本发明专利技术公开了一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置，由两轴电动滑台和电动摆锤控制装置组成，所述两轴电动滑台由纵向驱动步进电机横向驱动步进电机两个联轴器传动杆两个纵向轨道两个纵向滑台横向轨道横向滑台六个同步带轮和三个同步带组成，电动摆锤控制装置由摆动步进电机、摇臂摆杆、摆锤、两个轴承联轴器、摆锤角度传感器、电磁铁吸盘和底板组成，与现有技术相比，本发明专利技术减少了试验过程中的手动操作，简化试验过程，提高试验效率。
An automatic loading device for impact signal of optical fiber intelligent structure health monitoring system
【技术实现步骤摘要】
一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置
本专利技术涉及智能结构健康监测领域的自动化控制领域，尤其涉及一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置。
技术介绍
监测冲击载荷和冲击造成的损伤及程度的一种有效方法就是运用结构健康监测技术对冲击事件进行实时在线监测，识别结构遭受冲击的位置、冲击力和能量的大小准则来预估损伤的主要形式和程度，从而实现结构健康状态的诊断功能。用设计规范或失效结构冲击事件的监测是工程界经常碰到的问题，现代空间结构正在向着大型化、复杂化的方向发展，而这些大型结构如航天飞机、高层结构、新型桥梁、大跨度网架结构等在复杂的服役环境中将受到设计载荷的作用以及各类突发性外在因素如外来物冲击的影响，严重的冲击会导致结构不同程度的损伤。尤其是由复合材料制成的结构在冲击载荷作用下易产生裂纹、纤维脱黏或断裂、脱层等多种形式的内部损伤，这些损伤的隐蔽性强，损伤、失效方面机理复杂、损伤类型和程度难以判断。这些因素降低了结构工作的可靠性和安全性，如不及时发现和采取相应的措施，会造成结构损伤积累，严重情况下会导致结构的突然失效，造成人员伤亡和巨大的财产损失。因此，很有必要利用结构健康监测技术对冲击载荷进行实时监测。使损伤积累尚未达到威胁结构安全之前就能够被检测出来，从而对损伤结构给予及时修复，保证结构安全运行。对于工程结构中的冲击载荷监测可以采用加速度传感器、光纤传感器和压电传感器等，而光纤传感技术是先进传感技术发展的新阶段,它能有效克服当前电学类传感系统在长期稳定性、耐久性和分布范围方面存在的不足,可满足现代工程结构监测的高精度、远距离、分布式和长期性的技术要求,具有传统技术无可比拟的优势,为解决现代工程结构中冲击载荷的不确定性和变异性问题,实现对现代工程结构长期实时健康监测和安全评估,提供了一种良好的技术手段,显示出优异的自感知功能。利用采集到的传感器信号对冲击载荷的监测方法有很多，比如声发射方法、逆问题分析方法、人工智能方法等，对于不同冲击监测方法的优势，需要搭建一套试验装置对所提出的方法进行功能验证。随着技术的不断发展，要求试验装置具有简易的人性操作。现有的智能结构健康监测系统试验装置仅能实现手动操作，因此，亟待研发新型的智能结构健康监测系统装置。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术由两轴电动滑台和电动摆锤控制装置组成，所述两轴电动滑台由纵向驱动步进电机横向驱动步进电机两个联轴器传动杆两个纵向轨道两个纵向滑台横向轨道横向滑台六个同步带轮和三个同步带组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆与纵向驱动步进电机和横向驱动步进电机相连，用于控制两个步进电机的运动方向运动速度和运动角度，在左纵向轨道两端分别安装有同步带轮，在同步带轮上缠绕有同步带，同步带和左侧滑台相连接，在右纵向轨道两端分别安装有同步带轮，在同步带轮上缠绕有同步带，同步带和右侧滑台相连接，纵向驱动步进电机输出轴上和同步带轮相连接并可一起转动，步进电机输出轴通过联轴器和传动杆与另一条纵向轨道上的同步带轮相连接并可一起转动，当纵向驱动步进电机转动时可带动两个纵向滑台分别沿纵向轨道上下滑动，横向轨道的两端分别固定在两个纵向滑块上，并可随着纵向滑块上下运动，在横向轨道两端分别安装有同步带轮，在同步带轮上缠绕有同步带，同步带和横向滑台相连接，横向驱动步进电机输出轴和同步带轮相连接，当横向驱动步进电机转动时可带动横向滑台沿横向轨道左右滑动；电动摆锤控制装置由摆动步进电机摇臂摆杆摆锤两个轴承联轴器摆锤角度传感器电磁铁吸盘和底板组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆和摆动步进电机连接，用于控制摆动步进电机的摆动速度方向和角度，摇臂一端固定在摆动步进电机的输出轴上，另一端电磁铁相连，摆杆一端设计有转轴，转轴通过轴承安装在底板上，转轴一端通过联轴器与摆锤角度传感器的输入轴相连，摆锤角度传感器的壳体固定在底板上，电动摆锤控制装置整体安装在两轴电动滑台的横向滑台上。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置，与现有技术相比，本专利技术减少了试验过程中的手动操作，简化试验过程，提高试验效率。附图说明图1是本专利技术的两轴电动滑台结构示意图；图2是本专利技术的电动摆锤控制装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示：由两轴电动滑台和电动摆锤控制装置组成，所述两轴电动滑台由纵向驱动步进电机6、横向驱动步进电机11、两个联轴器1、4、传动杆2、两个纵向轨道12、17、两个纵向滑台7、19、横向轨道8、横向滑台3、六个同步带轮5、10、14、15、18、20和三个同步带9、13、16组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆与纵向驱动步进电机6和横向驱动步进电机11相连，用于控制两个步进电机的运动方向、运动速度和运动角度，在左纵向轨道17两端分别安装有同步带轮15、20，在同步带轮15、20上缠绕有同步带16，同步带16和左侧滑台19相连接，在右纵向轨道12两端分别安装有同步带轮5、14，在同步带轮5、14上缠绕有同步带13，同步带13和右侧滑台7相连接，纵向驱动步进电机6输出轴上和同步带轮5相连接并可一起转动，步进电机6输出轴通过联轴器1、4和传动杆2与另一条纵向轨道上的同步带轮20相连接并可一起转动，当纵向驱动步进电机6转动时可带动两个纵向滑台7、19分别沿纵向轨道12、17上下滑动，横向轨道8的两端分别固定在两个纵向滑块7、19上，并可随着纵向滑块上下运动，在横向轨道8两端分别安装有同步带轮10、18，在同步带轮10、18上缠绕有同步带9，同步带9和横向滑台3相连接，横向驱动步进电机11输出轴和同步带轮10相连接，当横向驱动步进电机11转动时可带动横向滑台3沿横向轨道8左右滑动；电动摆锤控制装置由摆动步进电机21、摇臂22、摆杆24、摆锤31、两个轴承23、25、联轴器26、摆锤角度传感器28、电磁铁30、吸盘29和底板27组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆和摆动步进电机21连接，用于控制摆动步进电机21的摆动速度、方向和角度，摇臂22一端固定在摆动步进电机21的输出轴上，另一端电磁铁30相连，摆杆24一端设计有转轴，转轴通过轴承23、25安装在底板27上，转轴一端通过联轴器26与摆锤角度传感器28的输入轴相连，摆锤角度传感器的壳体固定在底板27上，电动摆锤控制装置整体安装在两轴电动滑台的横向滑台3上。将本装置安装固定于被监测结构试验件的前面。在使用该装置前需要进行初始化操作，初始化操作过程为：首先通过电脑控制XY两轴电动滑台移动至计划的第一个冲击点，并将该位置设置为初始位置，其次输入纵向方向试验间隔，横向方向试验间隔和冲击能量等级。初始化完成后启动装置自动运行。装置首先控制两轴电动滑台移动至计划的第一个冲击点并锁定在该位置，其次控制电动摆锤控制装置中的摆动步进电机摆动，使得电磁铁与摆锤上的吸盘相吸合，接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置，其特征在于：由两轴电动滑台和电动摆锤控制装置组成，所述两轴电动滑台由纵向驱动步进电机(6)、横向驱动步进电机(11)、两个联轴器(1、4)、传动杆(2)、两个纵向轨道(12、17)、两个纵向滑台(7、19)、横向轨道(8)、横向滑台(3)、六个同步带轮(5、10、14、15、18、20)和三个同步带(9、13、16)组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆与纵向驱动步进电机(6)和横向驱动步进电机(11)相连，用于控制两个步进电机的运动方向、运动速度和运动角度，在左纵向轨道(17)两端分别安装有同步带轮(15、20)，在同步带轮(15、20)上缠绕有同步带(16)，同步带(16)和左侧滑台(19)相连接，在右纵向轨道(12)两端分别安装有同步带轮(5、14)，在同步带轮(5、14)上缠绕有同步带(13)，同步带(13)和右侧滑台(7)相连接，纵向驱动步进电机(6)输出轴上和同步带轮(5)相连接并可一起转动，步进电机(6)输出轴通过联轴器(1、4)和传动杆(2)与另一条纵向轨道上的同步带轮(20)相连接并可一起转动，当纵向驱动步进电机(6)转动时可带动两个纵向滑台(7、19)分别沿纵向轨道(12、17)上下滑动，横向轨道(8)的两端分别固定在两个纵向滑块(7、19)上，并可随着纵向滑块上下运动，在横向轨道(8)两端分别安装有同步带轮(10、18)，在同步带轮(10、18)上缠绕有同步带(9)，同步带(9)和横向滑台(3)相连接，横向驱动步进电机(11)输出轴和同步带轮(10)相连接，当横向驱动步进电机(11)转动时可带动横向滑台(3)沿横向轨道(8)左右滑动；/n电动摆锤控制装置由摆动步进电机(21)、摇臂(22)、摆杆(24)、摆锤(31)、两个轴承(23、25)、联轴器(26)、摆锤角度传感器(28)、电磁铁(30)、吸盘(29)和底板(27)组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆和摆动步进电机(21)连接，用于控制摆动步进电机(21)的摆动速度、方向和角度，摇臂(22)一端固定在摆动步进电机(21)的输出轴上，另一端电磁铁(30)相连，摆杆(24)一端设计有转轴，转轴通过轴承(23、25)安装在底板(27)上，转轴一端通过联轴器(26)与摆锤角度传感器(28)的输入轴相连，摆锤角度传感器的壳体固定在底板(27)上，电动摆锤控制装置整体安装在两轴电动滑台的横向滑台(3)上。/n...
【技术特征摘要】
1.一种光纤智能结构健康监测系统冲击信号自动加载装置，其特征在于：由两轴电动滑台和电动摆锤控制装置组成，所述两轴电动滑台由纵向驱动步进电机(6)、横向驱动步进电机(11)、两个联轴器(1、4)、传动杆(2)、两个纵向轨道(12、17)、两个纵向滑台(7、19)、横向轨道(8)、横向滑台(3)、六个同步带轮(5、10、14、15、18、20)和三个同步带(9、13、16)组成，步进电机驱动模块通过驱动电缆与纵向驱动步进电机(6)和横向驱动步进电机(11)相连，用于控制两个步进电机的运动方向、运动速度和运动角度，在左纵向轨道(17)两端分别安装有同步带轮(15、20)，在同步带轮(15、20)上缠绕有同步带(16)，同步带(16)和左侧滑台(19)相连接，在右纵向轨道(12)两端分别安装有同步带轮(5、14)，在同步带轮(5、14)上缠绕有同步带(13)，同步带(13)和右侧滑台(7)相连接，纵向驱动步进电机(6)输出轴上和同步带轮(5)相连接并可一起转动，步进电机(6)输出轴通过联轴器(1、4)和传动杆(2)与另一条纵向轨道上的同步带轮(20)相连接并可一起转动，当纵向驱动步进电机(6)转动时可带动两个纵向滑台(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓丽，杨森林，张变莲，董少飞，孙静，杨秋芬，陈琦，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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