修工程师先根据设备故障现象初步分析原因，而后利用分立的检测设备如信号发生器、万用表、示波器等，依据医疗电子设备系统组成和工作原理，按照信号变化规律、信号流动方向对各类电参数进行测量，再结合维修工程师的个人经验与历史维修记录对故障状态进行综合分析，从而得出诊断结果。整个排查故障的过程繁琐耗时，且易受维修工程师主观经验影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置及方法，能使推理出的故障结果更准确、合理，有利于维修工程师做出正确判断。本专利技术所述的基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置，包括：电源，测试工装，接口板，采集卡和计算机；电源通过测试工装为待测电路板供电，同时也为接口板和采集卡供电；测试工装通过接口板与采集卡相连；接口板为采集卡拓展信号通道；采集卡通过测试工装为待测电路板输入各种激励信号，并通过串行方式将采集到的响应信号发送到计算机中；计算机通过程序设计实现各种激励信号的生成，同时对采集的响应信号进行预处理和特征参数提取，再结合知识库与推理策略完成故障诊断；测试时，将待测电路板通过针床放置在测试工装上，该待测电路板上设有多个测试点，所述针床上设有数量及排布方式与待测电路板上的测试点的数量及排布方式相同的探针，通过探针将测试点的信号输送到接口板上。本专利技术所述的故障智能诊断方法，采用如本专利技术所述的故障智能诊断装置，其方法包括以下步骤：步骤一、计算机利用LabVIEW软件虚拟待测电路板的工作模式；步骤二、在预定的工作模式下，采集卡通过接口板分别采集待测电路板正常状态下各测试点的响应信号，并进行预处理和特征参数提取处理，建立标准数据库；步骤三、在预定的工作模式下，采集卡通过接口板分别采集待测电路板故障状态下各测试点的响应信号，并进行预处理和特征参数提取处理，建立故障数据库；步骤四、利用故障诊断软件对标准和故障数据库进行比较，运用知识库中的知识推测出待测电路板的故障信息，完成故障诊断。所述步骤三中，对于模拟单元电路，比较并判断其特征参数、输入端与输出端的映射关系，若通过，则该模拟单元电路正常，若不通过，则推测出该待测电路板的故障诊断信息；对于数字单元电路，比较其输出端的响应代码，若通过，则被测数字单元电路正常，若不通过，则推测出该待测电路板的故障诊断信息。所述检测原则为：检测顺序是从后级单元电路至前级单元电路；在一定的工作模式下，检测最后一级单元电路，若通过，则该待测电路板正常；若不通过，检测次后一级单元电路，直到完成对所有单元电路的检测，输出诊断结果。本专利技术具有以下优点：该装置具有检测时间快，可检测信号通道多，易储存等优点；同时故障诊断采用了专家系统和推理机的方式，诊断时通过施加不同的激励源来模拟待测电路板的不同情况，从而能够监测出待测电路板在不同状态下的运行情况，使推理出的故障结果更准确、合理，有利于维修工程师做出正确判断。附图说明图1为本专利技术装置的连接图；图2为软组织治疗仪结构原理框图；图3为测试工装示意图；图4为测试工装GZ_J1信号信息汇总；图5为测试工装GZ_J2信号信息汇总；图6为接口板电路原理图；图7为采集卡模拟通道技术参数；图8为采集卡数字通道技术参数；图9为知识库建立流程图；图10为单片机主控单元电路图；图11为低频发生单元电路图；图12为数据选择单元电路图；图13为强度控制单元电路图；图14为波形输出单元电路图；图15为待测信号一览表；图16为主控板故障诊断总规则流程图；图17为单片机主控单元的故障诊断规则流程图；图18为低频脉冲发生单元故障诊断规则的流程图；图19为数据选择单元故障诊断规则的流程图；图20为强度控制单元故障诊断规则的流程图；图21为波形输出单元故障诊断规则的流程图；图22为系统故障诊断原理框图；图23为系统软件架构框图；图24为系统登录界面；图25为修密码或注册界面；图26为主界面；图27为测试通过界面；图28为测试未通过界面；图29为强度线性拟合界面；图30为故障诊断通过界面；图31为故障诊断未通过界面；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术所述的基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置，包括电源1、测试工装2、接口板4、采集卡5和计算机6，参见图1。所述电源1通过测试工装2为待测电路板3供电，同时也为接口板4和采集卡5供电。所述测试工装2通过接口板4与采集卡5相连。所述接口板4为采集卡5拓展信号通道。所述采集卡5通过测试工装2为待测电路板3输入各种激励信号，并通过串行方式将采集到的响应信号发送到计算机6中。所述计算机6通过程序设计实现各种激励信号的生成，同时对采集的响应信号进行预处理和特征参数提取，再结合知识库与推理策略完成故障诊。测试时，将待测电路板3通过针床放置在测试工装2上，该待测电路板3上设有多个测试点，所述针床上设有数量及排布方式与待测电路板3上的测试点的数量及排布方式相同的探针，通过探针将测试点的信号输送到接口板4上。以下以软组织治疗仪的主控板电路为例对本专利技术进行详细的说明：(一)待测电路板本实施例中，实验机选择我们自主研发并获得CFDA(即国家食品药品监督管理总局)注册，同时在市场销售数千台的YDB-Ⅲ型软组织治疗仪。该样机主要由电源、主控板、功放板，TDP(即特定电磁波谱)与磁疗以及外设所组成，参见图2。该装置将对主控板电路进行脱机测试，并由系统提供激励信号模拟功能按键，对电路板的工作状态进行控制，而后再对主控板电路中涉及到的待测信号进行采集和分析存储。(二)测试工装本实施例中，测试装置采用快速手夹式测试工装，如参见图3。测试工装包括手柄7、外壳8、天板9、压杆10、托板12、针床13和接口11。测试工装的外壳8采用黑色电玻纤木材质，该材质绝缘性能良好，耐高温腐蚀，机械强度高，不容易变形变质；而天板9则采用透明亚克力板，因为其透明性优良易于观察到待测电路板3的全貌，且轻便强韧，防静电耐高温；压杆10用来固定待测电路板3；托板12用来放置待测电路板3；针床13则根据待测电路板3上测试点的分布来安插探针，同时采用背面下针的方法进行测量，因为这样探针固定不易折损，测试点与探针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置，其特征在于，包括：电源(1)、测试工装(2)、接口板(4)、采集卡(5)和计算机(6)；所述电源(1)通过测试工装(2)为待测电路板(3)供电，同时也为接口板(4)和采集卡(5)供电；所述测试工装(2)通过接口板(4)与采集卡(5)相连；所述接口板(4)为采集卡(5)拓展信号通道；所述采集卡(5)通过测试工装(2)为待测电路板(3)输入各种激励信号，并通过串行方式将采集到的响应信号发送到计算机(6)中；所述计算机(6)通过程序设计实现各种激励信号的生成，同时对采集的响应信号进行预处理和特征参数提取，再结合知识库与推理策略完成故障诊断；测试时，将待测电路板(3)通过针床放置在测试工装(2)上，该待测电路板(3)上设有多个测试点，所述针床上设有数量及排布方式与待测电路板(3)上测试点的数量及排布方式相同的探针，通过探针将测试点的信号输送到接口板(4)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于工装与LabVIEW数据采集与分析的设备故障智能诊断装置，其特征在于，包括：电源(1)、测试工装(2)、接口板(4)、采集卡(5)和计算机(6)；所述电源(1)通过测试工装(2)为待测电路板(3)供电，同时也为接口板(4)和采集卡(5)供电；所述测试工装(2)通过接口板(4)与采集卡(5)相连；所述接口板(4)为采集卡(5)拓展信号通道；所述采集卡(5)通过测试工装(2)为待测电路板(3)输入各种激励信号，并通过串行方式将采集到的响应信号发送到计算机(6)中；所述计算机(6)通过程序设计实现各种激励信号的生成，同时对采集的响应信号进行预处理和特征参数提取，再结合知识库与推理策略完成故障诊断；测试时，将待测电路板(3)通过针床放置在测试工装(2)上，该待测电路板(3)上设有多个测试点，所述针床上设有数量及排布方式与待测电路板(3)上测试点的数量及排布方式相同的探针，通过探针将测试点的信号输送到接口板(4)上。2.根据权利要求1所述的故障智能诊断装置，其特征在于：所述计算机(6)包括：知识库单元，按照功能将待测电路板拆分为多个单元电路，确定每个单元电路的核心元器件，并确定每个核心元器件的测试点，将测试点的引脚名称、信号类型和信号特征作为知识库的信息来源，依据待测电路板信号测控原理形成各单元电路的输入与输出的映射规则，建立知识库；信号获取与处理单元，用于获取待测电路板在不同工作状态下各测试点输出的响应信号，并对获取的响应信号进行预处理和特征参数提取；推理机单元，用于制定待测电路板的检测原则以及待测板中...

【专利技术属性】
技术研发人员：种银保，张诗慧，晋雪旻，赵鹏，肖晶晶，刘九零，潘文才，李梦，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆,50