[发明专利]一种特殊直线往复运动机构的寿命测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线往复运动机构的寿命测试系统，属于测量装备技术领域。

背景技术

在航空航天等高技术领域，特种运动机构的应用是非常广泛的。由于这些领域的特殊性质，此类运动机构必须连续可靠地完成特定的复杂作业，这对于运动机构的运动性质的要求是非常的苛刻的。在满足特定作业的前提下，从可靠性的角度来看，特种运动机构的使用寿命也是一个需要着重考虑的重要因素。因而对于特种运动机构的寿命测试，也是一个值得深入考虑的问题。特种运动机构通常使用特种电机，因而有着非常规的运动方式，对其寿命测试也具有着较高的复杂性。

直线电机是一类特殊的电机，也称为线性电机。直线电机与传统的旋转电机相比，有着如下几个不可比拟的特点：一是结构简单，其重量和体积大大地下降；二是定位精度高；三是反应速度快、灵敏度高、随动性好；四是工作安全可靠、寿命长。直线电机能够实现无接触传递力，机械摩擦损耗接近为零，所以故障少，免维修，因而其工作安全可靠、寿命长。正因为这些独特的优势，直线电机在作为长期连续运行的驱动机构方面有着广泛的应用。

有这样一类的特种运动机构因其使用的直线电机而具有直线往复运动的特点，需要一个特定的寿命测试仪，来满足测试特种直线运动机构的使用特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动和监测特种直线往复运动机构的寿命测试系统，对驱动特种直线往复运动机构，并对其运动状态进行实时监测，以考核此类运动机构寿命能否满足在真实工作条件下连续可靠运行，同时可以实现故障报警并能引导工作人员进行人工干预以及时保护此类运动机构。

为达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种特殊直线往复运动机构的寿命测试系统，其特征在于：包括微控制器模块，微控制器模块通过运动机构驱动模块驱动直线往复运动机构；由运动机构监测模块检测直线往复运动机构的运动状态进行检测，并将信号反馈至微控制器模块；通过人机接口模块实现微控制器模块与操作人员交互；电源模块分别为运动机构驱动模块、运动机构监测模块及微控制器模块提供电源。

优选地，所述人机接口模块包括用于显示直线往复运动机构的当前运动状态及紧急报警信号的液晶显示器、键盘输入单元和GSM数据终端单元(DTU)，液晶显示器、键盘输入单元以及GSM数据终端单元(DTU)均与所述微控制器模块连接。

优选地，所述键盘输入单元采用5键位小键盘，居中的键位为用于确认和取消设置的复用键，两个用于选择功率驱动信号的频率和幅值参数的选择键，以及两个用于递增和递减参数的设置键，均分布在复用键的四周。

优选地，所述运动机构驱动模块包括依次连接的直接数字合成器(DDS)、信号极性变换电路、可编程增益放大器(PGA)、隔离放大器(ISO)、功率放大器(PA)及电机电流检测单元，其中直接数字合成器、可编程增益放大器和功率放大器均连接所述微控制器模块(MCU)，电机电流检测单元分别连接所述直线往复运动机构的直线电机及测量端子，直接数字合成器产生用于驱动直线电机的三角波形信号，并且其频率受所述微控制器模块(MCU)控制而可调。

优选地，所述信号极性变换电路用于将所述直接数字合成器产生的三角波形单极性信号变换成双极性信号输出。

优选地，所述运动机构监测模块至少两路信号检测电路及限位传感器，限位传感器依次连接第一磁隔离器及第一信号调理单元后与所述微控制器模块相连，至少两路信号检测电路通过单刀多掷开关连接所述微控制器模块。

优选地，每路所述信号检测电路包括霍尔传感器，霍尔传感器依次连接磁隔离器和信号调理单元。

优选地，所述电源模块包括交直流转换电路，交直流转换电路连接电源管理电路。

与现有技术相比，本发明的优点是在电路上选择简单可靠的成熟设计和冗余设计(霍尔传感器双备份)，在元器件上选择工业级或者汽车级产品。对系统中强电和弱电部分使用信号隔离器进行必要的隔离，以保证系统整机的连续可靠运行。设计特种运动机构失控急停保护和远程报警装置，以保护运动机构失控不会损坏，充分地保证此类直线运动机构寿命测试仪的可靠性。

附图说明

图1为直线往复运动机构的寿命测试系统的示意图；

图2为直线往复运动机构的示意图；

图3为人机接口模块结构框图；

图4为运动机构驱动模块结构框图；

图5为运动机构检测模块结构框图；

图6为电源模块结构框图；

图7为系统工作主要流程图。