[发明专利]一种基于ADXL210的大型机床校准振动检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种基于ADXL210的大型机床校准振动检测系统。

背景技术

大型机床随着使用年限的增长与外部气候环境等诸多因素的影响，校准空速需要修正由于空气可压缩性产生的误差，如果采用传统的检测方法，不但效率低而且对于突发性事件的预警能力也不足，因此，需要设计开发一种大型机床校准振动多参数检测网络，来实现对大型机床工作速度的实时监测与预警。

运行速度是大型机床工作过程中最重要的参数之一，是由空速系统来测定的。对于空速测定系统，无法避免的存在着一定的位置误差，空速管可以对前方来流的总压和外界大气的静压，再通过静压以及总压和静压间的差值分别计算得出压力高度和指示空速。但由于在实际工作过程中，大型机床对来流的干扰不能准确获得静压，难以真实反映大型机床在工作高度上的大气静压，进而将误差带入到了指示中。校准系统就是找出该机床测定高度、速度时产生的误差。采用大型机床工作振动检测的方法来判别大型机床校准系统的有效程度，其优点是：振动检测方便实施，利用大型机床工作中的振动参数就能实现，因此不会影响大型机床其他系统的正常工作；多点振动检测可以对空速误差准确检测，并有效识别大型机床结构的整体动力特性。当大型机床工作在特殊区域，其固有频率会发生变化，基于固有频率的变化对大型机床校准检测是最容易实现也是最准确的方法。在大型机床工作速度误差发生之前将其划分为若干单元，可利用该单元损伤前的固有频率与损伤后的固有频率变化之比进行损伤定位;高阶频率的变化能更好地反映大型机床工作过程中由于干扰而造成的工作振动的变化。通过研究得出结论，对大型机床工作振动的固有频率检测方法是比较简单的，而且精度很高，受测量噪声的影响较小。

发明内容

本发明的目的是针对大型机床在工作过程中校准系统人工检测效率低下、预警能力不足的问题，设计了一种基于ADXL210的大型机床校准振动检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于ADXL210的大型机床校准振动检测系统主要由振动信号采集终端设备、数据汇集节点、Internet网络与GPRS网络、远程监控中心几部分组成。本系统采用无线传感网络与有线网络结合的方式，选用低功耗的芯片进行设计，可以保证在太阳能电池供电的情况下信号采集模块与无线通信模块持续稳定工作。在非工作模式时间内节点处于低功耗模式，在工作模式时间，节点收到远程监控中心发来的同步信号后开始采集、发送数据。远程监控中心通过分析软件对大型机床工作过程中所有节点的振动信号频率变化进行综合分析后，可以自动获取大型机床的安全工作速度数据以及存在危险的程度，从而可以为工作人员提供数据支持，并且在大型机床工作速度超出安全范围时发出预警信息，有效预防工作事故的发生。

所述的振动信号采集终端主要工作是振动信号的采集与处理，并通过无线通信模块发送到数据汇集节点，其主要部署在机身的关键部位。

所述的数据汇集节点在收集到所有终端设备发送的检测数据后，根据系统功能要求对数据进行分解、变换并存储。

所述的通信系统将处理过的数据通过Internet网络或GPRS网络传送到远程监控中心。

所述的监控中心利用实时诊断软硬件对接收到的所有工作振动数据进行分析出来，从而得出工作速度是否存在误差，按照具体情况发出相应的预警信号。

所述的振动信号传感器采用ADI公司的加速度传感器ADXL210，它主要由多晶硅与差动电容器组成，当有振动发生时，产生大型机床工作加速度的作用力，多晶硅结构发生偏移拉动差动电容值发生变化，从而产生电信号

所述的系统主控电路的单片机采用STC公司生产的IAP15F2K61S2，晶振采用11.0592MHz，其抗干扰能力很强，且功耗很低，价格便宜。而A/D转换芯片采用ADC0809，其为8位A/D转换器，0～5V对应输出数值为0～255，其时钟信号CLK由单片机IAP15F2K61S2的ALE信号提供。

所述的系统设计的ZigBee无线通信模块是以TI的CC2048为核心。

所述的整个校准振动检测网络中的控制节点之间的通信通过高速CAN总线连接实现，CAN总线设计采用双绞线,而校准检测系统终端匹配电阻设计为120欧姆。

本发明的有益效果是：

本系统较传统的校准检测系统相比具有造价低、安装维护方便、环境适应能力强等优点，非常适合对大型机床工作过程中校准系统的安全监测，应用前景十分广阔。

附图说明