CN103264692A - 一种液力缓速器监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液力缓速器监测系统及其方法，系统由上位机和下位测试模块组成，监测方法包括：下位测试模块接收并根据上位机发送的控制指令，按控制指令驱动并控制液力缓速器中对应控制阀进行动作；下位测试模块通过油温传感器、水温传感器、速度传感器和压力传感器实时检测液力缓速器的工作油温、工作水温、工作速度和工作液压；下位测试模块驱动摄像头获取液力缓速器的整体或局部监测图像；下位测试模块根据上位机请求将数据发送给上位机；上位机接收、记录或显示所述数据；上位机根据数据进行性能评估或报警；上位机向下位测试模块发送针对液力缓速器中控制阀的控制指令；所述控制指令是由用户输入的或由上位机自动生成的控制指令。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动设备研发与维护的应用工具，具体涉及一种液力缓速器监测系统及其方法。
背景技术
液力缓速器又称液力减速装置。汽车在下长坡时使用排气制动，虽然能收到良好的制动效果，但对于吨位较大的矿用自卸车来说，采用排气制动效果是有限的。因此，对装有液力机械传动的矿用自卸汽车都装有液力减速缓速器。液力缓速器一般装在液力机械变速器的后端。从结构上看是两个背靠背的液力耦合器。两个耦合器的泵轮做成一体，连接在变速器的第一轴上，称为液力缓速器的转子。两个涡轮则是固定不动的，称为液力缓速器的定子。铸铝的转子上铸出两排叶片，转子上有三处开有平衡孔，用以平衡两腔的油压。盖和壳体上都装有固定叶片。
液力缓速器制动力矩的大小取决于工作腔内的油压和油量，以及转子的转速，其特性曲线。当汽车下坡时，汽车在重力作用下滑行，使缓速器的转子高速运转。此时，变矩器不充油，向液力缓速器充油。工作油面在转子内被加速，在定子内又被减速。它给转子以很大的反转矩，从而对汽车制动作用。汽车下坡时位能在液力缓速器内逐渐地转变为热能。高温的工作油液被引至冷却器进行冷却，又不断地通过油泵将冷却后的工作油补充进来。如此不断循环，即可进行持续不断的液力制动。当汽车满载下长坡时，可维持汽车恒速行驶。液力缓速器的阻力矩与转子转速的平方成正比。随着汽车速度的增加，汽车的制动力也按转子转速的平方关系而上升。汽车以不同档位行驶时，汽车的制动力随车速而变化；汽车以不同车速行驶时，变速器的挡位越低，即传动比越大，液力制动的效果越显著，下坡稳定的车速越低。液力缓速器主要是提供车辆下坡时减速用。汽车正常行驶时，应将液力缓速器中的油液排空，以免消耗发动机功率。由于液力缓速器往往与液力变扭器共用一个油泵，为了保证液力缓速器充油迅速，且能保证工作时油液有足够的循环强度，在使用液力缓速器时，可使液力变矩器的油液循环中止，让油泵专对液力缓速器供油。
在液力缓速器开发过程中需要检测液力缓速器的各种工作数据，而传统的液力缓速器监测方法须要停车，监测并人工记录液力缓速器的工作状况，然后再分析和解决问题，这种方式具有以下缺陷：
1、无法动态实时监测；
2、液力缓速器及内部控制阀的工作也难于调整；
3、各种新液力缓速器或算法的实际性能比较很费时、费力。
目前，还没有一种先进的液力缓速器监测系统或这样的系统被公开。它能进行动态录像，自动记录数据，然后进行分析对比，调整控制阀算法或其他设计，这样可以动态监测液力缓速器工作状态，及时对液力缓速器整个工况进行反馈，可以大大加快对液力缓速器的研发工作，提供及时有效的信息，解决动态监测液力缓速器的一大难题；另外在无线模块方面解决现场布线难的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种液力缓速器监测系统及其方法，能优化液力缓速器设计并大大提高设计效率。
本发明的上述第一个技术问题这样解决：构建采用上位机和下位测试模块，该监测方法包括以下步骤：
下位测试模块接收并根据上位机发送的控制指令，按控制指令驱动并控制液力缓速器中对应控制阀进行动作；
下位测试模块通过油温传感器实时检测液力缓速器的工作油温；
下位测试模块通过水温传感器实时检测液力缓速器的工作水温；
下位测试模块通过速度传感器实时检测液力缓速器中转子的工作速度；
下位测试模块通过压力传感器实时检测液力缓速器的工作液压；
下位测试模块驱动摄像头获取液力缓速器的监测图像，包括液力缓速器的整体或局部图像；
下位测试模块根据上位机请求将工作油温、工作水温、工作速度和监测图像通过数据形式发送给上位机；所述监测图像是实时图像或者定期图像；
该监测方法还包括以下步骤：
上位机接收、记录或显示所述数据；
上位机根据所述数据进行性能评估或报警；
上位机向下位测试模块发送针对液力缓速器中控制阀的控制指令；所述控制指令是由用户输入的控制指令或由上位机自动生成的控制指令。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，所述控制指令是针对各个独立控制阀的具体控制指令、针对全部控制阀的档位控制指令或者针对全部控制阀的算法控制指令中的任一个；其中档位包括1档、2档，对应扭矩25％、50％等等。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，所述算法包括但不限制于比例积分算法、比例微分算法或自定义算法等。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，所述定期图像是每N分钟一张图，其中：N是1、3、5、8或15中任一个；所述局部图像是泄露部位、控制阀排气口部位或者浮球位置部位中任一个。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，该监测方法还包括以下步骤：上位机向下位测试模块发送摄像头监控控制指令；下位测试模块根据摄像头监控控制指令驱动控制摄像头动作、摄像头放大倍数或者发送全部/局部图像。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，该监测方法还包括以下步骤：上位机向下位测试模块按时间设定切换发送针对液力缓速器中控制阀的多个算法控制指令并从下位测试模块接收/记录对应数据；上位机根据所述对应数据进行性能优劣评估。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，该监测方法还包括以下步骤：
701)开启上位机；
702)上位机启动无线模块命令，通过地址码或设备码查找下位测试模块并匹配成功后，上位机发出所需数据的节点信号；
703)下位测试模块获取对应节点所需数据密匙，并进行两密匙匹配成功，请求上位机准备接收信号；
704)上位机响应下位测试模块，进入接收数据状态；
705)下位机测试模块得到上位机响应信号后，发送数据；
706)下位测试模块数据发送完成后，进行校验；校验不成功请求重发数据，直到成功后结束此次数据发送。
本发明的上述另一个技术问题这样解决：构建一种液力缓速器监测系统，其特征在于，包括：
下位测试模块，电连接液力缓速器的速度传感器，压力传感器，水温传感器，温度传感器和内部控制阀，还电连接摄像头，用于采集液力缓速器工作数据和图像，并将所采集到的数据通过自身无线模块发送至上位机；还用于根据控制指令控制所述控制阀动作；
上位机，与下位测试模块无线连接，用于接收所述数据和图像，用于发送所述控制指令，还用于记录、分析、性能评估或报警。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，所述下位测试模块设置在带无线单元的监测驱动电路板上，包括传感器微弱信号整形放大处理单元、抗干扰信号滤波处理单元，还包括摄像头模块及视频信号处理单元。
按照本发明提供的液力缓速器监测方法，所述上位机内置或外接无线模块。
本发明提供的液力缓速器监测系统及其方法，采用全自动监测和动态调整驱动液力缓速器中控制阀，较现有技术具有以下优势：
1、动态记录监测：可以实时监测液力缓速器工作状态，解决无法人工实时查看液力缓速器的工作状况，对液力缓速器的研发提高极大的效率。
2、智能监测测试：可以通过监测液力缓速器外部工况，结合采集液力缓速器内部信息，两者相结合对比分析，智能统计液力缓速器所需的数据、图像以及录像资料。
3、数据真实可靠性：通过实时录像，避免人工查看，人工统计时干预的误差，替代人工查看的麻烦，保证数据的一致性、真实性。
4、安全性：在液力缓速器研发过程中，高速运转作用时，扭矩很大，噪声很大，人工查看存在潜在危险，本发明可以解决人工现场查看问题；
5、通过无线发送和接受模块，在无线发送接收模块在传输协议上自定义，提高数据传输可靠性，用于收发监测系统所需的信号，并在无线接收模块上通过信号转换与上位机进行对接，输出相关数据给上位机，解决现场布线的一大难题，在汽车无线应用上作一尝试。
附图说明
下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明：
图1是本发明的液力缓速器监测系统的系统结构示意图；
图2是图1所示监测系统的详细结构示意图；
图3是图1和2所示监测系统中检测控制程序流程示意图。
具体实施方式
本发明液力缓速器监测系统包括待待测液力缓速器、监测驱动主板(下位测试模块)、摄像头模块、无线接收模块、上位机。其中待测液力缓速器内置速度传感器、压力传感器、水温传感器、温度传感器以及控制阀装置，通过对应接口和线缆与监测驱动主板相连接。监测驱动主板上有控制单元(如单片机)、无线发送模块单元，摄像头驱动控制单元。摄像头模块安装在待测液力缓速器支架上，通过接口与线缆连接在监测驱动主板上，监测驱动主板上的无线发送模块通过自定义协议将控制单元处理好所需数据发送给无线接收模块，无线接收模块将数据存储通过转换接口与上位机对接，上位机将数据储存至数据库，生成相应的文本文档及微软的EXCEL表。监测驱动主板上的摄像头驱动控制单元与上位机对接，实时将录像储存至上位机，便于回放查看。
本发明核心之一是监测驱动主板，电路结构如图2所示。该实施例采用单片机作为主控制单元，包括单片机对应接口与相应信号通过线缆连接，其中，模拟(ADC)处理信号单元是把水温、油温信号通过整形放大处理传输给单片机，同样压力信号是通过滤波处理，速度信号是通过频率修正放大处理传输给单片机；离散(DA)信号处理单元是把控制阀信号通过对比放大处理后传输给单片机，单片机通过相应算法后整理好数据通过无线发送模块将所需数据发送出去。另外摄像头则是把待测的液力缓速器外部状态实时拍摄，通过摄像驱动控制单元连接单片机，单片机通过视频信号单元把视频信号实时传输给上位机进行储存。
本发明核心之二是监测液力缓速器内部信号通过无线发送及无线接收模块传输，无线发送接收模块通过自定义协议把待测的液力缓速所需的内部信息按需传输给上位机，自定义协议对数据的安全可靠性起到非常大作用，在整车测试过程中抗干扰上保证数据完整可靠。大体协议流程示意图如图3所示。具体步骤如下：
开启上位机发出所需检验无线模块序列号；
获取无线模块序列号密匙，匹配成功后，发出所需数据的节点信号；
获取对应节点密匙，并进行两密匙匹配成功，请求对应节点准备接收信号；
获取对应节点已经准备好接收数据信号后，发送数据；
数据发送完成后，进行校验；校验不成功请求重发数据，直到成功后结束此次数据发送。
本发明核心之三是上位机的监控软件，实现：1、根据液力缓速器上内置的速度传感器，压力传感器，水温传感器，油温传感器反馈过来的信息及摄像头观测的形状，通过监控驱动主板评析综合算法进行综合评估，及时报警提示，有效捕捉液力缓速器工作异常情况，另把相关信息进行存储显示，更加动态方便读取相关视频资料，大大提高研发人员工作效率；2、根据液力缓速器相关部件视频图像动态数据与与部件正常图像，并结合速度传感器，压力传感器，水温传感器，油温传感器反馈过来的信息综合评估，通过上位机及时提示研发人员分别进行人工监视，人工控制，自动控制等各种方式控制液力缓速器内置控制阀，从而寻找适合液力缓速器工作的动态算法，方便研发设计人员检验及优化控制算法。其中：通过视频信号查看到液力缓速器某一部件有异常现象，可以人工监视可放大局部图像，这样更加清晰查看现象。人工控制是通过上位机手动设置所需查看液力缓速器相关信息，并进行对相应的部件例如控制阀的控制、档位控制、或某一算法切换对比等。自动控制是研发设计人员已经调试确定好某一算法，直接由下位测试模块进行相应数据采集及控制，全程不需人工控制，整个监测系统自动运行。
另外，性能评估是包括但不限制于基于以下已知原则完成：1、要求档位不变，查看水温油温压力信息是否符合我们设定要求，不符合静态动态查看视频液力缓速器整体及各个关键部件是否有异常；或者查看视频的历史信息；2、液力缓速器泄漏性能的评估，通过视频信息影像对比分析，如果出现泄漏异常可以通过视频动态放大观看细节，另外手动控制相应控制阀进行验证；3、液力缓速器密封性性能评估，原理同上述2一样；4、数据库历史数据与出现异常对比分析，综合分析出现异常原因；5、液力缓速器减速效果性能评估，通过液力缓速器速度数据总结对比分析，查看相应减速度，并结合水温、油温、压力信息，确定液力缓速器的达到设计指标。
当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及流程所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围为内。
Claims (10)
1.一种液力缓速器监测方法，其特征在于，采用上位机和下位测试模块，该监测方法包括以下步骤：
下位测试模块接收并根据上位机发送的控制指令，按控制指令驱动并控制液力缓速器中对应控制阀进行动作；
下位测试模块通过油温传感器实时检测液力缓速器的工作油温；
下位测试模块通过水温传感器实时检测液力缓速器的工作水温；
下位测试模块通过速度传感器实时检测液力缓速器中转子的工作速度；
下位测试模块通过压力传感器实时检测液力缓速器的工作液压；
下位测试模块驱动摄像头获取液力缓速器的监测图像，包括液力缓速器的整体或局部图像；
下位测试模块根据上位机请求将工作油温、工作水温、工作速度和监测图像通过数据形式发送给上位机；所述监测图像是实时图像或者定期图像；
该监测方法还包括以下步骤：
上位机接收、记录或显示所述数据；
上位机根据所述数据进行性能评估或报警；
上位机向下位测试模块发送针对液力缓速器中控制阀的控制指令；所述控制指令是由用户输入的控制指令或由上位机自动生成的控制指令。
2.根据权利要求1所述监测方法，其特征在于，所述控制指令是针对各个独立控制阀的具体控制指令、针对全部控制阀的档位控制指令或者针对全部控制阀的算法控制指令中的任一个。
3.根据权利要求2所述监测方法，其特征在于，所述算法包括比例积分算法、比例微分算法或自定义算法。
4.根据权利要求1所述监测方法，其特征在于，所述定期图像是每N分钟一张图，其中：N是1、3、5、8或15中任一个；所述局部图像是泄露部位、控制阀排气口部位或者浮球位置部位中任一个。
5.根据权利要求1所述监测方法，其特征在于，该监测方法还包括以下步骤：上位机向下位测试模块发送摄像头监控控制指令；下位测试模块根据摄像头监控控制指令驱动控制摄像头动作、摄像头放大倍数或者发送全部/局部图像。
6.根据权利要求1-5任一项所述监测方法，其特征在于，该监测方法还包括以下步骤：上位机向下位测试模块按时间设定切换发送针对液力缓速器中控制阀的多个算法控制指令并从下位测试模块接收/记录对应数据；上位机根据所述对应数据进行性能优劣评估。
7.根据权利要求6所述监测方法，其特征在于，该监测方法还包括以下步骤：
701)开启上位机；
702)上位机启动无线模块命令，通过地址码或设备码查找下位测试模块并匹配成功后，上位机发出所需数据的节点信号；
703)下位测试模块获取对应节点所需数据密匙，并进行两密匙匹配成功，请求上位机准备接收信号；
704)上位机响应下位测试模块，进入接收数据状态；
705)下位机测试模块得到上位机响应信号后，发送数据；
706)下位测试模块数据发送完成后，进行校验；校验不成功请求重发数据，直到成功后结束此次数据发送。
8.一种液力缓速器监测系统，其特征在于，包括：
下位测试模块，电连接液力缓速器的速度传感器，压力传感器，水温传感器，温度传感器和内部控制阀，还电连接摄像头，用于采集液力缓速器工作数据和图像，并将所采集到的数据通过自身无线模块发送至上位机；还用于根据控制指令控制所述控制阀动作；
上位机，与下位测试模块无线连接，用于接收所述数据和图像，用于发送所述控制指令，还用于记录、分析、性能评估或报警。
9.根据权利要求8所述液力缓速器监测系统，其特征在于，所述下位测试模块设置在带无线单元的监测驱动电路板上，包括传感器微弱信号整形放大处理单元、抗干扰信号滤波处理单元，还包括摄像头模块及视频信号处理单元。
10.根据权利要求8所述液力缓速器监测系统，其特征在于，所述上位机内置或外接无线模块。
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