專利名稱：錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于紡織機(jī)械專件制造行業(yè)將激光測(cè)速、動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試、變頻驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)加減載、微機(jī)實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)控、虛擬儀器、ModbUS串口通信、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于錠子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)功率測(cè)試專用設(shè)備，是一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
錠子是紡織工業(yè)細(xì)紗機(jī)上高速回轉(zhuǎn)的紡織機(jī)械專件，全國有數(shù)以億計(jì)的錠子運(yùn)轉(zhuǎn)。研發(fā)和采用適應(yīng)高速、節(jié)能的錠子是紡織機(jī)械制造業(yè)、紡織企業(yè)的追求。公正、科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)錠子的能耗，尤其能動(dòng)態(tài)的測(cè)試錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線，對(duì)于客觀評(píng)價(jià)錠子節(jié)能性能，為錠子專件制造企業(yè)改進(jìn)錠子設(shè)計(jì)，為紡織企業(yè)提供錠子最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)顯得尤為重要。目前國家紡織機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心及錠子專件制造企業(yè)的錠子功率測(cè)試設(shè)備 大都建于上世紀(jì)七、八十年代。行業(yè)內(nèi)錠子功率測(cè)試均為靜態(tài)定速測(cè)試(即測(cè)試錠子某一額定轉(zhuǎn)速下的功率)，數(shù)碼管顯示，手動(dòng)操作。缺點(diǎn)是測(cè)試時(shí)，要首先手工加載錠子，使錠子運(yùn)轉(zhuǎn)，用調(diào)速電位器加速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用通用測(cè)速儀分別測(cè)出錠子額定轉(zhuǎn)速及對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速。然后將錠子減載，停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。第二步，再將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速手工調(diào)整到錠子額定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度，然后將扭矩輸出控制電位器反復(fù)調(diào)零，儀器調(diào)整結(jié)束。第三步，加載到錠子額定轉(zhuǎn)速，測(cè)試出錠子額定轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)扭矩及驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并手工記錄下以上兩參數(shù)。第四步，按照功率=扭矩X驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速+9550計(jì)算出錠子功率。以上方法，手工調(diào)試，人工計(jì)算，因?yàn)樾枰x取多個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，比如，當(dāng)人工讀完驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速參數(shù)，再讀扭矩參數(shù)后，先前讀取的轉(zhuǎn)速參數(shù)已經(jīng)發(fā)生了變化，即人工采樣的實(shí)時(shí)性差。存在反復(fù)調(diào)試、精度低、漂移大、效率低、系統(tǒng)誤差大，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性及穩(wěn)定性差。行業(yè)比對(duì)試驗(yàn)誤差近15% -20%，更無法提供錠子動(dòng)態(tài)功率曲線(即錠子功率隨錠子運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化的曲線)。另外，還存在沒有調(diào)整錠子安裝中心高功能的缺陷，對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)與停止)也要人工推動(dòng)溜板完成。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種將激光測(cè)速、動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試、變頻驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)加減載、微機(jī)實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于錠子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)功率測(cè)試專用設(shè)備，以滿足公正、科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)錠子的能耗，客觀評(píng)價(jià)錠子節(jié)能性能，能動(dòng)態(tài)的測(cè)試錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線的需求。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，包括變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEff虛擬儀器前面板，其中[0008]所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)上裝有變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)中心線與變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線平行，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)使變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心高度升降，相對(duì)調(diào)整錠子安裝中心高度。所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器將所測(cè)得實(shí)時(shí)動(dòng)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(chǔ)模塊相連接，并將動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊。所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊通過后臺(tái)程序與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將采用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)功率、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)功率兩次測(cè)試技術(shù)經(jīng)運(yùn)算合成后的錠子動(dòng)態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。 所述動(dòng)態(tài)扭矩傳感器經(jīng)下波紋管聯(lián)軸器與變頻電機(jī)連接，經(jīng)上波紋管聯(lián)軸器、帶輪軸與帶輪連接。動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機(jī)、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(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過錠帶與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上溜板、導(dǎo)軌基板，上溜板兩側(cè)分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承軸線成45°夾角，且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承上裝有可以調(diào)整燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌間隙的偏心軸。所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面裝有步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)上裝有原點(diǎn)及超程限位開關(guān)，且步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸線平行。所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)，激光轉(zhuǎn)速傳感器將所測(cè)得的錠子轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述激光轉(zhuǎn)速傳感器，以反射激光脈沖信號(hào)下降沿作為微機(jī)INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)控制模塊由變頻器、變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)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(chǔ)模塊的控制字，實(shí)施對(duì)變頻電機(jī)設(shè)定頻率、升速時(shí)間、運(yùn)行、停止的控制，并與激光轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)成錠子轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊返回變頻電機(jī)實(shí)時(shí)頻率；步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)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(chǔ)模塊的控制字，通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。所述數(shù)據(jù)采集模塊與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連接，數(shù)據(jù)采集模塊上電初始化，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)向原點(diǎn)循跡，直至接觸原點(diǎn)限位開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，錠子處于加載狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果是采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以控制錠子的升速時(shí)間，以使錠速有一個(gè)設(shè)定的升速曲線，便于測(cè)量錠子功耗與錠速的函數(shù)關(guān)系；采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，可以調(diào)整驅(qū)動(dòng)帶輪與被測(cè)錠子的中心高，以適應(yīng)不同型號(hào)錠子的測(cè)試；采用動(dòng)態(tài)扭矩傳感器及16位AD7705芯片，測(cè)試精度高；錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用可調(diào)間隙燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力及抗振性優(yōu)于滾珠或滾針導(dǎo)軌，使用壽命長，即使導(dǎo)軌磨損，仍可通過調(diào)整偏心軸，消除間隙，保持導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)；采用步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)測(cè)試過程自動(dòng)完成，步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)循跡功能，即使測(cè)試過程意外中途斷電，上電后仍可自動(dòng)回復(fù)原點(diǎn)；采用激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板多種技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試、直觀顯示錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線；由于變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)加減載，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、激光轉(zhuǎn)速傳感器數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，因此，自動(dòng)化程度及效率較高。

為了更清楚的說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖作簡(jiǎn)單介紹。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀裝配簡(jiǎn)圖。圖2為圖I中步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)M-M剖視圖。 圖3為圖I中激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)和錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)N-N剖視圖。圖4為圖I中安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌剖視圖，圖6為圖4中的N-N剖面，軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動(dòng)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(gè)N-N剖切位置；圖5為圖4中的K-K剖面，與90 ° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承安裝剖視圖。圖7為系統(tǒng)框圖。圖8為LabVIEW虛擬儀器前面板。圖9為數(shù)據(jù)采集流程圖。圖10為數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型提供一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，以滿足公正、科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)錠子的能耗，客觀評(píng)價(jià)錠子節(jié)能性能，能動(dòng)態(tài)的測(cè)試錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線的需求。圖I中示出了一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀裝配簡(jiǎn)圖，以下按部件展開給予說明，包括變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)，其中所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)安裝基板7固定在床身I上，安裝基板7上裝有導(dǎo)軌11，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌11間的間隙將溜板3鎖緊在導(dǎo)軌11上。[0036]工作時(shí)，松開鎖緊螺釘14，則鋼球15、鎖緊柱16取消了對(duì)溜板3的鎖緊，旋動(dòng)手輪18，帶動(dòng)絲杠12旋轉(zhuǎn)，使絲杠螺母13帶動(dòng)溜板3上下運(yùn)動(dòng)，到合適高度，鎖緊鎖緊螺釘14，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)使變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心高度升降，相對(duì)調(diào)整錠子39安裝中心高度。所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)溜板3裝在導(dǎo)軌11上，溜板3下部裝有變頻電機(jī)2，中部裝有動(dòng)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(jī)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(qū)動(dòng)帶輪10，并通過錠帶40與錠子39相連，當(dāng)變頻電機(jī)2旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過同軸安裝的下波紋管聯(lián)軸器4、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器5、上波紋管聯(lián)軸器6、帶輪軸9、驅(qū)動(dòng)帶輪10、錠帶40帶動(dòng)錠子39運(yùn)轉(zhuǎn)。所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)中心線與變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線平行。所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器將所測(cè)得實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機(jī)、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(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過錠帶與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。結(jié)合圖I所示的一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀裝配簡(jiǎn)圖和圖2所示的步進(jìn)電機(jī)加載機(jī)構(gòu)M--M剖視圖，所述步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)導(dǎo)軌座20安裝在導(dǎo)軌基板32的底面上，步進(jìn)電機(jī)導(dǎo)軌座20上裝有步進(jìn)電機(jī)19、步進(jìn)電機(jī)絲杠螺母21、絲桿螺母座22，絲桿螺母座22兩側(cè)裝有導(dǎo)向軸承軸23、導(dǎo)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(jìn)電機(jī)導(dǎo)軌座20的右側(cè)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(jìn)電機(jī)導(dǎo)軌座20的兩端分別裝有原點(diǎn)限位開關(guān)41和超程限位開關(guān)42。工作時(shí)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)19旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過步進(jìn)電機(jī)絲杠螺母21，帶動(dòng)絲桿螺母座22在導(dǎo)向軸承軸23、導(dǎo)向軸承24的導(dǎo)向作用下，沿步進(jìn)電機(jī)導(dǎo)軌座20左右移動(dòng)，當(dāng)絲桿螺母座22右移時(shí)，依靠加載砝碼30的重力通過牽引線43帶動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)，而絲桿螺母座22右移直至接觸到原點(diǎn)限位開關(guān)41，步進(jìn)電機(jī)19停止旋轉(zhuǎn)；當(dāng)絲桿螺母座22左移時(shí)，帶動(dòng)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(shí)牽引座31也通過牽引線43帶動(dòng)加載砝碼30上升，使錠子39左移的同時(shí)減載停轉(zhuǎn)，而絲桿螺母座22左移直至步進(jìn)電機(jī)19走過設(shè)定的步數(shù)停止旋轉(zhuǎn)，超程限位開關(guān)42用于絲桿螺母座22左移時(shí)的超程保護(hù)。所述步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)上裝有原點(diǎn)及超程限位開關(guān)，且步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸線平行。結(jié)合圖I所示的一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀裝配簡(jiǎn)圖和圖3所示的錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)N-N剖視圖部分以及圖4所示的安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌剖視圖、圖5所示的與90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承安裝剖視圖、圖6所示的軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承安裝剖視圖，所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)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6中N-N剖面可見，上溜板33兩側(cè)分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承35，由圖5中K-K剖面可見，上溜板33兩側(cè)分別裝有與90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承35軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承35，各滾動(dòng)軸承上裝有可以調(diào)整燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌間隙的偏心軸34，分別調(diào)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(dòng)軸承35以及與90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承35軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承35，就分別緊密接觸在導(dǎo)軌基板32的燕尾形導(dǎo)軌面上，構(gòu)成燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌，錠子39安裝在上溜板33的孔中。由圖3激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)和錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)N-N剖視圖可見，測(cè)速支架36固定在上溜板33上，測(cè)速支架36上裝有測(cè)速支桿37，測(cè)速支桿37上裝有激光轉(zhuǎn)速傳感器38，激光轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳感器將所測(cè)得的錠子轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。所述激光轉(zhuǎn)速傳感器以反射激光脈沖信號(hào)下降沿作為微機(jī)INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，采用測(cè)周期法測(cè)量轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)性優(yōu)于脈沖計(jì)數(shù)法?！D7示出了一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀的系統(tǒng)框圖，以下按模塊展開給予說明，包括驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEff虛擬儀器前面板、RS485/RS232、Modbus串口通信以及動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、激光轉(zhuǎn)速傳感器，其中由圖7系統(tǒng)框圖左下部雙點(diǎn)劃線框區(qū)域可見，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊變頻器與變頻電機(jī)相連，變頻電機(jī)通過扭矩傳感器帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，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(chǔ)模塊的控制字，實(shí)施對(duì)變頻電機(jī)設(shè)定頻率、升速時(shí)間、運(yùn)行、停止的控制，并與激光轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)成錠子轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊返回變頻電機(jī)實(shí)時(shí)頻率；步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)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(chǔ)模塊的控制字，通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。由圖7系統(tǒng)框圖上中部雙點(diǎn)劃線框區(qū)域可見，所述數(shù)據(jù)采集模塊動(dòng)態(tài)扭矩傳感器將所測(cè)得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)16位AD7705芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)SPI模擬串口送STC89C52RC處理。激光轉(zhuǎn)速傳感器以反射激光脈沖信號(hào)下降沿作為微機(jī)INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，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(chǔ)模塊相連接，并將動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊。STC89C52RC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)模塊的控制字，通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)，STC89C52RC上電初始化，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)向原點(diǎn)循跡，直至接觸原點(diǎn)限位開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，錠子處于加載狀態(tài)。由圖7系統(tǒng)框圖右部雙點(diǎn)劃線框區(qū)域可見，所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊上位機(jī)LabVIEW應(yīng)用程序經(jīng)RS485/RS232、Modbus串口通信協(xié)議與驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊相連，并向驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送控制命令，接收返回?cái)?shù)據(jù)。[0055]結(jié)合圖8 LabVIEW虛擬儀器前面板，所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊通過后臺(tái)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(chǔ)模塊處理后的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩、實(shí)時(shí)功率以及采用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)功率、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)功率兩次測(cè)試技術(shù)，經(jīng)運(yùn)算合成后的錠子動(dòng)態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。圖9示出了一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)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(shí)，STC89C52RC上電初始化，分配端口、系統(tǒng)復(fù)位。 端口分配C0M 口 -上位機(jī)，Pl 口模擬SPI串口 -轉(zhuǎn)矩AD轉(zhuǎn)換，PO 口數(shù)碼管顯示，P2 口-步進(jìn)電機(jī)控制及原點(diǎn)限位開關(guān)、超程限位開關(guān)，INTO-錠子轉(zhuǎn)速信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)向原點(diǎn)循跡。接收上位機(jī)(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(jié)束符。本機(jī)地址判斷，若總線上指令地址碼與本機(jī)設(shè)備號(hào)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(jī)設(shè)備號(hào)相符，則程序向下執(zhí)行，開始采集，向上位機(jī)(COM 口)返回本機(jī)幀數(shù)據(jù)(起始符、地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)、檢查碼、結(jié)束符)(加載下錠子轉(zhuǎn)速、扭矩信號(hào))。判斷總線上是否發(fā)來采集結(jié)束控制字，若沒有，則繼續(xù)采集；若接收到采集結(jié)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(jìn)電機(jī)左移，錠子減載停轉(zhuǎn)，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(jī)(COM 口)返回本機(jī)幀數(shù)據(jù)(起始符、地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)、檢查碼、結(jié)束符)(減載下轉(zhuǎn)速、扭矩信號(hào))，需要說明的是減載下，錠子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為零。判斷總線上是否發(fā)來采集結(jié)束控制字，若沒有，則繼續(xù)采集；若接收到采集結(jié)束控制字，則結(jié)束采集、程序復(fù)位(步進(jìn)電機(jī)右移，返回原點(diǎn)，錠子預(yù)加載)。圖10示出了一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀數(shù)據(jù)處理流程圖，以下按流程給予說明，包括加負(fù)載測(cè)試子VI流程圖，空載測(cè)試子VI流程圖，計(jì)算測(cè)試結(jié)果子程序流程圖。所述加負(fù)載測(cè)試子VI流程圖，即錠子加載情況下，包含錠子轉(zhuǎn)矩、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的轉(zhuǎn)矩、錠速、變頻電機(jī)速度、功率動(dòng)態(tài)測(cè)試與轉(zhuǎn)換的過程。工作開始時(shí)，串口初始化，向COM 口發(fā)送控制字頻率F、升速時(shí)間T及數(shù)據(jù)采集功能字。接收錠子速度信號(hào)S、變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl、轉(zhuǎn)矩信號(hào)M、轉(zhuǎn)換功率信號(hào)W，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示。由錠子速度信號(hào)S、變頻電機(jī)速度信號(hào)S。，計(jì)算傳動(dòng)效率η = S/60 S0,由傳動(dòng)效率n計(jì)算補(bǔ)償頻率’并將補(bǔ)償頻率發(fā)送到串口，供變頻器接收?qǐng)?zhí)行。判斷錠子轉(zhuǎn)速是否達(dá)到設(shè)定值，判據(jù)為轉(zhuǎn)差S。<約定值，若未達(dá)到，補(bǔ)償頻率微控制字(解析度O. OlHz)，并將補(bǔ)償頻率微控制字發(fā)送到串口，供變頻器接收?qǐng)?zhí)行，并繼續(xù)測(cè)試、接收數(shù)據(jù)過程；若達(dá)到轉(zhuǎn)差約定值，則變頻電機(jī)停止、錠子停轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)減載，加負(fù)載測(cè)試過程結(jié)束。所述空載測(cè)試子VI流程圖，即錠子減載情況下，錠子停轉(zhuǎn)，僅包含變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的轉(zhuǎn)矩、錠速、變頻電機(jī)速度、功率動(dòng)態(tài)測(cè)試與轉(zhuǎn)換的過程。向COM 口發(fā)送變頻器控制字(頻率F+頻率補(bǔ)償字Fb+補(bǔ)償頻率微控制字(解析度O. OlHz)、升速時(shí)間T)及數(shù)據(jù)采集功能字。接收變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl、轉(zhuǎn)矩信號(hào)M、轉(zhuǎn)換功率信號(hào)W，合成錠子速度信號(hào)，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示。需要說明的是空載測(cè)試過程中，錠子停轉(zhuǎn)，錠速為零，所述合成錠子速度信號(hào)，即是將錠子零速度信號(hào)合成到空載測(cè)試數(shù)組中，將空載測(cè)試三維數(shù)組(變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl、轉(zhuǎn)矩信號(hào)M、轉(zhuǎn)換功率信號(hào)W)轉(zhuǎn)換為和加負(fù)載測(cè)試過程一樣對(duì)應(yīng)的四維數(shù)組(錠子速度信號(hào)S、變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl、轉(zhuǎn)矩信號(hào)M、轉(zhuǎn)換功率信號(hào)W)。判斷變頻電機(jī)速度Stl是否達(dá)到約定值，判據(jù)為空載測(cè)試變頻電機(jī)速度Stl =加負(fù)載測(cè)試變頻電機(jī)速度Stl,若未達(dá)到，則繼續(xù)測(cè)試、接收數(shù)據(jù)過程，若達(dá)到約定值，則變頻電機(jī)·停止、步進(jìn)電機(jī)復(fù)位,空載測(cè)試過程結(jié)束。所述計(jì)算測(cè)試結(jié)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(zhuǎn)矩在內(nèi)的轉(zhuǎn)矩、錠速、變頻電機(jī)速度、功率動(dòng)態(tài)測(cè)試與轉(zhuǎn)換的過程。數(shù)據(jù)合成，方法將加負(fù)載測(cè)試過程四維數(shù)組(錠子速度信號(hào)S、變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl、轉(zhuǎn)矩信號(hào)M、轉(zhuǎn)換功率信號(hào)W)和空載測(cè)試過程對(duì)應(yīng)四維數(shù)組中，除變頻電機(jī)速度信號(hào)Stl作為兩數(shù)組同步基準(zhǔn)外，其余三維數(shù)組對(duì)應(yīng)相減，合成為新的四維數(shù)組，并對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、保存、顯示，程序結(jié)束，關(guān)閉串口。綜上所述一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板構(gòu)成。測(cè)試儀采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高，使用壽命長，自動(dòng)化程度及效率較高，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試、直觀顯示錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線。如果對(duì)錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝部位稍加改動(dòng)，即可適用于同類機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)功率測(cè)試。
權(quán)利要求1.一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，包括變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板，其中 所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)上裝有變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)中心線與變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線平行； 所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有動(dòng)態(tài)扭矩傳感器，動(dòng)態(tài)扭矩傳感器將所測(cè)得實(shí)時(shí)動(dòng)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(chǔ)模塊相連接，并將動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)打包處理送數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊； 所述數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊通過后臺(tái)程序與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將采用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)功率、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)功率兩次測(cè)試技術(shù)經(jīng)運(yùn)算合成后的錠子動(dòng)態(tài)功率曲線顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、下波紋管聯(lián)軸器、變頻電機(jī)、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(quán)利要求I所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過錠帶與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝中心線平行，并通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上溜板、導(dǎo)軌基板，上溜板兩側(cè)分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動(dòng)軸承軸線成45°夾角且軸線水平布置的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承上裝有可以調(diào)整燕尾式滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌間隙的偏心軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)下面裝有步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)上裝有原點(diǎn)及超程限位開關(guān)，且步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)中心線與錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸線平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)，激光轉(zhuǎn)速傳感器將所測(cè)得的錠子轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)采集模塊處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述激光轉(zhuǎn)速傳感器以反射激光脈沖信號(hào)下降沿作為微機(jī)INTO的中斷源，以中斷周期為錠子實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊由變頻器、變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)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(chǔ)模塊的控制字，實(shí)施對(duì)變頻電機(jī)設(shè)定頻率、升速時(shí)間、運(yùn)行、停止的控制，并與激光轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)成錠子轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，向數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊返回變頻電機(jī)實(shí)時(shí)頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)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(chǔ)模塊的控制字，通過步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)使錠子旋轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連接，數(shù)據(jù)采集模塊上電初始化，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)向原點(diǎn)循跡，直至接觸原點(diǎn)限位開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行，錠子處于加載狀態(tài)。
專利摘要一種錠子動(dòng)態(tài)虛擬功率測(cè)試儀，屬于紡織機(jī)械專件制造行業(yè)，將激光測(cè)速、動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試、變頻驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)加減載、微機(jī)實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于錠子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)功率測(cè)試專用設(shè)備。測(cè)試儀由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、錠子安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加減載機(jī)構(gòu)、激光轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理、顯示、文件存儲(chǔ)模塊、LabVIEW虛擬儀器前面板構(gòu)成。測(cè)試儀模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高，使用壽命長，自動(dòng)化程度及效率較高，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試、直觀顯示錠子的動(dòng)態(tài)功率曲線。
文檔編號(hào)G01L3/24GK202693173SQ20122020270
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月29日
發(fā)明者繆山林, 繆崯森, 曹秀成 申請(qǐng)人:河南二紡機(jī)股份有限公司, 繆崯森