專利名稱：錠子動態(tài)虛擬功率測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于紡織機械專件制造行業(yè)將激光測速、動態(tài)扭矩測試、變頻驅動、步進電機自動加減載、微機實時閉環(huán)測控、虛擬儀器、Modbus串口通信、機電一體化技術應用于錠子測試技術領域的動態(tài)功率測試專用設備，是一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀。
背景技術：
錠子是紡織工業(yè)細紗機上高速回轉的紡織機械專件，全國有數(shù)以億計的錠子運轉。研發(fā)和采用適應高速、節(jié)能的錠子是紡織機械制造業(yè)、紡織企業(yè)的追求。公正、科學、準確的評價錠子的能耗，尤其能動態(tài)的測試錠子的動態(tài)功率曲線，對于客觀評價錠子節(jié)能性能，為錠子專件制造企業(yè)改進錠子設計，為紡織企業(yè)提供錠子最優(yōu)運行參數(shù)顯得尤為重要。

目前國家紡織機械質量監(jiān)督檢驗中心及錠子專件制造企業(yè)的錠子功率測試設備大都建于上世紀七、八十年代。行業(yè)內錠子功率測試均為靜態(tài)定速測試(即測試錠子某一額定轉速下的功率)，數(shù)碼管顯示，手動操作。缺點是測試時，要首先手工加載錠子，使錠子運轉，用調速電位器加速驅動電機，用通用測速儀分別測出錠子額定轉速及對應驅動電機轉速。然后將錠子減載，停止驅動電機運轉。第二步，再將驅動電機轉速手工調整到錠子額定轉速對應的速度，然后將扭矩輸出控制電位器反復調零，儀器調整結束。第三步，加載到錠子額定轉速，測試出錠子額定轉速下對應扭矩及驅動電機轉速，并手工記錄下以上兩參數(shù)。第四步，按照功率=扭矩X驅動轉速+9550計算出錠子功率。以上方法，手工調試，人工計算，因為需要讀取多個對應數(shù)據(jù)，比如，當人工讀完驅動轉速參數(shù)，再讀扭矩參數(shù)后，先前讀取的轉速參數(shù)已經(jīng)發(fā)生了變化，即人工采樣的實時性差。存在反復調試、精度低、漂移大、效率低、系統(tǒng)誤差大，測量結果的重復性及穩(wěn)定性差。行業(yè)比對試驗誤差近15% -20%，更無法提供錠子動態(tài)功率曲線(即錠子功率隨錠子運轉速度變化的曲線)。另外，還存在沒有調整錠子安裝中心高功能的缺陷，對于具有不同安裝高度的錠子，只能通過加減墊片的方法解決。錠子的加載與減載(轉動與停止)也要人工推動溜板完成。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種將激光測速、動態(tài)扭矩測試、變頻驅動、步進電機自動加減載、微機實時閉環(huán)測控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機電一體化技術應用于錠子測試技術領域的動態(tài)功率測試專用設備，以滿足公正、科學、準確的評價錠子的能耗，客觀評價錠子節(jié)能性能，能動態(tài)的測試錠子的動態(tài)功率曲線的需求。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，包括變頻電機驅動機構、動態(tài)扭矩傳感器、變頻電機驅動升降機構、錠子安裝運動機構、步進電機加減載機構、激光轉速傳感器測速機構、驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEff虛擬儀器前面板，其中
所述變頻電機驅動升降機構上裝有變頻電機驅動機構，變頻電機驅動升降機構中心線與變頻電機驅動機構中心線平行，變頻電機驅動升降機構使變頻電機驅動機構中心高度升降，相對調整錠子安裝中心高度。所述變頻電機驅動機構上裝有動態(tài)扭矩傳感器，動態(tài)扭矩傳感器將所測得實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述動態(tài)扭矩傳感器經(jīng)下波紋管聯(lián)軸器與變頻電機連接，經(jīng)上波紋管聯(lián)軸器、帶輪軸與帶輪連接。動態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機、上波紋管聯(lián)軸器、帶輪軸與帶輪軸向中心都在同一條直線上。所述變頻電機驅動機構通過錠帶與錠子安裝運動機構相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。所述錠子安裝運動機構包括上溜板、導軌基板，上溜板兩側分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動軸承軸線成45°夾角，且 軸線水平布置的滾動軸承，滾動軸承上裝有可以調整燕尾式滾動軸承導軌間隙的偏心軸。所述錠子安裝運動機構下面裝有步進電機加減載機構，步進電機加減載機構上裝有原點及超程限位開關，且步進電機加減載機構中心線與錠子安裝運動機構軸線平行。所述錠子安裝運動機構上裝有激光轉速傳感器測速機構，激光轉速傳感器將所測得的錠子轉速實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述激光轉速傳感器，以反射激光脈沖信號下降沿作為微機INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實時轉速信號。所述驅動控制模塊由變頻器、變頻電機、步進電機及其驅動電路構成。變頻器通過RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，實施對變頻電機設定頻率、升速時間、運行、停止的控制，并與激光轉速傳感器構成錠子轉速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊返回變頻電機實時頻率；步進電機及其驅動電路經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊、RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。所述數(shù)據(jù)采集模塊與步進電機驅動電路相連接，數(shù)據(jù)采集模塊上電初始化，驅動步進電機加減載機構向原點循跡，直至接觸原點限位開關，步進電機停止運行，錠子處于加載狀態(tài)。所述數(shù)據(jù)采集模塊經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊相連接，并將動態(tài)實時采集的動態(tài)扭矩傳感器、激光轉速傳感器測量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊。所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊通過后臺程序與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將采用動態(tài)系統(tǒng)功率、動態(tài)驅動功率兩次測試技術經(jīng)運算合成后的錠子動態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。本發(fā)明的有益效果是采用變頻電機驅動機構，可以控制錠子的升速時間，以使錠速有一個設定的升速曲線，便于測量錠子功耗與錠速的函數(shù)關系；采用變頻電機驅動升降機構，可以調整驅動帶輪與被測錠子的中心高，以適應不同型號錠子的測試；采用動態(tài)扭矩傳感器及16位AD7705芯片，測試精度高；錠子安裝運動機構采用可調間隙燕尾式滾動軸承導軌，結構簡單，承載能力及抗振性優(yōu)于滾珠或滾針導軌，使用壽命長，即使導軌磨損，仍可通過調整偏心軸，消除間隙，保持導軌運行平穩(wěn)；采用步進電機加減載機構，使得整個測試過程自動完成，步進電機加減載機構具有自動循跡功能，即使測試過程意外中途斷電，上電后仍可自動回復原點；采用激光轉速傳感器測速機構、驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEff虛擬儀器前面板多種技術，能夠實時動態(tài)測試、直觀顯示錠子的動態(tài)功率曲線；由于變頻電機驅動，步進電機加減載，動態(tài)扭矩傳感器、激光轉速傳感器數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲全部由計算機自動完成，因此，自動化程度及效率較高。


為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面對本發(fā)明實施例中的附圖作簡單介紹。
圖I為本發(fā)明實施例公開的一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀裝配簡圖。圖2為圖I中步進電機加減載機構M-M剖視圖。圖3為圖I中激光轉速傳感器測速機構和錠子安裝運動機構N-N剖視圖。圖4為圖I中安裝運動機構的燕尾式滾動軸承導軌剖視圖，其中N-N為軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承安裝剖視圖，需要說明的是，該剖視圖與圖3中的N-N剖視圖是圖I中的同一個N-N剖切位置；K-K為與90° V型燕尾布置的滾動軸承軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動軸承安裝剖視圖。圖5為系統(tǒng)框圖。圖6為LabVIEW虛擬儀器前面板。圖7為數(shù)據(jù)采集流程圖。圖8為數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施例方式下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進一步說明。本發(fā)明提供一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，以滿足公正、科學、準確的評價錠子的能耗，客觀評價錠子節(jié)能性能，能動態(tài)的測試錠子的動態(tài)功率曲線的需求。圖I中示出了一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀裝配簡圖，以下按部件展開給予說明，包括變頻電機驅動升降機構、變頻電機驅動機構、動態(tài)扭矩傳感器、錠子安裝運動機構、步進電機加減載機構、激光轉速傳感器測速機構，其中所述變頻電機驅動升降機構安裝基板7固定在床身I上，安裝基板7上裝有導軌11，導軌11上裝有絲杠12、絲杠座17、手輪18，絲杠12上裝有絲杠螺母13，絲杠螺母13與溜板3相連接；導軌11與安裝基板7連接處裝有鎖緊螺釘14、兩粒裝在垂直相交孔中的鋼球15，水平方向的孔中裝有鎖緊柱16，其左邊頂在溜板3的滑道上，右邊與鋼球15相接觸。鎖緊螺釘14、鋼球15、鎖緊柱16的作用是消除溜板3與導軌11間的間隙將溜板3鎖緊在導軌11上。工作時，松開鎖緊螺釘14，則鋼球15、鎖緊柱16取消了對溜板3的鎖緊，旋動手輪18，帶動絲杠12旋轉，使絲杠螺母13帶動溜板3上下運動，到合適高度，鎖緊鎖緊螺釘14，變頻電機驅動升降機構使變頻電機驅動機構中心高度升降，相對調整錠子39安裝中心高度。所述變頻電機驅動機構溜板3裝在導軌11上，溜板3下部裝有變頻電機2，中部裝有動態(tài)扭矩傳感器5，并通過下波紋管聯(lián)軸器4與變頻電機2相連、上波紋管聯(lián)軸器6與帶輪軸9相連，上部裝有軸承8，軸承8上裝有帶輪軸9，帶輪軸9上裝有驅動帶輪10，并通過錠帶40與錠子39相連，當變頻電機2旋轉時，通過同軸安裝的下波紋管聯(lián)軸器4、動態(tài)扭矩傳感器5、上波紋管聯(lián)軸器6、帶輪軸9、驅動帶輪10、錠帶40帶動錠子39運轉。所述變頻電機驅動升降機構中心線與變頻電機驅動機構中心線平行。 所述變頻電機驅動機構上裝有動態(tài)扭矩傳感器，動態(tài)扭矩傳感器將所測得實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述動態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機、上波紋管聯(lián)軸器、帶輪軸與帶輪軸向中心都在同一條直線上。所述變頻電機驅動機構通過錠帶與錠子安裝運動機構相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。結合圖I所示的一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀裝配簡圖和圖2所示的步進電機加載機構M—M剖視圖，所述步進電機加減載機構步進電機導軌座20安裝在導軌基板32的底面上，步進電機導軌座20上裝有步進電機19、步進電機絲杠螺母21、絲桿螺母座22，絲桿螺母座22兩側裝有導向軸承軸23、導向軸承24，絲桿螺母座22上裝有加載座25，加載座25上裝有加載軸26、加載軸承27，步進電機導軌座20的右側面裝有滾輪支架29及滾輪28，牽引座31安裝在上溜板33上，加載砝碼30通過牽引線43、滾輪28與牽引座31相連，步進電機導軌座20的兩端分別裝有原點限位開關41和超程限位開關42。工作時，當步進電機19旋轉時，通過步進電機絲杠螺母21，帶動絲桿螺母座22在導向軸承軸23、導向軸承24的導向作用下，沿步進電機導軌座20左右移動，當絲桿螺母座22右移時，依靠加載砝碼30的重力通過牽引線43帶動牽引座31、和安裝在上溜板33上的錠子39右移，拉緊錠帶40，使錠子加載轉動，而絲桿螺母座22右移直至接觸到原點限位開關41，步進電機19停止旋轉；當絲桿螺母座22左移時，帶動加載座25、加載軸26、加載軸承27及牽引座31和安裝在上溜板33上的錠子39左移，松開錠帶40，此時牽引座31也通過牽引線43帶動加載砝碼30上升，使錠子39左移的同時減載停轉，而絲桿螺母座22左移直至步進電機19走過設定的步數(shù)停止旋轉，超程限位開關42用于絲桿螺母座22左移時的超程保護。所述步進電機加減載機構上裝有原點及超程限位開關，且步進電機加減載機構中心線與錠子安裝運動機構軸線平行。結合圖I所示的一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀裝配簡圖和圖3所示的錠子安裝運動機構N-N剖視圖部分以及圖4所示的安裝運動機構的燕尾式滾動軸承導軌剖視圖，所述錠子安裝運動機構導軌基板32上部做成裝配式燕尾形狀，下部固定在床身I上，由圖4中N-N剖面可見，上溜板33兩側分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承35，由圖4中K-K剖面可見，上溜板33兩側分別裝有與90° V型燕尾布置的滾動軸承35軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動軸承35，各滾動軸承上裝有可以調整燕尾式滾動軸承導軌間隙的偏心軸34，分別調整各偏心軸34的偏心距，軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承35以及與90° V型燕尾布置的滾動軸承35軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動軸承35，就分別緊密接觸在導軌基板32的燕尾形導軌面上，構成燕尾式滾動軸承導軌，錠子39安裝在上溜板33的孔中。
由圖3激光轉速傳感器測速機構和錠子安裝運動機構N-N剖視圖可見，測速支架36固定在上溜板33上，測速支架36上裝有測速支桿37，測速支桿37上裝有激光轉速傳感器38，激光轉速傳感器38向安裝在上溜板33上的錠子39發(fā)射激光束，并接收反射回來的激光脈沖，并將該脈沖作為激光轉速傳感器將所測得的錠子轉速實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述激光轉速傳感器以反射激光脈沖信號下降沿作為微機INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實時轉速信號，采用測周期法測量轉速的實時性優(yōu)于脈沖計數(shù)法。圖5示出了一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀的系統(tǒng)框圖，以下按模塊展開給予說明，包括驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEff虛擬儀器前面板、RS485/RS232、Modbus串口通信以及動態(tài)扭矩傳感器、激光轉速傳感器，其中由圖5系統(tǒng)框圖左下部雙點劃線框區(qū)域可見，所述驅動控制模塊變頻器與變頻電機相連，變頻電機通過扭矩傳感器帶動驅動帶輪旋轉，變頻器通過RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，實施對變頻電機設定頻率、升速時間、運行、停止的控制，并與激光轉速傳感器構成錠子轉速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊返回變頻電機實時頻率；步進電機及其驅動電路經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊、RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。由圖5系統(tǒng)框圖上中部雙點劃線框區(qū)域可見，所述數(shù)據(jù)采集模塊動態(tài)扭矩傳感器將所測得實時動態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)16位AD7705芯片模數(shù)轉換后，經(jīng)SPI模擬串口送STC89C52RC處理。激光轉速傳感器以反射激光脈沖信號下降沿作為微機INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實時轉速信號，送STC89C52RC處理，STC89C52RC經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊相連接，并將動態(tài)實時采集的動態(tài)扭矩傳感器、激光轉速傳感器測量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊。STC89C52RC與步進電機驅動電路相連接，并經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉，STC89C52RC上電初始化，驅動步進電機加減載機構向原點循跡，直至接觸原點限位開關，步進電機停止運行，錠子處于加載狀態(tài)。由圖5系統(tǒng)框圖右部雙點劃線框區(qū)域可見，所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊上位機LabVIEW應用程序經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議與驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊相連，并向驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送控制命令，接收返回數(shù)據(jù)。結合圖6LabVIEW虛擬儀器前面板，所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊通過后臺程序與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，LabVIEW虛擬儀器前面板將數(shù)據(jù)采集模塊采集，數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊處理后的實時轉速、實時轉矩、實時功率以及采用動態(tài)系統(tǒng)功率、動態(tài)驅動功率兩次測試技術，經(jīng)運算合成后的錠子動態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。圖7示出了一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀數(shù)據(jù)采集流程圖，以下按流程給予說明工作開始時，STC89C52RC上電初始化，分配端口、系統(tǒng)復位。端口分配C0M 口 -上位機，Pl 口模擬SPI串口 -轉矩AD轉換，PO 口數(shù)碼管顯示，P2 口-步進電機控制及原點限位開關、超程限位開關，INTO-錠子轉速信號，步進電機向原點循跡。接收上位機(COM 口)總線 上指令(Modbus協(xié)議)起始符、地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)、
檢查碼、結束符。本機地址判斷，若總線上指令地址碼與本機設備號不符，則程序向上返回繼續(xù)地址判斷；若總線上指令地址碼與本機設備號相符，則程序向下執(zhí)行，開始采集，向上位機(COM 口)返回本機幀數(shù)據(jù)(起始符、地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)、檢查碼、結束符)(加載下錠子轉速、扭矩信號)。判斷總線上是否發(fā)來采集結束控制字，若沒有，則繼續(xù)采集；若接收到采集結束控制字，再判斷是否有錠子減載控制字，若沒有，則繼續(xù)判斷；若接收到錠子減載控制字，則步進電機左移，錠子減載停轉，完成一次采集。判斷是否有二次采集控制字，若沒有，則繼續(xù)判斷；若接收到二次采集控制字，開始采集，向上位機(COM 口)返回本機幀數(shù)據(jù)(起始符、地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)、檢查碼、結束符)(減載下轉速、扭矩信號)，需要說明的是減載下，錠子停止轉動，轉速為零。判斷總線上是否發(fā)來采集結束控制字，若沒有，則繼續(xù)采集；若接收到采集結束控制字，則結束采集、程序復位(步進電機右移，返回原點，錠子預加載)。圖8示出了一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀數(shù)據(jù)處理流程圖，以下按流程給予說明，包括加負載測試子VI流程圖，空載測試子VI流程圖，計算測試結果子程序流程圖。所述加負載測試子VI流程圖，即錠子加載情況下，包含錠子轉矩、變頻電機驅動機構轉矩在內的轉矩、錠速、變頻電機速度、功率動態(tài)測試與轉換的過程。工作開始時，串口初始化，向COM 口發(fā)送控制字頻率F、升速時間T及數(shù)據(jù)采集功能字。接收錠子速度信號S、變頻電機速度信號Stl、轉矩信號M、轉換功率信號W，同時實時數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示。由錠子速度信號S、變頻電機速度信號S。，計算傳動效率n = S/60S。，由傳動效率n計算補償頻率fb，A’并將補償頻率發(fā)送到串口，供變頻器接收執(zhí)行。判斷錠子轉速是否達到設定值，判據(jù)為轉差S。<約定值，若未達到，補償頻率微控制字(解析度0. OlHz)，并將補償頻率微控制字發(fā)送到串口，供變頻器接收執(zhí)行，并繼續(xù)測試、接收數(shù)據(jù)過程；若達到轉差約定值，則變頻電機停止、錠子停轉，步進電機減載，加負載測試過程結束。所述空載測試子VI流程圖，即錠子減載情況下，錠子停轉，僅包含變頻電機驅動機構轉矩在內的轉矩、錠速、變頻電機速度、功率動態(tài)測試與轉換的過程。向COM 口發(fā)送變頻器控制字(頻率F+頻率補償字Fb+補償頻率微控制字(解析度0. OlHz)、升速時間T)及數(shù)據(jù)采集功能字。接收變頻電機速度信號Stl、轉矩信號M、轉換功率信號W，合成錠子速度信號，同時實時數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示。需要說明的是空載測試過程中，錠子停轉，錠速為零，所述合成錠子速度信號，即是將錠子零速度信號合成到空載測試數(shù)組中，將空載測試三維數(shù)組(變頻電機速度信號Stl、轉矩信號M、轉換功率信號W)轉換為和加負載測試過程一樣對應的四維數(shù)組(錠子速度信號S、變頻電機速度信號Stl、轉矩信號M、轉換功率信號W)。判斷變頻電機速度Stl是否達到約定值，判據(jù)為空載測試變頻電機速度Stl =加負載測試變頻電機速度Stl,若未達到，則繼續(xù)測試、接收數(shù)據(jù)過程，若達到約定值，則變頻電機停止、步進電機復位,空載測試過程結束。所述計算測試結果子程序流程圖，即錠子從加載到錠子減載過程中僅包含錠子轉矩在內的轉矩、錠速、變頻電機速度、功率動態(tài)測試與轉換的過程。 數(shù)據(jù)合成，方法將加負載測試過程四維數(shù)組(錠子速度信號S、變頻電機速度信號Stl、轉矩信號M、轉換功率信號W)和空載測試過程對應四維數(shù)組中，除變頻電機速度信號Stl作為兩數(shù)組同步基準外，其余三維數(shù)組對應相減，合成為新的四維數(shù)組，并對運算結果進行數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示，程序結束，關閉串口。綜上所述一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，由變頻電機驅動機構、動態(tài)扭矩傳感器、變頻電機驅動升降機構、錠子安裝運動機構、步進電機加減載機構、激光轉速傳感器測速機構、驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板構成。測試儀采用模塊化設計，結構簡單，測試精度高，使用壽命長，自動化程度及效率較高，能夠實時動態(tài)測試、直觀顯示錠子的動態(tài)功率曲線。如果對錠子安裝運動機構的安裝部位稍加改動，即可適用于同類機械產(chǎn)品的動態(tài)功率測試。
權利要求
1.一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，包括變頻電機驅動機構、動態(tài)扭矩傳感器、變頻電機驅動升降機構、錠子安裝運動機構、步進電機加減載機構、激光轉速傳感器測速機構、驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板，其中 所述變頻電機驅動升降機構上裝有變頻電機驅動機構，變頻電機驅動升降機構中心線與變頻電機驅動機構中心線平行； 所述變頻電機驅動機構上裝有動態(tài)扭矩傳感器，動態(tài)扭矩傳感器將所測得實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理； 所述數(shù)據(jù)采集模塊經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊相連接，并將動態(tài)實時采集的動態(tài)扭矩傳感器、激光轉速傳感器測量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊； 所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊通過后臺程序與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將采用動態(tài)系統(tǒng)功率、動態(tài)驅動功率兩次測試技術經(jīng)運算合成后的錠子動態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。
2.根據(jù)權利要求I所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述動態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機、上波紋管聯(lián)軸器、帶輪軸與帶輪軸向中心都在同一條直線上。
3.根據(jù)權利要求I所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述變頻電機驅動機構通過錠帶與錠子安裝運動機構相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。
4.根據(jù)權利要求I所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述錠子安裝運動機構包括上溜板、導軌基板，上溜板兩側分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動軸承軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動軸承，滾動軸承上裝有可以調整燕尾式滾動軸承導軌間隙的偏心軸。
5.根據(jù)權利要求I所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述錠子安裝運動機構下面裝有步進電機加減載機構，步進電機加減載機構上裝有原點及超程限位開關，且步進電機加減載機構中心線與錠子安裝運動機構軸線平行。
6.根據(jù)權利要求4所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述錠子安裝運動機構上裝有激光轉速傳感器測速機構，激光轉速傳感器將所測得的錠子轉速實時動態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述激光轉速傳感器以反射激光脈沖信號下降沿作為微機INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實時轉速信號。
8.根據(jù)權利要求I所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述驅動控制模塊由變頻器、變頻電機、步進電機及其驅動電路構成，變頻器通過RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，實施對變頻電機設定頻率、升速時間、運行、停止的控制，并與激光轉速傳感器構成錠子轉速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊返回變頻電機實時頻率。
9.根據(jù)權利要求5所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，步進電機及其驅動電路經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊、RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊的控制字，通過步進電機加減載機構使錠子旋轉或停轉。
10.根據(jù)權利要求9所述的錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊與步進電機驅動電路相連接，數(shù)據(jù)采集模塊上電初始化，驅動步進電機加減載機構向原點循跡，直至接觸原點限位開關，步進電機停止運行，錠子處于加載狀態(tài)。
全文摘要
一種錠子動態(tài)虛擬功率測試儀，屬于紡織機械專件制造行業(yè)，將激光測速、動態(tài)扭矩測試、變頻驅動、步進電機自動加減載、微機實時閉環(huán)測控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機電一體化技術應用于錠子測試技術領域的動態(tài)功率測試專用設備。測試儀由變頻電機驅動機構、動態(tài)扭矩傳感器、變頻電機驅動升降機構、錠子安裝運動機構、步進電機加減載機構、激光轉速傳感器測速機構、驅動控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板構成。測試儀模塊化設計，結構簡單，測試精度高，使用壽命長，自動化程度及效率較高，能夠實時動態(tài)測試、直觀顯示錠子的動態(tài)功率曲線。
文檔編號G01L3/24GK102645297SQ20121014401
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月29日 優(yōu)先權日2012年4月29日
發(fā)明者曹秀成, 繆山林, 繆崯森 申請人:河南二紡機股份有限公司, 繆崯森