一种基于多传感融合技术的在线监测控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及数控机床在线监控技术领域，具体为一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，包括双核MCU、FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、声发射传感器接口模块、IEPE振动传感器接口模块、电压输入接口模块、电压输出接口模块、温度输入接口模块、脉冲输入接口模块、通信接口模块、恒流源、恒压源和直流电源模块，双核MCU包括第一内核和第二内核，第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒压源完成对声发射传感器接口模块的信号采集运算，第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒流源完成对IEPE振动传感器接口模块的信号采集运算，具有多类型传感器数据同时采集的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感融合技术的在线监测控制器
本技术涉及数控机床在线监控
,具体涉及一种基于多传感融合技术的在线监测控制器。
技术介绍
在设备在线监控领域，尤其是数控机床在线监控领域，目前存在以下几个问题：首先，功能上主要以硬件组合方式实现多类型传感器的同时监测，单一的硬件无法完成多类型传感器数据同时采集，而且会造成现场安装及布线困难，成本高，信号同步性差，给后续的数据分析造成一定的影响；第二，缺少前端分析功能，声发射和振动信号需要高频采样，数据量非常大，直接传输到后端将给服务器造成很大的运行负担，很难保证数据的实时分析；第三，重监测而轻控制，目前产品主要以信号监测为主，缺少控制反馈功能，设备可扩展性差。因此，急需一种在单一设备上集成信号采集、分析和反馈控制的，实现对IEPE型振动传感器、声发射传感器、PT100型温度传感器、脉冲信号以及电压信号采集的在线监测控制器。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，其具有可完成多类型传感器数据同时采集的优点。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，包括双核MCU、FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、声发射传感器接口模块、IEPE振动传感器接口模块、电压输入接口模块、电压输出接口模块、温度输入接口模块、脉冲输入接口模块、通信接口模块、恒流源、恒压源和直流电源模块，所述直流电源模块用于为上述各模块提供稳定的电源，所述双核MCU包括第一内核和第二内核，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒压源完成对声发射传感器接口模块的信号采集运算，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒流源完成对IEPE振动传感器接口模块的信号采集运算，所述第二内核分别连接有电压输入接口模块、温度输入接口模块、电压输出接口模块、脉冲输入接口模块，所述第二内核通过电压输入接口模块采集待监控设备的电压信号，所述第二内核通过温度输入接口模块采集待监控设备的温度传感器的信号，所述第二内核通过电压输出接口模块输出反馈控制信号，所述第二内核通过脉冲输入接口模块采集脉冲信号。作为优选的，所述直流电源模块包括外接DC24V供电电源和稳压电路。作为优选的，所述电压输入接口模块、电压输出接口模块和脉冲输入接口模块中均设有光耦隔离。作为优选的，所述第二内核的输出端还连接有状态指示灯接口。作为优选的，所述通信接口模块包括LAN网口、无线WIFI接口和RS485接口。作为优选的，所述电压输入接口模块用于采集8路单端电压信号或4路差分电压信号。使用本技术的有益效果是：本技术将多种功能集中在一个设备上，即在单一设备上集成信号采集、分析和反馈控制，实现对IEPE型振动传感器、声发射传感器、PT100型温度传感器、脉冲信号以及电压信号采集，使本技术控制器集监测和控制于一体；采用双核MCU+FPGA架构，具有非常快速的并行同步数据采集和数据处理能力；可连接数控系统、PLC设备，实现数据采集和传感器信号采集的完美结合；数据融合分析，实现时间域、频率域和位置域的3域统一分析，分析结果更精准。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的外壳顶板及左右两侧板的外观示意图；图3为本技术的应用结构示意图；图4位本技术的信号处理流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细的描述。如图1所示，一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，包括双核MCU、FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、声发射传感器接口模块、IEPE振动传感器接口模块、电压输入接口模块、电压输出接口模块、温度输入接口模块、脉冲输入接口模块、通信接口模块、恒流源、恒压源和直流电源模块，双核MCU包括第一内核和第二内核，第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒压源完成对声发射传感器接口模块的信号采集运算，第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒流源完成对IEPE振动传感器接口模块的信号采集运算，第二内核分别连接有电压输入接口模块、温度输入接口模块、电压输出接口模块、脉冲输入接口模块，直流电源模块用于为板内各模块提供稳定的电源，第二内核通过电压输入接口模块采集待监控设备的电压信号，第二内核通过温度输入接口模块采集待监控设备的温度传感器的信号，第二内核通过电压输出接口模块输出反馈控制信号，第二内核通过脉冲输入接口模块采集脉冲信号。采用双核MCU作为主控芯片，第一内核作为高速信号采集运算核，第二内核作为低速信号采集、信号运算、信号输出、信号传输等功能的控制核。第一内核依据参数设置，在采集一定量数据后，通过高速通道将数据传给第二内核，第二内核根据参数设置对数据进行处理及必要的分析，如FFT分析获得频域数据，然后通过通信接口模块发送给后端。本技术监测控制器内置恒压源、信号调理电路、A/D转换电路，采用可实现高速信号采集的FPGA电路完成声发射传感器的信号采集，最高可实现1路4MHz的信号采集；本技术监测控制器内置恒流源、信号调理电路、A/D转换电路，采用可实现高速信号采集的FPGA电路完成IEPE型振动传感器的信号采集，最高可实现4路102.4KHz的信号采集；本技术监测控制器内置恒流源、滤波及放大电路、A/D转换电路，实现3路PT100温度传感器的信号采集。采用内置加外置双看门狗电路，可以在出现意外时将系统重新启动，保证系统稳定可靠运行。直流电源模块包括外接DC24V供电电源和稳压电路。由于本技术控制器内置稳压电路，因此可接受19—36伏的宽电压输入，可适应工业领域电压波动的不利影响；电压输入接口模块、电压输出接口模块和脉冲输入接口模块中均设有光耦隔离。监测控制器通过光耦隔离实现2路脉冲信号输入功能；监测控制器内置DA转换模块，通过光耦隔离实现2路电压信号输出功能，可作为实际应用时的控制信号，实现反馈控制功能。电压输入接口模块用于采集8路单端电压信号或4路差分电压信号。本技术监测控制器提供8路单端或4路差分电压信号采集功能，信号通过光耦隔离，可满足在工业领域恶劣环境下安全运行。第二内核的输出端还连接有状态指示灯接口。本技术设备具有状态指示灯，包括错误提示、报警提示、运行状态提示等功能，提高现场应用的可读性和易于维护性。通信接口模块包括LAN网口、无线WIFI接口和RS485接口。本技术设备提供LAN网口和无线WIFI接口实现和后台应用软件的数据通信，可根据实际需求设置使用哪个接口；提供RS485接口可实现与PLC等提供此类型接口的设备进行数据交互，提高监测控制器的可扩展性。如图2所示，本技术控制器壳体左侧板对直流电源模块留有开口并标注PWR，对LAN网口留有开口并标注的LAN，对无线WIFI接口留有开口并标注WIFI，对IEPE型振动传感器接口模块留有开口，分别标注IE1-IE4,对声发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，其特征在于：包括双核MCU、FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、声发射传感器接口模块、IEPE振动传感器接口模块、电压输入接口模块、电压输出接口模块、温度输入接口模块、脉冲输入接口模块、通信接口模块、恒流源、恒压源和直流电源模块，所述直流电源模块用于为上述各模块提供稳定的电源，所述双核MCU包括第一内核和第二内核，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒压源完成对声发射传感器接口模块的信号采集运算，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒流源完成对IEPE振动传感器接口模块的信号采集运算，所述第二内核分别连接有电压输入接口模块、温度输入接口模块、电压输出接口模块、脉冲输入接口模块，所述第二内核通过电压输入接口模块采集待监控设备的电压信号，所述第二内核通过温度输入接口模块采集待监控设备的温度传感器的信号，所述第二内核通过电压输出接口模块输出反馈控制信号，所述第二内核通过脉冲输入接口模块采集脉冲信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感融合技术的在线监测控制器，其特征在于：包括双核MCU、FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、声发射传感器接口模块、IEPE振动传感器接口模块、电压输入接口模块、电压输出接口模块、温度输入接口模块、脉冲输入接口模块、通信接口模块、恒流源、恒压源和直流电源模块，所述直流电源模块用于为上述各模块提供稳定的电源，所述双核MCU包括第一内核和第二内核，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒压源完成对声发射传感器接口模块的信号采集运算，所述第一内核通过FPGA电路、A/D转换电路、信号调理电路、恒流源完成对IEPE振动传感器接口模块的信号采集运算，所述第二内核分别连接有电压输入接口模块、温度输入接口模块、电压输出接口模块、脉冲输入接口模块，所述第二内核通过电压输入接口模块采集待监控设备的电压信号，所述第二内核通过温度输入接口模块采集待监控设备的温度传感器的信号，所述第二内核通过电压输出接口模块输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启伟，白钰，李涛，冯磊，李季，
申请(专利权)人：辽宁航空智能制造研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21