CN105445493A - 一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置与方法 - Google Patents

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邓小军
刘韶庆
侯晓宝
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刘先恺
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Abstract

本发明提供了一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，包括加速度传感器，数据处理与转换装置及主机设备，其中：加速度传感器，放置在电机联轴节上，在启动实验配合下，检测电机的加速度信号，并将信号传输给数据处理与转换装置；数据处理与转换装置，接收加速度传感器收集的信号，并进行转换，以无线的方式向主机设备发送；主机设备，接收无线信号，进行数据的转向识别、存储、显示，并实现人机交互功能，完成有关参数的设置。本发明还提供了一种利用上述装置进行检测与识别的方法。本发明提供的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置和方法，结构简单，无需调试人员贴近、仔细观察即可准确确定电机转向。

Description

一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置与方法
技术领域
本发明涉及一种检测与识别装置，尤其是一种微小转角情况下电机转向与识别装置，以及利用该装置进行检测与识别的方法。
背景技术
动车组、城轨和地铁列车在静止调试过程中，需要通过启动试验逐一确定电机转向是正向还是反向。启动试验是在列车制动状态下给列车加载较小的牵引力，因此，联轴节只有短时、角度很小的转动，需要调试人员贴近、仔细观察，对于有多台电机的动车调试，很容易疲劳、出现错误判断。因此，有必要研制一套便携式牵引电机转向检测装置，能够辅助调试人员快速、准确地确定电机转向。
调试时，工作人员只需要手持检测装置靠近联轴节，在启动试验配合下，即可准确确定电机转向，无需调试人员贴近、仔细观察。同时，该装置还可以自动记录检测结果、测试时间等相关信息。一方面可以降低调试人员工作强度，提高判断准确性，另一方面又能够有效提高工作效率。
发明内容
本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，无需调试人员贴近、仔细观察即可准确确定电机转向的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，所述装置包括加速度传感器，数据处理与转换装置及主机设备，其中：
加速度传感器，放置在电机联轴节上，在启动实验配合下，检测电机的加速度信号，并将信号传输给数据处理与转换装置；
数据处理与转换装置，接收加速度传感器收集的信号，并进行转换，以无线的方式向主机设备发送；
主机设备，接收无线信号，进行数据的转向识别、存储、显示，并实现人机交互功能，完成有关参数的设置。
进一步的，所述加速度传感器采用三向振动加速度传感器。
进一步的，所述加速度传感器与所述数据与转换装置采用屏蔽电缆连接。
进一步的，每个所述加速度传感器配一个所述数据处理与转换装置，所述主机设备可接收多个数据处理与转换装置的信号并进行相应的处理。
本发明的另一目的在于，提供可以降低调试人员工作强度，提高判断准确性，另一方面又能够有效提高工作效率的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，所述方法包括以下步骤，
A,将加速度传感器放置于电机联轴节上，就近放置数据处理与转换装置，启动主机设备；
B，启动试验，在列车制动状态下，给列车加载较小的牵引力；
C，加速度传感器将采集到的信号传输给就近的数据处理与转换装置；
D，数据处理与转换装置将收到的信号转换成无线信号发送给主机设备；
E，主机设备对收到的无线信号进行处理，利用转向识别算法，获得转向信息，并显示、存储相关信息，进行人机交互。
进一步的，所述加速度传感器为三向振动加速度传感器，收集电机的时域加度信号并传输给所述的数据处理与转换装置。
进一步的，所述步骤D中，数据处理与转换装置将加速度信号进行滤波、采样后再转换成无线信号发送给主机设备。
进一步的，所述步骤E中，主机设备将收到的无线信号转换成时域信号，再利用转向识别算法，获得转向信息。
进一步的，所述转向识别算法包括，
1)根据设定阈值大小，截取各电机加速度有效信号；
2)对截取信号进行滤波；
3)对滤波后信号进行拟合；
4)对拟合后信号进行一次和二次微分；
5)根据一次和二次微分结果可判断电机左转还是右转；
6)根据试验开始时刻记录的司机操作手柄的位置信息，结合电机左、右转信息即可检测与识别电机正确的转向。
进一步的，对滤波后信号进行拟合时，以方差最小为目标进行拟合。
综上所述，本发明提供的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置与方法，能够辅助调试人员快速、准确地确定电机转向。调试时，工作人员只需要将三向振动传感器吸附与电机联轴节上，就近放置数据处理与转换装置，在启动试验配合下，即可准确确定电机转向，无需调试人员贴近、仔细观察。同时，该装置还可以自动记录检测结果、测试时间等相关信息。一方面可以降低调试人员工作强度，提高判断准确性，另一方面又能够有效提高工作效率。
附图说明
图1：本发明一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法示意图；
图2：本发明一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法示意图。
其中：三向振动加速度传感器1，电机联轴节2，屏蔽电缆3，数据处理与转换装置4，主机设备5，显示屏6。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
本发明提供了一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，包括加速度传感器，数据处理与转换装置4及主机设备5，其中：
加速度传感器，放置在电机联轴节2上，在启动实验配合下，检测电机的加速度信号，并将信号传输给数据处理与转换装置4；
数据处理与转换装置4，接收加速度传感器收集的信号，并进行转换，以无线的方式向主机设备5发送；
主机设备5，接收无线信号，进行数据的转向识别、存储、显示，并实现人机交互功能，完成有关参数的设置。
如图2所示，本发明中，加速度传感器采用三向振动加速度传感器1，利用三向振动加速度传感器1本身具有的磁性，吸附在电机联轴节2上，一般来说，放置在电机联轴节2的正上方，效果最佳，一方面三向振动加速度传感器1的初始位置稳定，易于放置，另一方面，此处可获得最准确真实的信号数据。
数据处理与转换装置4与三向振动加速度传感器1就近放置，可通过屏蔽电缆3相互连接，三向振动加速度传感器1获得随时间连续变化的时域信号，通过屏蔽电缆3传输给数据处理与转换装置4，数据处理与转换装置4将接收来的信号利用滤波器滤波后，采集有用数据，并将时域信号转换成无线信号发送给主机设备5。在实际应用中，也可通过无线信号的方式实现三向振动加速度传感器1与数据处理与转换装置4之间的信号传输。
主机设备5与数据处理与转换装置4之间可进行无线信号传输，采用现有的任何一种信号传输方式均可，如USB接口、WIFI、蓝牙、线外等等，本发明不做限制，同时也是现有技术，在此不做表述。主机设备5可为带显示屏6的便携式的设备，也可为嵌入到列车上主控制室的终端设备，接收无线信号，并将无线信号再一次进行转换成时域信号，主机设备5中具有计算模块，将最后的时域信号按照预定的转向识别算法，进行转向检测与识别，并在显示屏6中显示出来。
每个三向振动加速度会传感器1配备一个数据处理与转换装置4，每个主机设备5可同时接收多个数据处理与转换装置4传输来的信号，并同时进行相应的处理与计算，将最终的识别结果以预定的方式在显示屏6中显示出来，同时，主机设备5具备存储及导出功能，将每次的识别结果以及其他配套信息，以预定的方式进行存储，根据需要，定期导出相关数据。导出功能可通过主机设备5上的USB口或WIFI等方式实现。根据每列车车厢数量的不同以及主机设备6可接收的信号量的不同，确定每列车需具备的主机设备5的数量。一般来说，每列车配备一个主机设备5即可满足需要。主机设备5还具备参数调整功能，随时根据现场情行，在允许的情况下，对已设定的参数进行合理的调整。
本发明还提供了一种利用前述的装置进行微小转角情况下电机转向检测与识别方法，如图2所示，该方法包括以下步骤，
A,将加速度传感器放置于电机联轴节2上，就近放置数据处理与转换装置4，启动主机设备5，加速度传感器、数据处理与转换装置4进入工作状态；
本发明中，加速度传感器采用三向振动加速度传感器1，利用三向振动加速度传感器1自身的磁性，吸附在电机联轴节2的上方，信号强，效果好，放置稳定。在实际应用中，可根据需要选择相应的加速度传感器，可实现相应功能的加速度传感器均可，在此不做限制。如所选用的加速度传感器不具备磁性，可通过附加磁石或其他手段放置并固定在电机联轴节2的正上方，固定方式及安放位置可任意选择，在电机做微小转动时不会滑落即可。
B，启动试验，在列车制动状态下，给列车加载较小的牵引力，此步骤为常规实验手段；
C，加速度传感器将采集到的随时间连续变化的时域信号传输给就近的数据处理与转换装置4；
D，数据处理与转换装置4将收到的信号转换成无线信号发送给主机设备5；
为确保信号准确，数据处理与转换装置4在收到加速度传感器传输来的时域信号后，首先利用滤波器对信号进滤波操作，去除无用信号与干扰信号，采样后再将信号转换后传送给主机设备5。
E，主机设备5对收到的无线信号进行处理，利用转向识别算法，获得转向信息，并显示、存储相关信息，进行人机交互。
人机交互的方式很多，在本发明中，主机设备5具备显示屏6，如前文中对装置的描述，主机设备5具有显示屏6，可将需要的内容在显示屏6上显示出来，同时，信息可进行存储及导出功能，供定期排查用。
在此步骤中，主机设备5将收到的无线信号转换成时域信号，再利用转向识别算法，获得转向信息。
本发明提代的转向识别算法包括，
1)根据设定阈值大小，截取各电机加速度有效信号；
2)对截取信号进行滤波；
3)对滤波后信号进行拟合，；
4)对拟合后信号进行一次和二次微分；
5)根据一次和二次微分结果可判断电机左转还是右转；
6)根据试验开始时刻记录的司机操作手柄“向前”还是“向后”位置信息，结合电机左、右转信息即可检测与识别电机正确的转向(列车向前和向后运行时同一电机转向相反)。
需要注意的是，在对滤波后信号进行拟合时，以方差最小为目标进行拟合。
综上所述，本发明提供的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置与方法，能够辅助调试人员快速、准确地确定电机转向。调试时，工作人员只需要将三向振动传感器吸附与电机联轴节上，就近放置数据处理与转换装置，在启动试验配合下，即可准确确定电机转向，无需调试人员贴近、仔细观察。同时，该装置还可以自动记录检测结果、测试时间等相关信息。一方面可以降低调试人员工作强度，提高判断准确性，另一方面又能够有效提高工作效率。
如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，其特征在于，所述装置包括加速度传感器，数据处理与转换装置及主机设备，其中，
加速度传感器，放置在电机联轴节上，在启动实验配合下，检测电机的加速度信号，并将信号传输给数据处理与转换装置；
数据处理与转换装置，接收加速度传感器收集的信号，并进行转换，以无线的方式向主机设备发送；
主机设备，接收无线信号，进行数据的转向识别、存储、显示，并实现人机交互功能，完成有关参数的设置。
2.如权利要求1所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，其特征在于：所述加速度传感器采用三向振动加速度传感器。
3.如权利要求1所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，其特征在于：所述加速度传感器与所述数据与转换装置采用屏蔽电缆连接。
4.如权利要求1所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别装置，其特征在于：每个所述加速度传感器配一个所述数据处理与转换装置，所述主机设备可接收多个数据处理与转换装置的信号并进行相应的处理。
5.一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，
A,将加速度传感器放置于电机联轴节上，就近放置数据处理与转换装置，启动主机设备；
B，启动试验，在列车制动状态下，给列车加载较小的牵引力；
C，加速度传感器将采集到的信号传输给就近的数据处理与转换装置；
D，数据处理与转换装置将收到的信号转换成无线信号发送给主机设备；
E，主机设备对收到的无线信号进行处理，利用转向识别算法，获得转向信息，并显示、存储相关信息，进行人机交互。
6.如权利要求5所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于：所述加速度传感器为三向振动加速度传感器，收集电机的时域加速度度信号并传输给所述的数据处理与转换装置。
7.如权利要求5所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于：所述步骤D中，数据处理与转换装置将加速度信号进行滤波、采样后再转换成无线信号发送给主机设备。
8.如权利要求5所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于：所述步骤E中，主机设备将收到的无线信号转换成时域信号，再利用转向识别算法，获得转向信息。
9.如权利要求5至8任一项所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于，所述转向识别算法包括，
1)根据设定阈值大小，截取各电机加速度有效信号；
2)对截取信号进行滤波；
3)对滤波后信号进行拟合；
4)对拟合后信号进行一次和二次微分；
5)根据一次和二次微分结果可判断电机左转还是右转；
6)根据试验开始时刻记录的司机操作手柄的位置信息，结合电机左、右转信息即可检测与识别电机正确的转向。
10.如权利要求9所述的一种微小转角情况下电机转向检测与识别方法，其特征在于：对滤波后信号进行拟合时，以方差最小为目标进行拟合。
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