基于虚拟仪器的编码器测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于虚拟仪器的编码器测试装置，编码器套到紧固架上，紧固架固定在可调整的导轨上，编码器转轴套入联结轴中，联轴器连接了编码器和步进电动机的轴端，让传感器跟着步进电动机稳定运转，工业计算机发出指令控制数据采集卡的计数器输出控制信号到步进电机驱动器控制步进电动机，编码器将步进电机的转速信号通过信号处理电路后进入数据采集卡，数据采集卡将数据再反馈回工业计算机。自动地完成光电编码器的故障诊断和提出维修措施；可根据测试对象类型的更换进行方便的更改，提高了灵活性；数据采集速度快，消除了人工读书引起的误差；测试精度高，重复性好，大大提高了测试效率，并且提高可靠性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测试装置，特别涉及一种基于虚拟仪器的编码器测试装置。
技术介绍
传感器是测量仪器、智能化仪表、自动控制系统以及计算机信息输入装置中的敏 感元件。传感器的质量不仅直接关系到设备的运行状态，而且关系到系统的安全问题，特别 是一些提供反馈信号的传感器，其工作状态直接影响到系统的性能。据统计，80 %的控制系 统失效起因于传感器的故障，仅靠人力去发现和修复传感器故障很难做到及时有效。作为自动控制技术典型应用的电力机车，运行控制系统复杂，系统中含有大量的 传感器，它们的故障对机车可靠运行具有重大影响。本技术中涉及的对象为光电编码 器，它是“和谐”号动车机组上的重要部件，用来检测和反馈机车的运行速度，机车司机根据 检测的速度做出判断。但由于受机车振动、日光暴晒、雨水和油污等的侵袭，使得光电编码 器成为机车控制系统中最易发生故障的部件之一，这样就会直接影响到机车的工作情况， 从而进一步影响到机车的运行安全。因此光电编码器的故障检测对于电传动机车的安全运 行有着举足轻重的作用，各电传动机车检修段都将速度传感器检测作为定期检修的重要设 备。目前国内大多数机务段的维修人员对于光电编码器的故障靠简单仪器来进行测 试和人工诊断故障，对故障产生的原因不能深刻地分析。容易产生误判和漏判，所以传统的 测试方法很难满足提高测试效率和缩短维修时间要求。因此，研究传感器故障机理的分析 和诊断方法，设计一种针对光电编码器故障测试的低成本、高效率、高可靠性诊断装置十分 必要，也具有现实意义。
技术实现思路
本技术是针对传统的测试装置很难满足提高测试效率和缩短维修时间要求 的问题，提出了一种基于虚拟仪器的编码器测试装置，通过测试平台结构结合由传感器、数 据采集卡、步进电机和工业计算机组成的虚拟仪器测试系统，可动态地采集光电编码器的 输出脉冲，然后对测试结果进行诊断、整理、显示、保存以及报表打印等后续工作，进而对光 电编码器的故障做出评价和诊断分析。是一种低成本、高效率、高可靠性光电编码器诊断装 置。本技术的技术方案为基于虚拟仪器的编码器测试装置，包括工业计算机、 数据采集卡、步进电动机及步进电机驱动器、编码器、光电编码器转轴、信号处理电路、联轴 器、传感器电源、紧固架、导轨，编码器套到紧固架上，紧固架固定在可调整的导轨上，编码 器转轴套入联结轴中，联轴器连接了编码器和步进电动机的轴端，让传感器跟着步进电动 机稳定运转，工业计算机发出指令控制数据采集卡的计数器输出控制信号到步进电机驱动 器控制步进电动机，编码器将步进电机的转速信号通过信号处理电路后进入数据采集卡， 数据采集卡将数据再反馈回工业计算机。所述编码器包括光电编码器、旋转编码器和虚拟仪器软件。所述信号处理电路包 括光电编码器信号处理卡、旋转编码器信号处理卡、数字信号处理卡。本技术的有益效果在于本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置，能自 动地完成光电编码器的故障诊断和提出维修措施；由虚拟仪器编制的程序可根据测试对象 类型的更换进行方便的更改，提高了灵活性；数据采集速度快，并且消除了人工读书引起的 误差；测试精度高，重复性好，可节省大量的时间和人力，大大提高了测试效率，并且提高可 靠性。附图说明图1是本技术光电编码器结构图；图2是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置前视图；图3是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置左侧视图；图4是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置后视图；图5是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置工作原理框图；图6是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置的测试软件流程图；图7是本技术基于虚拟仪器的编码器测试装置的测试软件操作界面图。具体实施方式如图1光电编码器结构图，包括光电编码器传感器101，航空插头102，螺丝孔103， 光电编码器转轴104，线缆105。基于虚拟仪器的光电编码器测试装置如图2、图3及图4所示由硬件设备和测 试软件两个分系统组成，硬件设备分系统主要包括显示屏201，电源开关202，计算机开关 203，电源电压显示屏204，电源指示灯205，计算机指示灯206，打印机207，航空插座208，联 接轴209，紧固架210，导轨211，鼠标212，键盘213，控制台214 ；工业计算机401，光电编码 器信号处理卡403，旋转编码器信号处理卡404，数字信号处理卡405，光电编码器供电电源 406，信号处理卡电源407，步进电机408，步进电机电源开关409，风扇410，步进电机驱动器 411，旋转编码器412 ；数据采集卡501等部分。测试软件分系统701主要由步进电机的运 动控制、数据采集、数据分析与处理及数据的显示与存储等四个部分组成。如图5所示装置工作原理框图，装置包括工业计算机401、数据采集卡501、步进电 动机408及步进电机驱动411、编码器309、信号处理电路404、联轴器209、传感器电源406、 航空插座208，人机联系的部件显示器201、打印机207、鼠标212和键盘213。其中计算机 401用来存储程序、数据，并进行一系列的运算和处理；数据采集501是计算机401与外部 物理器件连接的桥梁；步进电动机408及驱动器411作为系统的执行机构，直接接收来自计 算机401的数字信号，不需要经过D/A转换；编码器309用于检测步进电动机408的转速， 对系统起反馈作用；信号处理电路404主要由处理前期信号，使进入计算机401的信号符合 技术要求；联轴器209连接了光电编码器309和步进电动机408的轴端，让传感器跟着步进 电动机稳定运转；固定导轨部件用于紧固和调整光电编码器309在测试台上的位置，使传 感器101与步进电动机411更好的同轴衔接；人机联系的部件的作用是沟通操作者和仪器 之间的联系，它主要由仪器面板中的键盘213和液晶显示屏201等组成。通过测试平台结构结合由软件程序发出指令控制数据采集卡501的计数器输出 一系列脉冲到步进电机驱动器411控制步进电动机运行，步进电动机拖动光电编码器和编 码器转动，光电编码器和编码器将输出一系列脉冲方波，这些脉冲方波经过信号处理电路 变换、放大、整形、去噪、滤波等过程处理转换为合适的电压信号进入数据采集卡501，由软 件处理系统对这些脉冲方波的频率、波幅、波谷、占空比及相位差等参数进行计算分析，然 后对测试结果进行诊断、整理、显示、保存以及报表打印等后续工作，进而对光电编码器的 故障做出评价和诊断分析。上述所说的测试装置的机械安装平台如图2所示，首先把光电编码器309沿着螺 丝215套到紧固架210上，按照导轨211的方向调整紧固架210，确保光电编码器转轴104 套 入联结轴209中，并保持光电编码器转轴104与联结轴209在轴向上一致；然后将航空插 头102接到航空插座208上并拧紧；接着打开电源开关202、计算机开关203及步进电机电 源开关，风扇410开始工作起散热作用；通过软件界面的控制按钮704使能步进电机驱动器 411驱动步进电机308以一定的转速往逆时针方向运动；光电编码器信号处理卡403和旋 转编码器信号处理卡404将对光电编码器101和旋转编码器412输出的电压信号进行预滤 波、隔离、放大、再滤波处理，并转化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟仪器的编码器测试装置，其特征在于，包括工业计算机、数据采集卡、步进电动机及步进电机驱动器、编码器、光电编码器转轴、信号处理电路、联轴器、传感器电源、紧固架、导轨，编码器套到紧固架上，紧固架固定在可调整的导轨上，编码器转轴套入联结轴中，联轴器连接了编码器和步进电动机的轴端，让传感器跟着步进电动机稳定运转，工业计算机发出指令控制数据采集卡的计数器输出控制信号到步进电机驱动器控制步进电动机，编码器将步进电机的转速信号通过信号处理电路后进入数据采集卡，数据采集卡将数据再反馈回工业计算机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文焕，吕新慧，葛敏，陈庆生，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]