CN104089646B - 用于检测旋转体参数的检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测旋转体参数的检测系统和检测方法；所述检测系统包括计算单元、感应单元和被感应单元，所述计算单元与感应单元电连接；所述感应单元和被感应单元二者之一固定设置，另一者设置在旋转体上，所述旋转体转动一周过程中，所述感应单元与被感应单元的对应位置随着旋转体的转动而变化，且所述对应位置的变化轨迹具有预定的规律。该检测系统只需要一对感应装置，就能同时检测出旋转体的转向、转速和实时转角，从而确定旋转体的实时位置，不需再增加额外的传感器，大大简化了结构，节约了检测系统的成本。

Description

用于检测旋转体参数的检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种用于检测旋转体参数的检测系统和检测方法。

背景技术

旋转体作为一种常见的功能部件，广泛应用于机械领域，在使用过程中，经常需要对旋转体的转速、转向以及转动角度等各种参数进行测量或者实时监控，以便能实时掌握旋转体或者安装有该旋转体的设备的工作状态。目前比较常见的旋转检测方法是，依靠脉冲计数来实现旋转体转速的测量，这种方式的脉冲频率范围存在限制，旋转体低速转动时的测量误差较大；另外，该脉冲计数方法也无法检测旋转体的实时转角、转动方向和加速度。

现有技术公开了一种测量旋转体转速的检测系统，如图1所示，该检测系统包括旋转轮盘3′、感应开关1′和感应齿圈2′，感应齿圈2′固定在旋转轮盘3′上，且能随着旋转轮盘3′同步转动，感应齿圈2′的转动轨迹的外侧设置有感应开关1′，旋转轮盘3′在转动过程中，感应齿圈2′与感应开关1′周期性相遇，根据前后两次相遇的时间间隔就可以推算出旋转轮盘3′的转速。如果要同时实现旋转轮盘3′实时位置、转动方向、实时转角的测量，就必须额外添加其它的传感器，从而使得检测系统在结构和计算策略上比较复杂，还会增加成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于检测旋转体参数的检测系统，该检测系统不仅结构简单，还能同时检测旋转体的转速、转向、实时转角以及旋转体的实时位置。在此基础上，本发明还提供了一种用于检测旋转体参数的检测方法。

一方面，本发明提供了一种用于检测旋转体参数的检测系统，所述检测系统包括计算单元、感应单元和被感应单元，所述计算单元与感应单元电连接；所述感应单元和被感应单元二者之一固定设置，另一者设置在旋转体上，所述旋转体转动一周过程中，所述感应单元与被感应单元的对应位置随着旋转体的转动而变化，且所述对应位置的变化轨迹具有预定的规律。

进一步地，在所述旋转体转动一周过程中，所述对应位置与旋转中心线之间的距离成线性比例增大或减小。

进一步地，所述被感应单元呈曲线形状且围绕所述旋转体的旋转中心线固定在旋转体上，从被感应单元一端至另一端，被感应单元所形成曲线上的点与旋转中心线之间的距离逐渐增大或减小；所述感应单元为线性传感器，所述线性传感器沿着所述旋转体的径向设置。

进一步地，所述感应单元为线性传感器，且沿着旋转体的径向固定设置在所述旋转体上，所述被感应单元呈曲线形状且围绕所述旋转体的旋转中心线设置，从被感应单元一端至另一端，被感应单元所形成曲线上的点与旋转中心线之间的距离逐渐增大或减小。

进一步地，所述被感应单元包括多个感应体，多个所述感应体沿着所述曲线连续或离散分布。

进一步地，所述线性传感器包括多个感应元件，多个所述感应元件沿着旋转体的旋转面的径向连续或离散分布。

进一步地，所述被感应单元为宽度渐变的感应带，所述感应带围绕所述旋转体的旋转中心线固定设置在所述旋转体上，所述感应单元为线性传感器，且平行于所述感应带。

进一步地，所述感应带包括内边界和外边界，所述内边界是以旋转体的旋转面的旋转中心线为圆心的圆，所述外边界从距离旋转中心线最近的一端开始，随着所述外边界绕着旋转中心线转过角度的增加，所述外边界与内边界之间的距离逐渐增大。

本发明提供的一种用于检测旋转体参数的检测系统，所述被感应单元随着旋转体同步转动，在旋转体旋转一圈的过程中，所述感应单元与被感应单元相对应的位置不断变化，从而二者之间产生的感应信号也会相应变化，计算单元会同步接收所述感应信号，根据所述感应信号，计算单元依据预定的计算策略得到旋转体的转向、和/或转速、和/或实时转角。与现有技术相比，本发明的检测系统只需要一对感应装置(一个传感器的数据)，不但能检测旋转体的转速，还能同时检测出旋转体的转向和实时转角，从而确定旋转体的实时位置，不需再添加额外的传感器，大大简化了结构，节约了检测系统的成本；另外，感应单元和被感应单元之间产生的感应信号是实时变化的，也就是说该检测系统能实时检测旋转体的各种参数，检测误差小，信息反馈及时全面。

另一方面，本发明还提供一种上述检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤一，转动旋转体；

步骤二，随着所述旋转体的转动，感应单元和被感应单元的对应位置不断变化且所述感应单元实时检测二者之间不断变化的对应位置的感应信号，并将所述感应信号传输给计算单元；

步骤三，所述计算单元根据预定计算策略，得出所述旋转体的转速，和/或转向，和/或实时转角。

进一步地，所述感应信号为所述感应单元和被感应单元的对应位置的坐标数据。

进一步地，根据所述坐标数据的增加或减少来判断所述旋转体的转向；根据所述坐标数据变化的快慢计算所述旋转体的转速；根据实时的所述坐标数据计算所述旋转体的实时转角。

本发明提供的一种检测方法，由于是利用上述检测系统进行的检测，因此该检测方法也具有所述检测系统一样的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中一种测量旋转体转速的检测系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中一种用于检测旋转体参数的检测系统的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中另一种用于检测旋转体参数的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-3并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明具体实施例一提供了一种用于检测旋转体参数的检测系统，该旋转体为旋转盘2，该检测系统包括计算机(图中未示出)、感应单元1和被感应单元3，感应单元1和被感应单元3可组成光电式或磁致式或霍尔式感应装置。被感应单元3固定设置在旋转盘2的旋转面上，被感应单元3宏观上呈曲线形状，即被感应单元3围绕旋转面的旋转中心线设置，从被感应单元3距离旋转中心线最近的一端开始，随着被感应单元3围绕旋转中心线转过角度的增加，被感应单元3与旋转中心线的距离逐渐增大，上述曲线形状优选为围绕旋转中心线的渐开线，被感应单元3随着旋转盘2一起同步转动；感应单元1为线性传感器，设置在旋转盘2旋转面的正对面，与旋转盘2相离设置，且线性传感器平行于旋转面的径向，具体可以设置在旋转面对面的不动部件上，计算机与线性传感器电连接；这样，旋转盘2在转动过程中，被感应单元3随着旋转盘2同步转动，被感应单元3就会掠过线性传感器上的不同位置点，即线性传感器与被感应单元3在旋转盘2的旋转过程中，二者之间的对应位置会随着旋转盘2的转动而变化，这样计算机会实时接收线性传感器传来的检测数据。优选地，上述检测数据为被感应单元3转动过程中，线性传感器掠过被感应单元3上位置的坐标数据，计算机就会根据该坐标数据计算得出旋转盘2的转速、转向和实时转角，从而确定旋转盘2的实时位置。

具体地，计算机可以根据坐标数据的增加或减少的趋势判断旋转盘2的旋转方向，可以根据坐标数据的变化快慢来计算出旋转盘2的转速，可以根据具体的坐标数据值来计算旋转盘2的实时转角，进而根据旋转方向和实时转角确定旋转盘2的实时位置。

优选地，为了简化计算策略，被感应单元3从与旋转中心线最近的一端开始至另一端，被感应单元3与旋转中心线的距离成线性比例增加，这样根据坐标数据的变化，很容易确定旋转盘2的各旋转参数(转速、转向和实时转角)。

需要说明的是，被感应单元3为连续曲线时，随着旋转盘2的转动，线性传感器会实时检测到连续数据，但是有的工况需要检测离散的数据，此时可以将被感应单元3分为多个感应体，且多个感应体离散分布(间断分布)，这样，随着旋转盘2的转动，感应体与线性传感器相遇时，就会产生感应信号，当相邻感应体之间的间隙与线性传感器相遇时，就不会产生感应信号。当然，要实现离散数据的检测，也可以是线性传感器包括多个离散的感应元件，每个感应元件都与计算机电连接。

本发明具体实施例二还提供了一种用于检测旋转体参数的检测系统，将线性传感器固定设置在旋转体的旋转面上，且沿着旋转面的径向设置，线性传感器可以随着旋转盘2的转动同步转动，被感应单元3设置在旋转面的正对面，被感应单元3呈曲线设置，即被感应单元3围绕旋转面的旋转中心线设置，从被感应单元3距离旋转中心线最近的一端开始，随着被感应单元3围绕旋转中心线转过角度的增加，被感应单元3与旋转中心线的距离逐渐增大，计算机与线性传感器电连接，这样，随着旋转盘2的转动，线性传感器也同步转动，被感应单元3就会掠过线性传感器的不同位置，从而计算机获得不同的实时数据，进而获得旋转盘2的各旋转参数以及实时定位旋转盘2的旋转位置。当然，也可以对上述曲线进行优化，使得计算策略简化，也可以通过改变被感应单元3的离散部件来获得离散检测数据，在此不再详述。

具体实施例二中的感应单元1安装在旋转盘2上，可以随着旋转盘2一起转动，由于感应单元1与计算机电连接，旋转的旋转盘2上不便于电线的布置。因此，还可以将被感应单元3设计成直条状，固定在旋转盘2上，感应单元1设计成曲线，与计算机电连接，曲线状的传感器与旋转盘2的旋转面正对设置，这样就克服了连线不便的缺陷。

如图3所示，本发明具体实施例三还提供了一种用于检测旋转体参数的检测系统，与具体实施例一的区别在于，被感应单元3为宽度渐变的感应带，整个感应带围绕旋转面的旋转中心线设置，感应带包括内边界和外边界，内边界是以旋转面的旋转中心线为圆心的圆，外边界从距离旋转中心线最近的一端开始，随着外边界绕着旋转中心线转过角度的增加，外边界与内边界的距离逐渐增大。

上述各种用于检测旋转体参数的检测系统的优点在于：

1、可以实现旋转体的实时速度检测，适应速度范围宽，不存在脉冲检测带宽的问题；可以实时检测旋转体的旋转方向，判断依据简单，效率较高；可以实时定位旋转体旋转位置；

2、只需要一个传感器的数据就可以实现包括旋转速度、旋转方向以及旋转体实时转角三组信息的检测，不需要额外的传感器，降低了计算机对传感器的数据采集负担，提高了处理速度，简化了外部布线，降低了成本。

本发明具体实施例四还提供了一种利用上述检测系统的检测方法，具体用于检测旋转体的旋转参数(例如转向、转速和实时转角)，包括以下步骤：1、转动旋转体；2、随着旋转体的转动，第一传感单元和第二传感单元的对应位置不断变化且实时检测二者之间不断变化的感应信号，并将感应信号传输给计算单元；3、计算单元根据预定计算策略，得出旋转体的转速、转向以及实时转角。具体地，第一传感单元为被感应单元3，第二传感单元为线性传感器，被感应单元3随着旋转体同步转动，上述感应信号为旋转体转动过程中被感应单元3掠过线性传感器上的不同位置点的坐标数据，计算机根据上述坐标数据的增加或减少趋势来判断旋转体的转向，根据坐标数据变化的快慢计算旋转体的转速，根据实时的坐标数据计算旋转体的实时转角，进而定位旋转体的实时转动位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于检测旋转体参数的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括计算单元、感应单元(1)和被感应单元(3)，所述计算单元与感应单元(1)电连接；所述感应单元(1)和被感应单元(3)二者之一固定设置，另一者设置在旋转体上，所述旋转体转动一周过程中，所述感应单元(1)与被感应单元(3)的对应位置随着旋转体的转动而变化，且所述对应位置的变化轨迹具有预定的规律；

在所述旋转体转动一周过程中，所述对应位置与旋转中心线之间的距离成线性比例增大或减小，所述感应单元(1)为线性传感器；

所述被感应单元包括多个感应体，多个所述感应体连续或离散分布；或者所述线性传感器包括多个感应元件，多个所述感应元件连续或离散分布。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述被感应单元(3)呈曲线形状且围绕所述旋转体的旋转中心线固定在旋转体上，从被感应单元(3)一端至另一端，被感应单元(3)所形成曲线上的点与旋转中心线之间的距离逐渐增大或减小；所述感应单元(1)沿着所述旋转体的径向设置。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述感应单元(1)沿着旋转体的径向固定设置在所述旋转体上，所述被感应单元(3)呈曲线形状且围绕所述旋转体的旋转中心线设置，从被感应单元(3)一端至另一端，被感应单元(3)所形成曲线上的点与旋转中心线之间的距离逐渐增大或减小。

4.根据权利要求2或3所述的检测系统，其特征在于，所述被感应单元(3)的多个所述感应体沿着所述曲线分布。

5.根据权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，所述线性传感器的多个所述感应元件沿着旋转体的旋转面的径向分布。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述被感应单元(3)为宽度渐变的感应带，所述感应带围绕所述旋转体的旋转中心线固定设置在所述旋转体上，所述感应单元(1)平行于所述感应带。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述感应带包括内边界和外边界，所述内边界是以旋转体的旋转面的旋转中心线为圆心的圆，所述外边界从距离旋转中心线最近的一端开始，随着所述外边界绕着旋转中心线转过角度的增加，所述外边界与内边界之间的距离逐渐增大。

8.一种利用权利要求1至7中任一项所述检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，转动旋转体；

步骤二，随着所述旋转体的转动，感应单元(1)和被感应单元(3)的对应位置不断变化且所述感应单元(1)实时检测二者之间不断变化的对应位置的感应信号，并将所述感应信号传输给计算单元；

步骤三，所述计算单元根据预定计算策略，得出所述旋转体的转速，和/或转向，和/或实时转角。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述感应信号为所述感应单元(1)和被感应单元(3)的对应位置的坐标数据。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，根据所述坐标数据的增加或减少来判断所述旋转体的转向；根据所述坐标数据变化的快慢计算所述旋转体的转速；根据实时的所述坐标数据计算所述旋转体的实时转角。