CN104949893A - 一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，包括主控模块以及分别与之连接的磨损度检测模块、驱动电机功耗测量模块和通信模块，所述磨损度检测模块检测驱动单元中主驱动轮的磨损情况并实时传送给主控模块，驱动电机功耗测量模块测量驱动单元中驱动电机的功率消耗情况并实时传送给主控模块，主控模块处理接收到的数据而得到摩擦驱动单元的功耗，并通过通信模块将摩擦驱动单元的功耗上传给上位机。本发明实时检测摩擦驱动单元的各项工作数据，并根据这些数据进行故障提前诊断和预防性维修，提高摩擦驱动单元的性能。

Description

一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统

技术领域

本发明属于物流自动化装备领域，特别涉及了一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统。

背景技术

摩擦驱动是一种利用两轮直线接触或两轮夹持移动平台，并压紧而产生摩擦力以实现动力传递的机械运动方式，通常由若干个摩擦驱动单元安装在物料输送线上，形成一种接力式输送系统。其具有成本低廉、运行稳定、节能环保等诸多优点，在机械、汽车及物流等行业得到了广泛应用，在现代的物流输送系统中，摩擦驱动正在发挥着越来越大的作用，它为物流输送系统提供了一套切实可行并且更节能更智能的解决方案。

多个摩擦驱动单元组合形成摩擦输送系统完成输送任务，在现代的生产物流输送系统中正在发挥着巨大的作用，承担着越来越多的输送任务。但目前缺乏对该单元工作状态的监控，例如发明专利“双摩擦驱动装置（公开号：CN102070082B）”所述的双摩擦驱动装置，该装置虽然可以提供一种驱动力强、平衡性能好的双摩擦驱动装置，然而并没有对整个摩擦驱动装置进行全面实时的监控，不能对装置的工作状态进行全面的了解。例如发明专利“组合式摩擦驱动系统（公开号：CN103662651A）”中，提供了一种用于底盘车身和发动机合装线的驱动系统，即组合式摩擦驱动系统。该发明利用联轴器组件将电机驱动组件与摩擦驱动组件巧妙的连接起来，可以应用于底盘车身和发动机合装线上，这种组合式摩擦驱动系统有效的提高了系统的自动化程度。然而该发明也只是在结构构造上对摩擦驱动做了进一步的改进，以方便应用于合装线较长的工作场合，在根本上，并没有把摩擦驱动单元加入到控制系统的智能监控之下，存在一定的局限性。再例如发明专利“摩擦轮驱动机构（公开号：CN101612640A）”中，提供了一种用于压力机的摩擦轮驱动机构，该专利讲述了该摩擦轮的结构，以及如何实现更好的摩擦传动任务，所以也没有对摩擦轮的整个工作状态进行监控。再例如发明专利“环行摩擦驱动输送系统（公开号：CN1974351B）”中，提供了一种用于汽车等零件生产领域的特种环行输送系统，该发明着重强调的是将摩擦驱动应用到大型零部件的输送中，所以属于摩擦驱动的一种应用，同样属于摩擦驱动结构上的一种创新应用，所以它也没有将摩擦驱动单元加入到控制系统的智能监控之下。随着“工业4.0”、智能制造时代的到来，输送系统不仅要完成输送任务，并且要实时监控输送装备的工作状态，这是因为生产节拍要求严格的场合对摩擦驱动单元的可靠性要求高，需要及时反馈其状态做到故障提前诊断和预防性维修；其次摩擦驱动单元中的主驱动轮经常会由于摩擦过度导致物料输送过程中出现打滑现象，从而降低了输送效率和性能。

目前用于摩擦输送线上的摩擦驱动单元多处于一种孤立的工作状态之下，只有在被输送物料接近时开始工作，远离时停止工作，所以它们只是进行着简单的启动、停止工作；摩擦驱动单元的电机电流、电压和驱动轮的磨损程度是摩擦驱动单元的三个重要参数。通过电机电流、电压可以实时反应整个输送系统的能耗，通过纵向和横向分析电流、电压数据，可以判断驱动电机的工作状态和使用寿命；而驱动轮的磨损程度则能直接反应摩擦输送系统工作的性能和效率。这三个参数在现在大多数摩擦输送系统中都没有得到有效的监控，例如发明专利“一种摩擦轮磨损度监测方法（公开号：CN104374660A）”中提供了一种应用于摩擦轮传动输送系统中摩擦轮的磨损度测量方法，该方法只能对摩擦轮的磨损度进行监测，而没有对电机电流、电压进行监测，而且该方法的磨损度测量方法比较复杂，需要在摩擦轮周边外加许多外部设备来辅助磨损度的测量，并且该方法没有考虑传动过程中的打滑现象，所以并不是一种全面的测量方法。所以当摩擦驱动单元的电机出现故障或者驱动轮磨损过度后系统才能发现问题，这会严重影响输送效率和可靠性，从而影响了整个系统的工作。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，实时检测摩擦驱动单元的各项工作数据，并根据这些数据进行故障提前诊断和预防性维修，提高摩擦驱动单元的性能。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，包括主控模块以及分别与之连接的磨损度检测模块、驱动电机功耗测量模块和通信模块，所述磨损度检测模块检测驱动单元中主驱动轮的磨损情况并实时传送给主控模块，驱动电机功耗测量模块测量驱动单元中驱动电机的功率消耗情况并实时传送给主控模块，主控模块处理接收到的数据而得到摩擦驱动单元的功耗，并通过通信模块将摩擦驱动单元的功耗上传给上位机。

进一步地，所述磨损度检测模块包括高精度激光测距传感器、距离信息输入模块和外围辅助装置，所述外围辅助装置用于保证高精度激光测距传感器与主驱动轮的相对位置始终不变，高精度激光测距传感器测量自身到主驱动轮外沿的距离并传送给主控模块，所述距离信息输入模块用于输入高精度激光测距传感器到主驱动轮几何中心的距离并传送给主控模块。

进一步地，所述驱动电机功耗测量模块包括电压采样电路、电流采样电路和功耗计量芯片，所述电压采样电路采集驱动电机的电压信号并将电压信号的直流分量传送给功耗计量芯片，所述电流采样电路采集驱动电机的电流信号并将电流信号的直流分量传送给功耗计量芯片，功耗计量芯片根据电压信号和电流信号的直流分量计算有功功率并传送给主控模块。

进一步地，所述电压采样电路包括依次连接的电压互感器、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电压互感器采集驱动电机的电压信号并依次经整流、滤波和稳压处理后送给功耗计量芯片。

进一步地，所述电流采样电路包括依次连接的电流互感器、电流电压转换电路、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电流互感器采集驱动电机的电流信号并依次经电流电压转换、整流、滤波和稳压处理后送给功耗计量芯片。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明能够实时检测摩擦驱动单元中驱动电机的功耗情况以及主驱动轮的外边缘磨损程度，并能将该功耗及磨损情况实时上传到上位机控制系统，以便上位机可以准确监控整个摩擦驱动单元的工作情况，将摩擦驱动单元加入到整个智能监控系统之下，当发生特殊情况时，可以及时发现问题并快速解决问题。

附图说明

图1是摩擦驱动单元的结构示意图。

图2是本发明的系统结构框图。

图3是本发明电压采样电路结构框图。

图4是本发明电流采样电路结构框图。

图5是本发明全波整流电路结构示意图。

图6是本发明滤波电路结构示意图。

标号说明：A01：主驱动轮；A02:从动轮；A03：运行轨道；A04：驱动电机；A05：智能检测系统；1：高精度激光测距传感器；R1～R9：电阻；D1、D2：二极管；C1、C2：电容；A1、A2：运算放大器。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示摩擦驱动单元的结构示意图，摩擦驱动单元包括主驱动轮A01、从动轮A02、运行轨道A03和驱动电机A04。如图2所示本发明的系统结构框图，一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，包括主控模块以及分别与之连接的磨损度检测模块、驱动电机功耗测量模块和通信模块，所述磨损度检测模块检测驱动单元中主驱动轮的磨损情况并传送给主控模块，驱动电机功耗测量模块测量驱动单元中驱动电机的功率消耗情况并实时传送给主控模块，主控模块处理接收到的数据而得到摩擦驱动单元的功耗，并通过通信模块将摩擦驱动单元的功耗实时上传给上位机。本发明所述智能检测系统安装在图1中标号A05所示位置。

在本实施例中，所述磨损度检测模块包括高精度激光测距传感器、距离信息输入模块和外围辅助装置，所述高精度激光测距传感器安装在图1中标号11所示位置，所述外围辅助装置用于保证摩擦驱动单元在运转时，高精度激光测距传感器与主驱动轮A01的相对位置始终不变，所述高精度激光测距传感器实时测量自身与主驱动轮A01外沿的距离并将该距离数据传送给主控模块，所述距离信息输入模块向主控模块输入高精度激光测距传感器到主驱动轮A01几何中心的距离。

在本实施例中，所述驱动电机功耗测量模块包括电压采样电路、电流采样电路和功耗计量芯片，所述电压采样电路采集驱动电机的电压信号并将电压信号的直流分量传送给功耗计量芯片，所述电流采样电路采集驱动电机的电流信号并将电流信号的直流分量传送给功耗计量芯片，功耗计量芯片根据电压信号和电流信号的直流分量计算有功功率并传送给主控模块。

如图3所示电压采样电路的结构框图，包括依次连接的电压互感器、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电压互感器采集驱动电机A04的电压信号，经全波整流电路对电压信号进行整流处理，然后输入到滤波电路对整流后的电压信号进行滤波处理，然后输入到稳压电路对滤波后的电压信号进行稳压处理，最后将电压信号输出到功耗计量模块。如图4所示电流采样电路的结构框图，包括依次连接的电流互感器、电流电压转换电路、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电流互感器采集驱动电机A04的电流信号，经电流电压转换电路将电流信号转换为电压信号，然后输入到滤波电路对整流后的电压信号进行滤波处理，然后输入到稳压电路对滤波后的电压信号进行稳压处理，最后将电压信号输出到功耗计量模块。如图5所示全波整流电路的结构示意图，运算放大器A1的反向输入端连接电阻R1的一端，R1的另一端输入电压，运算放大器A1的同向输入端连接电阻R2的一端，R2的另一端接地，运算放大器A1的输出端分别连接到二极管D1正极和二极管D2的负极，二极管D1的负极连接到运算放大器A1的反相输入端，二极管D2的正极连接到电阻R4、R5的一端，R4的另一端连接到运算放大器A1的反向输入端，R5的另一端连接到运算放大器A2的反向输入端，电阻R3的一端连接电压输入端，R3的另一端连接到运算放大器A2的反向输入端，电阻R6的一端连接到运算放大器A2的同相输入端，R3的另一端接地，电阻R7的一端连接到运算放大器A2的反相输入端，R7的另一端连接到运算放大器A2的输入端，运算放大器A2的输出端输出整流后的电压。如图6所示滤波电路的结构示意图，电阻R8的一端输入电压，R8的另一端分别连接到电阻R9和电容C1的一端，电容C1的另一端经电容C2与R9的另一端连接， R9与C2的公共端输出滤波后的电压。功耗计量芯片根据电压采样电路和电流采样电路输出的电压信号计算出驱动电机A04的有功功率并将其以高频信号传送给主控模块。

主控模块接收磨损度检测模块和驱动电机功耗测量模块传来的数据，高精度激光测距传感器和距离信息输入模块分别传送高精度激光测距传感器与主驱动轮外延的距离L1和高精度激光测距传感器与主驱动轮几何中心的距离L2，主控模块根据L1、L2分析主驱动轮的磨损情况，主驱动轮的直径△L=L2-L1，利用△L来衡量主驱动轮的磨损情况，同时，主控模块接收功耗计量芯片传来的驱动电机的功耗数据，并将主驱动轮磨损情况和驱动电机的功耗数据通过通信模块上传至上位机，便于对摩擦驱动单元进行实时监测。在本实施例中，所述通信模块采用RS485接口芯片。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，其特征在于：包括主控模块以及分别与之连接的磨损度检测模块、驱动电机功耗测量模块和通信模块，所述磨损度检测模块检测驱动单元中主驱动轮的磨损情况并实时传送给主控模块，驱动电机功耗测量模块测量驱动单元中驱动电机的功率消耗情况并实时传送给主控模块，主控模块处理接收到的数据而得到摩擦驱动单元的功耗，并通过通信模块将摩擦驱动单元的功耗上传给上位机。

2.根据权利要求1所述一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，其特征在于：所述磨损度检测模块包括高精度激光测距传感器、距离信息输入模块和外围辅助装置，所述外围辅助装置用于保证高精度激光测距传感器与主驱动轮的相对位置始终不变，高精度激光测距传感器测量自身到主驱动轮外沿的距离并实时传送给主控模块，所述距离信息输入模块用于输入高精度激光测距传感器到主驱动轮几何中心的距离并传送给主控模块。

3.根据权利要求1所述一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，其特征在于：所述驱动电机功耗测量模块包括电压采样电路、电流采样电路和功耗计量芯片，所述电压采样电路采集驱动电机的电压信号并将电压信号的直流分量传送给功耗计量芯片，所述电流采样电路采集驱动电机的电流信号并将电流信号的直流分量传送给功耗计量芯片，功耗计量芯片根据电压信号和电流信号的直流分量计算有功功率并传送给主控模块。

4.根据权利要求3所述一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，其特征在于：所述电压采样电路包括依次连接的电压互感器、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电压互感器采集驱动电机的电压信号并依次经整流、滤波和稳压处理后送给功耗计量芯片。

5.根据权利要求3所述一种摩擦驱动单元的实时智能检测系统，其特征在于：所述电流采样电路包括依次连接的电流互感器、电流电压转换电路、全波整流电路、滤波电路和稳压电路，所述电流互感器采集驱动电机的电流信号并依次经电流电压转换、整流、滤波和稳压处理后送给功耗计量芯片。