CN101025855A - 桨叶测量数据数字化处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是桨叶测量数据数字化处理方法及装置，其结构由桨叶测量数字化处理仪(简称处理仪)和计算机组成；处理方法是用处理仪通过信号采集驱动隔离子电路采集三块螺距规数显表的数码管扫描驱动信号；通过信号驱动和光电隔离将采集的扫描信号转换为标准信号送给CPU主板子电路；通过并行口采集采样的信号；再将这些值通过通讯驱动子电路传送给上位机处理。优点：将处理仪读取的测量显示值转换为标准的串行通讯信号，传送给上位计算机，实现计算机远程监控的功能。处理仪可用于贵重进口非数字化仪表的数字化改造，进口非数字仪表虽不带通讯接口，但性能优越，处理仪让旧仪表发挥现代进口数字仪表功能，进而联入计算机控制系统实现综合自动化。
Description
技术领域：
本发明涉及的是桨叶检测中测量的模拟量数据的数字化处理方法及装置。该方法及装置可应用于各种螺旋叶片的桨叶检测设备中模拟量的数字化处理。属于检测技术领域。
技术背景：
在桨叶制造过程中，桨叶的加工是一项非常复杂和重要的加工工艺，加工的质量直接影响到桨叶成品的性能，加工过程中需要进行桨叶数据的多次测量。桨叶数据的测量是由桨叶检测设备实现的，在测量过程中需要人工连续读取并记录桨叶检测设备检测的数据，检测完成后需要对测得的所有数据进行分析处理，处理结果用于指导桨叶的进一步加工。我们知道人工读取、记录和分析数据不仅费时费力，而且可能带来人为的错误，所以有必要借助计算机来实现测量数据的自动记录、分析和处理功能。
现有的桨叶检测设备测量精度较高，价格昂贵，但大部分没有数字化接口，无法实现与上位计算机的通讯功能，而最新的数字化桨叶检测设备的价格又非常昂贵，所以有必要给现有的桨叶检测设备提供数字化接口功能，从而可以实现更高级的控制管理功能，提高企业的生产效率和经济效益。
发明内容：
本发明的目的在于针对上述存在的问题，提出了一种桨叶测量数据数字化处理方法并设计出相应的处理装置，实现了桨叶检测设备的数字化接口功能，桨叶测量数据可以在计算机上进行显示、存储和分析处理。
本发明的技术解决方案：
桨叶测量数据数字化处理装置，主要由桨叶测量数字化处理仪和计算机组成，桨叶测量数字化处理仪是关键，可以完成桨叶检测设备中模拟量数据的数字化转换功能。如何获取桨叶检测设备的测量值是本装置的特征，桨叶检测设备一般都是用数码管来显示测量值，我们只要能识别出每个数码管的显示值，就可以获取桨叶测量设备的测量值。数码管的驱动信号和驱动扫描方法基本相同，大体分为静态扫描和动态扫描两种方法，静态扫描信号比较稳定，相对比较容易分析出数码管的显示值，大部分扫描方法是动态扫描方法，而动态扫描信号非常复杂，即使数码管显示值不变化，动态扫描信号也动态变化，所以分析起来比较困难，这种信号不仅波形不规则，而且变化频率快，干扰信号多，首先需要通过硬件和软件的信号处理方法提取出有用的信号信息，再动态跟踪这种扫描信号分析出扫描的频率和变化规律，这里桨叶检测设备的数码管使用的是动态扫描方法，所以处理起来技术难度较大。
桨叶测量数据数字化处理装置中桨叶测量数字化处理仪的输入端接桨叶检测设备的数码管扫描信号输出端，桨叶测量数字化处理仪对数码管扫描信号进行采集转换，经符号和数字识别即可得到数显表显示的数据，桨叶测量数字化处理仪的通讯信号输出端接计算机的RS-232串行通讯口输入端，实现桨叶测量数据的数字化转换功能。
桨叶测量数据数字化处理方法分为四个步骤：一、将桨叶检测设备中数码管驱动扫描信号引出给桨叶测量数字化处理仪的信号采集驱动隔离子电路；桨叶检测设备中共有三块桨叶测量数显表，这三块桨叶测量数显表分别用来测量桨叶各测量点的X(叶面半径)、Y(螺距)、Z(角度)；每个桨叶测量数显表有八个数码管，这八个数码管共有十六个动态扫描信号，其中八个是数码管位选信号D0-D7，另八个是数码管段选信号A-H，动态扫描原理是先输出数码管段码信号，再通过位选信号依次选中某个数码管进行显示，直至所有数码管显示完毕，再重复扫描；二、信号驱动和光电隔离子电路模块对采集的数码管扫描信号进行放大、光电隔离和滤波等预处理后，转换为标准TTL电平信号输出给CPU主板子电路；三、CPU主板子电路模块通过扩展的并行输入口输入采样的扫描信号；由CPU的计算处理，分析出桨叶检测设备中数显表的显示值；四、再将这些值通过通讯驱动子电路模块变为标准的RS-232通讯信号传送给上位机处理。
本发明的优点：
本发明中的桨叶测量数字化处理装置可用来实现桨叶测量数据的数字化转换和处理功能，并将读取的测量值转换为标准的串行通讯信号，传送给上位计算机，实现计算机远程监控的功能。桨叶测量数字化处理仪可以用于工厂贵重进口仪表的数字化改造，因为这些进口仪表虽然不带通讯接口，但价格昂贵，性能优越，通过桨叶测量数字化处理仪可以让这些旧仪表发挥出现代进口数字仪表的功能，进而联入计算机控制系统实现工厂综合自动化。
附图说明：
附图1是本发明的实施例结构框图。
附图2是桨叶测量数字化处理仪电原理图。
附图3是数码管扫描信号采集驱动隔离子电路图。
附图4是CPU主板子电路图。附图5是通讯驱动子电路图。
附图6是按键输入及状态指示子电路图。
具体实施方式：
对照图1，桨叶测量数据数字化处理装置，其结构是由桨叶测量数字化处理仪和计算机(现有技术)组成；其中桨叶测量数字化处理仪的输入端接桨叶检测设备的数码管扫描信号输出端，桨叶测量数字化处理仪的通讯信号输出端接计算机的RS-232串口输入端。在桨叶测量数字化处理仪和计算机间可串接信号驱动器，实现远距离传输。
桨叶检测设备中的数显表是用来测量桨叶各测量点叶面半径、螺距、角度三种数据。它通过桨叶测量数字化处理仪，将桨叶各测量点叶面半径、螺距、角度三种数据进行转换，经转换后的数据信号(或经信号驱动器)输出给计算机进行通讯，并以文件形式存储。在数据传输过程中，因传输距离等因素出现信号衰弱影响数据传输质量，采用信号驱动器，信号驱动器将普通RS-232串行通讯能力从十几米提高到一、二公里。通过串行通讯软件，经桨叶测量数字化处理装置仪处理的数据可传输到计算机内部，桨叶工艺计算机辅助设计软件可直接调用存储的数据文件进行桨叶加工工艺处理。
桨叶测量数字化处理仪主要性能指标如下：
电源：5V线性直流稳压电源，
数据最大传输速率：9600位/s，
通讯方式：RS-232串行通讯。
所述的信号驱动器是对桨叶测量数字化处理仪输出的串行通讯信号进行放大，使能力得到大幅度提高。信号驱动器系外购部件，在信号驱动器中，电源取自RS-232的脚4或脚20的高电平。RS-232的信号电平经电压-电流转换成20mA左右的信号电流，光电隔离器件的信号传递上实质上是靠电流环来实现的，因而信号传送距离长、抗干扰能力强。在信号驱动器的另一端，电流-电压转换电路将接收到的20mA电流信号转换成符合RS-232接口定义的电压信号电平，经光电隔离器RS-232的脚3输送到计算机。信号驱动器(现有技术)的主要技术指标如下：
通讯距离：1～20km(传输速率为9600位/s时通讯距离是1～2km)。
隔离电压：脉冲不小于1500V(持续3min)，脉冲不小于700V(持续3min以上)。
接口：DB25，RS-232C，其中2为TX，3为RX，7为GND，4-5相连，6-20相连。
传输线：四根。
对照图2，是桨叶测量数字化处理仪电原理图。其结构是由数码管扫描信号采集驱动隔离子电路模块，CPU主板子电路模块，通讯驱动子电路模块，按键输入及状态指示子电路组成模块，其中信号采集驱动隔离子电路模块的第一、第二、第三、第四、第五、第六输出/输入端对应连接CPU主板子电路模块的第一、第二、第三、第四、第五、第六输入/输出端；通讯驱动子电路模块的第一、第二输入/输出端对应连接CPU主板子电路模块的第七、第八输出/输入端；按键输入及状态指示子电路模块的输出/输入端对应连接CPU主板子电路的第九输入/输出端。
桨叶测量数字化处理仪通过信号采集驱动隔离子电路模块采集三块数显表的数码管扫描驱动信号，扫描驱动信号包括数码管的位选信号D0-D7，数码管的段选信号A-H。然后通过信号驱动和光电隔离将采集的扫描信号转换为标准信号送给CPU主板子电路模块。CPU主板子电路模块通过并行输入口采集采样的信号，经过计算处理，获得测量表的显示值，再将这些值通过通讯驱动子电路模块传送给上位机处理。
对照图3，是信号采集驱动隔离子电路模块。图中XD0-XD7、XA-XH为桨叶检测设备中数显表X的数码管扫描信号的位选信号和段码信号，YD0-YD7、YA-YH为桨叶检测设备中数显表Y的数码管扫描信号的位选信号和段码信号，ZD0-ZD7、ZA-ZH为桨叶检测设备中数显表Z的数码管扫描信号的位选信号和段码信号。这些信号经达林顿管驱动芯片增大驱动能力，然后送入光电隔离电路，减少外界干扰对桨叶测量数字化处理仪的影响，光电隔离后的信号送给CPU主板子电路模块的并口输入电路。键盘处理及信号显示子电路模块，用于读表键信号的输入，通讯状态，系统状态的输出。
对照图4，是CPU主板子电路模块。CPU子电路模块是MCS-51系列单片机的最小系统，主要包括单片机芯片、程序存储器、数据存储器、并口扩展电路，PLD地址译码电路，地址锁存电路等组成，图中D0-D7为单片机的8位数据总线，A0-A15为单片机的16位地址总线，PLD地址译码电路通过可编程逻辑器件实现地址译码功能产生8255芯片的片选信号，两片8255芯片扩展了单片机的并口数量，用于输入前端采集的数码管扫描信号。
程序存储器和数据存储器用于单片机存储器的扩展。
对照图5，是通讯驱动子电路模块。通讯驱动子电路模块通过RS-232驱动芯片将单片机的串口输出的TTL电平转换为RS-232电平信号，从而实现单片机与上位计算机之间的串行通讯。
对照图6，是按键输入及状态指示子电路模块。按键输入及状态指示子电路模块包括读表键的信号输入隔离电路和系统状态显示发光二极管驱动电路。
Claims (4)
1、桨叶测量数据数字化处理装置，其特征是由桨叶测量数字化处理仪和计算机组成；其中桨叶测量数字化处理仪的输入端接桨叶检测设备中数显表的数码管扫描信号输出端，桨叶测量数字化处理仪的通讯信号输出端接计算机的RS-232串口输入端。
2、根据权利要求1所述的桨叶测量数据数字化处理装置，其特征是在桨叶测量数字化处理仪和计算机间串接信号驱动器，实现远距离传输。
3、根据权利要求1所述的桨叶测量数据数字化处理装置，其特征是所述的桨叶测量数字化处理仪由数码管扫描信号采集驱动隔离子电路，CPU主板子电路，通讯驱动子电路，按键输入及状态指示子电路组成，其中信号采集驱动隔离子电路的第一、第二、第三、第四、第五、第六输出/入端对应连接CPU主板子电路的第一、第二、第三、第四、第五、第六输入/出端；通讯驱动子电路的第一、第二输入/出端对应连接CPU主板子电路的第七、第八输出/入端；按键输入及状态指示子电路的输出/入端对应连接CPU主板子电路的第九输入/出端。
4、桨叶测量数据数字化处理方法，其特征是该方法步骤分为：
一、将桨叶检测设备中数码管驱动扫描信号引出给桨叶测量数字化处理仪的信号采集驱动隔离子电路；桨叶检测设备中共有三块桨叶测量数显表，这三块桨叶测量数显表分别用来测量桨叶各测量点的X(叶面半径)、Y(螺距)、Z(角度)；每个桨叶测量数显表有八个数码管，这八个数码管共有十六个动态扫描信号，其中八个是数码管位选信号D0-D7，另八个是数码管段选信号A-H，动态扫描原理是先输出数码管段码信号，再通过位选信号依次选中某个数码管进行显示，直至所有数码管显示完毕，再重复扫描；二、信号驱动和光电隔离子电路模块对采集的数码管扫描信号进行放大、光电隔离和滤波等预处理后，转换为标准TTL电平信号输出给CPU主板子电路；三、CPU主板子电路模块通过扩展的并行输入口输入采样的扫描信号；由CPU的计算处理，分析出桨叶检测设备中数显表的显示值；四、再将这些值通过通讯驱动子电路模块变为标准的RS-232通讯信号传送给上位机处理。
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| CN101865751B (zh) * | 2010-02-05 | 2011-12-07 | 陆金桂 | 螺旋桨静平衡的自动检测方法 |
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