本发明专利技术公开了一种在线主动动平衡测控装置及测控方法，包括上位机以及嵌入式测控装置，所述嵌入式测控装置包括背板总线模块以及与背板总线模块相连的数据处理与控制模块、模拟信号调理与输出模块以及配电电源模块，模拟信号调理与输出模块的输入端连接有传感器适配模块，传感器与传感器适配模块相连，模拟信号调理与输出模块的输出端连接有驱动放大单元，上位机通过网络与数据处理与控制模块相连，本发明专利技术的动平衡测控装置特点是集监测与控制一体化、功能模块化、可用于远程监测与控制场合，可以实现对转子不平衡振动的在线实时测控，配以相应的动平衡头即可实现转子系统的减振，从而提高机器的运行质量和寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于旋转机械自动动平衡领域，涉及，具体涉及一种基于功能模块化的可重构的转子在线自动平衡测控装置及测控方法。
技术介绍
旋转机械的不平衡振动一直是影响机器运行质量的主要原因之一。由于诱发转子不平衡的因素很多，如转子本身的设计与加工缺陷、转子的装配与安装精度和转子工作过程中的磨损与变形，这些因素都会使旋转机械的质量不平衡问题不可避免。在线自动平衡是降低不平衡的一种新的技术手段，为了实现旋转机械的在线自动动平衡，不仅需要对其运行状态进行实时监测，更重要的是进行不平衡主动控制。目前国内外对动平衡状态的监测与主动控制已开展了广泛的研究，并形成了一些 技术，如中国专利申请“磨床砂轮动态平衡测控系统”(CN1405541A，申请日期2002. 11. 21)采用DSP芯片TMS320F240设计，实现对磨床砂轮动态平衡的监测与控制。其主要特点是采用F240芯片设计，其组成的测控系统虽然具有一定的监测与控制功能，但由于不能进行数据的浮点型运算且芯片运算速度低，因此在高速磨削机床的高实时性、高精度的要求方面具有一定的不足，并且不能实现在线实时测控功能。中国专利申请“一种机床功能部件可重构监测系统及其方法”(CN102073304A，申请日期2011.01. 17)是基于“嵌入式监测单元+传感器信号调理模块”硬件架构的机床功能部件可重构监测硬件装置，其能够实现机床转动状态的在线监测，且具有较高的监测精度，但由于没有相应的控制信号输出功能，因此不能实现旋转机械动平衡的自动控制。同样，在国内很多研究中，一些系统能够实现动平衡状态的监测功能或者控制功能而不能将监测与控制集成在一个装置中，这就给动平衡的测控带来了一定的难度，因此需要设计一种既能够实现旋转机械运行状态的实时监测又能够实现对不平衡量的主动控制的测控方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种在线主动动平衡测控装置，包括上位机以及嵌入式测控装置，所述嵌入式测控装置包括背板总线模块以及与背板总线模块相连的数据处理与控制模块、模拟信号调理与输出模块和配电电源模块，模拟信号调理与输出模块的输入端连接有传感器适配模块，传感器与传感器适配模块相连，模拟信号调理与输出模块的输出端连接有驱动放大单元，上位机通过网络与数据处理与控制模块相连。所述上位机装有动平衡监测与控制软件，动平衡监测与控制软件包括动平衡远程监测与控制主模块和动平衡状态实时显示模块。所述数据处理与控制模块包括DSP处理芯片、FPGA处理器、网络处理芯片、SDRAM存储芯片、FLASH存储芯片、ADC模数转换芯片、DAC数模转换芯片、USB串口、计数器接口和脉冲编码器，DSP处理芯片分别与网络处理芯片、SDRAM存储芯片、FLASH存储芯片和FPGA处理器相连，ADC模数转换芯片的输出端、DAC数模转换芯片的输入端、USB串口、计数器接口和脉冲编码器分别与FPGA处理器相连；背板总线模块分别与FPGA处理器的FILTERCLK输出端，DAC数模转换芯片的输出端，ADC模数转换芯片的输入端以及DSP处理芯片与FPGA处理器的供电端连接。所述模拟信号调理与输出模块由多路并行的信号隔离放大滤波电路与多路并行输出通道组成，信号隔离放大滤波电路包括依次连接的信号隔离放大器、可编程增益放大器、可编程低通滤波器和阻抗匹配电路，信号隔离放大器与传感器适配模块相连，阻抗匹配电路与背板总线模块相连；多路并行输出通道的一端与背板总线模块相连，另一端与驱动放大单元相连,驱动放大单元和转子的动平衡头线圈相连。所述传感器包括转速传感器和振动加速度传感器。一种在线主动动平衡测控方法，包括以下步骤 I)将转速传感器安装在机器的壳体上，转速传感器的探头对准转子的轴颈，将加速度振动传感器直接安装在支承转子的轴承外壳上；2)开启嵌入式测控装置并初始化系统，在上位机上启动动平衡监测与控制软件，初始化网络并实现网络连接，然后通过上位机更新嵌入式测控装置中的动平衡程序，并将配置参数下载到嵌入式测控装置；3)启动带有动平衡头的转子，将传感器采集到的振动信号和转速信号通过模拟信号调理与输出模块送入数据处理与控制模块进行信号的处理与分析；4)嵌入式测控装置将信号处理与分析得到的特征信息通过网络传输给上位机的动平衡监测与控制软件并自动诊断是否需要动平衡，然后动平衡监测与控制软件对不平衡信息进行在线显示；5)若需要动平衡，通过上位机的动平衡监测与控制软件将动平衡设置为自动平衡模式并将这一设置结果下载到嵌入式测控装置的数据处理与控制模块中，在数据处理与控制模块中通过动平衡控制算法计算输出脉冲信号的个数；6)将脉冲信号通过模拟信号调理与输出模块送至驱动放大单元放大后传输给动平衡头的线圈，驱动动平衡头转动，实现自动平衡。所述信号处理与分析包括以下步骤将传感器采集到的信号变换成离散的数字信号，然后通过快速傅立叶变换将数字信号从时域信号变成频域信号，从频域信号获得最大频域幅值及与最大频域幅值对应的频率大小，通过最大频域幅值计算出不平衡量，当采用整周期采样时，计算出不平衡量的相位。所述动平衡控制算法包括坐标寻优法和影响系数法，通过上位机的动平衡监测与控制软件选择坐标寻优法或者影响系数法进行动平衡控制，同时在线设定不平衡量的门限值从而使嵌入式测控装置能够自动实现转子不平衡控制。所述坐标寻优法包括平衡相位过程和平衡幅值过程，首先动平衡头的两个配重盘沿顺时针方向同向转动，在转动过程中检测不平衡量是否减小，若不平衡量未减小，则调整两个配重盘沿逆时针方向同时转动，当检测到的不平衡量达到最小时，两配重盘相迎转动并判断不平衡量增大还是减小，若不平衡量减小则继续相迎转动，若不平衡量增大则将两配重盘相背转动，直到监测的不平衡量减小到可以接受的范围。本专利技术的有益效果在于在线主动动平衡测控装置主要针对安装有电磁动平衡头的旋转机械实现其运行状态的在线监测与不平衡的主动控制，其主要是通过嵌入式测控装置与上位机的实时通信保证了其在线远程测控的功能，具有较高的实时性和监测控制精度，并能实现远程主动控制。使用本专利技术的测控装置以及测控方法可以对旋转机械的转子质量分布不均问题进行有效的监测并对安装有电磁动平衡头的转子进行有效的不平衡量控制，进而能够明显降低旋转机械的不平衡振动，这有利于提高旋转机械的运行质量、效率和寿命。本专利技术开发了基于功能模块化的可重构在线动平衡测控装置，该测控装置基于功能模块化的硬件架构和参数可组态的软件架构，实现了对转子动平衡状态的实时监测和对转子不平衡的在线主动控制。附图说明 图I是本专利技术转子在线主动动平衡系统整体结构设计图。图2是本专利技术功能模块化的可重构动平衡测控装置总体方案图。图3是本专利技术基于网络的数据处理与控制模块总体结构图。图4是本专利技术模拟信号调理与输出模块的原理图。图5是本专利技术动平衡监测与控制流程图。图6是本专利技术动平衡测控装置总体软件流程图。图7是本专利技术动平衡量监测流程图。图8是本专利技术动平衡控制流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参见图1，本专利技术包括上位机以及通过网络与上位机连接的嵌入式测控单元，所述上位机主要实现动平衡监测与控制软件的运行、修改和结果显示，所述嵌入式测控单元主要完成振动和转速信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在线主动动平衡测控装置，其特征在于：包括上位机以及嵌入式测控装置，所述嵌入式测控装置包括背板总线模块以及与背板总线模块相连的数据处理与控制模块、模拟信号调理与输出模块和配电电源模块，模拟信号调理与输出模块的输入端连接有传感器适配模块，传感器与传感器适配模块相连，模拟信号调理与输出模块的输出端连接有驱动放大单元，上位机通过网络与数据处理与控制模块相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：景敏卿，樊红卫，尹明泉，刘恒，智静娟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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