大型天线伺服电机的在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大型天线伺服电机的在线检测系统，该系统包括：①信号采集系统，包括用于实时采集伺服电机的X轴、Y轴和Z轴方向震动信号的X轴震动传感器、Y轴震动传感器和Z轴震动传感器，还有检测伺服电机的温度传感器；②预处理系统，信号采样单元和嵌入式控制器；③数据传输系统，第一无线传输设备、路由器、第二无线传输设备、网络适配器；④计算机数据分析系统，接收信号采集系统采集的信号，并对该信号进行处理，记录并输出处理结果。有益效果：可以线检测获得电机在实际工作中的性能数据，并对其进行分析，从而及时掌握电机工作性能，提前发现可能发生的故障隐患，将影响任务的不利因素消除在萌芽状态，实现预先维修。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种伺服电机的检测系统，特别是一种大型天线伺服电机的在线检测系统。
技术介绍
船(舰)载测控雷达伺服驱动电机作为驱动天线长时间、高负荷运转的执行机构，其性能的好坏直接影响目标跟踪的稳定性，目前在线检测的手段缺乏，其性能好坏往往依靠岗位人员根据自身经验，听声音、查外观进行检查，检查效率很低，无法通过在线检测的手段实时准确了解电机的工作状态。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于:针对上述存在的问题，提供一种大型天线伺服电机的在线检测系统，实现对伺服电机的实时在线检测。本技术采用的技术方案是这样的:一种大型天线伺服电机的在线检测系统，该系统包括:信号采集系统、预处理系统、数据传输系统和计算机数据分析系统。所述信号采集系统，包括用于实时采集伺服电机的X轴方向震动信号的X轴震动传感器、Y轴方向震动信号的Y轴震动传感器和Z轴方向震动信号的Z轴震动传感器，还包括用于检测伺服电机温度的温度传感器；所述预处理系统，包括用于对所述信号采集系统的信号进行采样的信号采样单元和对采样的信号进行数据预处理的嵌入式控制器；所述数据传输系统，包括用于接收嵌入式控制器进行预处理后的信号的第一无线传输设备、进行网络传输前进行数据调试的路由器、接收路由器的数据的第二无线传输设备、与第二无线传输设备的输出端连接的通信适配器；所述计算机数据分析系统与所述通信适配器连接，接收通过数据传输系统传输的由信号采集系统采集的信号，并对该信号进行处理，记录输出处理结果。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是:1.本技术的技术方案实现了船(舰)载大型天线伺服电机状态的实时在线检测；通过定期的在线检测获得电机在实际工作中的性能数据，并对其进行分析，从而及时掌握电机工作性能，提前发现可能发生的故障隐患，将影响任务的不利因素消除在萌芽状态，实现预先维修。2.本技术采用基于数据采集与处理系统，功能性强，通用性好，宜于扩展，数据传输采用无线模式，减少了传输过程中的中间环节，有效地克服了电机工作平台空间狭小，布线困难等不利因素，传输便捷，灵活可靠。附图说明图1是本技术伺服电机的在线检测系统的拓扑图；图2是电机在线检测及故障诊断数据流图；图3是故障诊断软件总体结构图。具体实施方式以下结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，一种大型天线伺服电机的在线检测系统，该系统包括:信号采集系统1、预处理系统2、数据传输系统3和计算机数据分析系统4。所述信号采集系统1，包括用于实时采集伺服电机的X轴方向震动信号的X轴震动传感器11、Y轴方向震动信号的Y轴震动传感器12和Z轴方向震动信号的Z轴震动传感器13，还包括用于检测伺服电机温度的温度传感器14 ；所述预处理系统2，包括用于对所述信号采集系统I的信号进行采样的信号采样单元21和对采样的信号进行数据预处理的嵌入式控制器22 ；所述数据传输系统3，包括用于接收嵌入式控制器22进行预处理后的信号的第一无线传输设备31、进行网络传输前进行数据调试的路由器32、接收路由器32的数据的第二无线传输设备33、与第二无线传输设备的输出端连接的通信适配器34 ；所述计算机数据分析系统4与所述通信适配器连接，接收通过数据传输系统3传输的由信号采集系统I采集的信号，并对该信号进行处理，记录并输出处理结果。在航天测量船上，伺服电机被置放在封闭的天线塔中。天线塔内空间狭小，维护人员进入天线罩十分麻烦。针对这种情况，将信号采集系统和预处理系统安置在天线塔内，它具有体积小、功耗小的特点。将信号分析处理系统安置在测量船的中心机房。通过无线通信实现天线筒内和中心机房的数据传输。上述的X轴震动传感器11、Y轴震动传感器12和Z轴震动传感器13选用美国ADI公司的ADXL001，所述温度传感器选用STT-F系列温度传感器，采用金属外壳封装，测量温度范围-50° 100°，信号单元选用MPS060602双通道数据采集板。嵌入式控制器选用Tiny6410开发板，ARM处理器为ARM11。无线传输设备采用USB无线网卡其核心芯片为Ralink RT3070。下面介绍故障诊断过程:其数据流如图2所示，电机振动信号通过小波包变换后，提取尺度空间能量的特征向量，然后作为输入给已训练好的BP神经网络。BP神经网络的输出为电机的运行状态。(A)信号处理本方案利用小波包分析方法将振动信号分解为一系列具有局部特性的小波函数，在低频和高频范围内均具有较好的分辨力，小波包分析作为特征提取方法的思路:1)对信号小波变换，从时频谱上估计大致的故障频谱范围。2)据此选择相应的小波包分解层数，对振动加速度信号进行小波包分解。3)分解后针对所选层的节点进行小波重构，求各频带内的信号能量，构造特征向量。为了分析的便利，对特征向量再作归一化处理。(B)故障诊断建立了一个三层BP神经网络(输入层、单隐层、输出层)来诊断电机故障。输入层的节点数与特征向量维数相对应。输出层的节点数与故障的种类相对应。隐层节点数需要跟据上述理论及多次试验来具体确定。故障诊断模块主要包括添加样本数据模块、训练BP网络模块、BP网络诊断模块和显示输出结果模块。图3为故障诊断模块总体结构图。在实际使用过程中，会有新的故障样本数据的加入，考虑到系统的通用性，增加了“添加特征数据模块”。训练BP网络模块和BP网络诊断模块需要调用MATLAB工具箱，和MATLAB进行数据交互。另外训练网络时需要设置的参数如隐含层神经元个数、学习效率、训练次数、训练目标等，所以对这些参数的设置提供了人机交互，可以根据需要设置。本技术的有益效果是:1.本技术的技术方案实现了船(舰)载大型天线伺服电机状态的实时在线检测；通过定期的在线检测获得电机在实际工作中的性能数据，并对其进行分析，从而及时掌握电机工作性能，提前发现可能发生的故障隐患，将影响任务的不利因素消除在萌芽状态，实现预先维修。2.本技术采用基于数据采集与处理系统，功能性强，通用性好，宜于扩展，数据传输采用无线模式，减少了传输过程中的中间环节，有效地克服了电机工作平台空间狭小，布线困难等不利因素，传输便捷，灵活可靠。3.本技术实现了对伺服电机故障的初步诊断。通过训练神经网络，不断添加样本值，可以初步判断电机故障的部位，为伺服电机检修维护提供可靠的依据。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型天线伺服电机的在线检测系统，其特征在于，该系统包括：信号采集系统（1）、预处理系统（2）、数据传输系统（3）和计算机数据分析系统（4）；所述信号采集系统（1），包括用于实时采集伺服电机的X轴方向震动信号的X轴震动传感器（11）、Y轴方向震动信号的Y轴震动传感器（12）和Z轴方向震动信号的Z轴震动传感器（13），还包括用于检测伺服电机温度的温度传感器（14）；所述预处理系统（2），包括用于对所述信号采集系统（1）的信号进行采样的信号采样单元（21）和对采样的信号进行数据预处理的嵌入式控制器（22）；所述数据传输系统（3），包括用于接收嵌入式控制器（22）进行预处理后的信号的第一无线传输设备（31）、进行网络传输前进行数据调试的路由器（32）、接收路由器（32）的数据的第二无线传输设备（33）、与第二无线传输设备的输出端连接的通信适配器（34）；所述计算机数据分析系统（4）与所述通信适配器连接，接收通过数据传输系统（3）传输的由信号采集系统（1）采集的信号，并对该信号进行处理，记录并输出处理结果。

【技术特征摘要】
1.一种大型天线伺服电机的在线检测系统，其特征在于，该系统包括:信号采集系统(I)、预处理系统(2)、数据传输系统(3)和计算机数据分析系统(4)； 所述信号采集系统(1)，包括用于实时采集伺服电机的X轴方向震动信号的X轴震动传感器(11)、Y轴方向震动信号的Y轴震动传感器(12)和Z轴方向震动信号的Z轴震动传感器(13)，还包括用于检测伺服电机温度的温度传感器(14); 所述预处理系统(2)，包括用于对所述信号采集系统(I)的信号进行采样的信号采样单元(21)和对采样的信号进行数据预处理的嵌入式控制器(22)； 所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永江，孙步友，金华松，于建成，朱加勇，邱冬冬，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六九六部队，
类型：实用新型
国别省市：