CN108918129A - 一种对旋转设备实施监控的智能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对旋转设备实施监控的智能装置,利用第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器以及第四激光位移传感器检测旋转机械轴的振动信号,且使用图像采集装置采集旋转机械轴和轴承连接处的图像信息,以此判断旋转机械轴和轴承之间是否发生松动,提高了检测的准确性,避免发生误判,其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像平滑处理,可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息,可提高对旋转机械轴和轴承连接处的图像信息的辨识精度,有效地减少误判情况发生。

Description

一种对旋转设备实施监控的智能装置
技术领域
本发明涉及旋转设备测试领域,尤其涉及一种对旋转设备实施监控的智能装置。
背景技术
旋转机械是电力、石油化工、冶金、机械、航空以及军事领域的关键设备。大型、高速、复杂是旋转机械的发展方向,旋转机械大多属于动力设备,长期处于高速运转状态,保证这类设备的正常运行是非常重要的,由于各种因素,如温度、湿度、摩擦等都会对旋转机械产生不同程度的影响,从而出现各种故障,影响机器的功能。
主轴是旋转机械重要的旋转部件,随着机械的运转,主轴会产生振动,对其振动进行检测时旋转机械运行状态检测的可靠手段,主轴的振动信号中蕴含了判断各类运行状态的信息,当主轴的振动过大时,容易造成主轴和轴承之间的间隙变大,从而发生松动。目前,对于旋转机械振动信号的检测装置,仅仅使用振动传感器对振动信号进行采集,无法准确获知振动信号,进而无法判断主轴和轴承之间是否发生松动。
发明内容
因此,为了解决上述问题,本发明提供一种对旋转设备实施监控的智能装置,利用第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、第四激光位移传感器、图像采集装置、中央处理器、图像处理装置、报警装置、通讯装置以及信号处理电路对旋转设备的故障进行诊断,并通过通信装置将检测结果传输至远程监测端,并对故障进行报警。
根据本发明的一种对旋转设备实施监控的智能装置,其包括驱动电机、旋转机械轴、测试负载、轴承、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、第四激光位移传感器、图像采集装置、中央处理器、图像处理装置、报警装置、通讯装置以及信号处理电路;
其中,图像采集装置设置在驱动电机侧轴承和旋转机械轴连接处,第一激光位移传感器位于驱动电机侧的旋转机械轴的上方,第三激光位移传感器位于测试负载侧的旋转机械轴的上方,第二激光位移传感器位于驱动电机侧的旋转机械轴的下方,第四激光位移传感器位于测试负载侧的旋转机械轴的下方,第一激光位移传感器和第二激光位移传感器相对设置,第三激光位移传感器和第四激光位移传感器相对设置;
图像采集装置和图像处理装置连接,第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器以及第四激光位移传感器均与信号处理电路连接,信号处理电路与图像处理装置均与中央处理器连接,报警装置与通讯装置均与中央处理器连接。
优选的,第一激光位移传感器获取所述旋转机械轴的第一位移S1,第二激光位移传感器获取旋转机械轴的第二位移S2、第三激光位移传感器(7)获取旋转机械轴(2)的第三位移S3、第四激光位移传感器(8)获取旋转机械轴(2)的第三位移S4。
优选的,当时,中央处理器控制报警装置进行报警,其中,S0为预设位移偏离值。
优选的,图像采集装置用于采集驱动电机侧轴承和旋转机械轴连接处的图像信息。
优选的,图像处理装置对图像采集装置采集的图像进行图像平滑处理。
优选的,将图像采集装置传输至图像处理装置的图像定义为二维函数f(x,y) ,其中x、y是空间坐标,对图像f(x,y)进行图像平滑处理,图像平滑后的图像二维函数为p(x,y),其中,
,g(x,y) 为平滑函数,﹡为卷积符号,为自定义可调常数,平滑的作用是通过来控制的。
优选的,报警装置为声光报警装置。
优选的,通讯装置用于将图像处理装置对图像采集装置采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息传输至远程监测端。
优选的,根据图像处理装置对图像采集装置采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息判断旋转机械轴与轴承之间是否发生松动。
优选的,第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器以及第四激光位移传感器将采集的位移信号转换为电压信号,并将电压信号传输至信号处理电路,信号处理电路包括电阻R1-R8,电容C1-C3以及集成运放A1-A2;
其中,电容C1的一端与第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器以及第四激光位移传感器的输出端连接,电容C1的另一端与电阻R2的一端连接,电容C1的另一端还与电阻R3的一端连接,电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R2的另一端还与电阻R1的一端连接,电阻R1的一端还与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R1的另一端接地,电阻R4的一端与集成运放A1的同相输入端连接,电阻R4的另一端接地,电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接,电阻R3的另一端还与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与电容C2的一端连接,电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接,电容C2的另一端接地,电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接,电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接,电阻R8的另一端接地。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明提供的一种对旋转设备实施监控的智能装置,利用第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器以及第四激光位移传感器检测旋转机械轴的振动信号,且使用图像采集装置采集旋转机械轴和轴承连接处的图像信息,以此判断旋转机械轴和轴承之间是否发生松动,提高了检测的准确性,避免发生误判;
(2)本发明提供的对旋转设备实施监控的智能装置,其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像平滑处理,可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息,可提高对旋转机械轴和轴承连接处的图像信息的辨识精度,有效地减少误判情况发生。
附图说明
图1为本发明的一种对旋转设备实施监控的智能装置的结构图;
图2为本发明的一种对旋转设备实施监控的智能装置的示意图;
图3为本发明的信号处理电路的示意图。
附图标记
1-驱动电机;2-旋转机械轴;3-测试负载;4-轴承;5-第一激光位移传感器;6-第二激光位移传感器;7-第三激光位移传感器;8-第四激光位移传感器;9-图像采集装置;10-中央处理器;11-图像处理装置;12-报警装置;13-通讯装置;14-信号处理电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的对旋转设备实施监控的智能装置进行详细说明。
如图1所示,本发明提供的对旋转设备实施监控的智能装置包括驱动电机(1)、旋转机械轴(2)、测试负载(3)、轴承(4)、第一激光位移传感器(5)、第二激光位移传感器(6)、第三激光位移传感器(7)、第四激光位移传感器(8)、图像采集装置(9)、中央处理器(10)、图像处理装置(11)、报警装置(12)、通讯装置(13)以及信号处理电路(14);
其中,图像采集装置(9)设置在驱动电机(1)侧轴承(4)和旋转机械轴(2)连接处,第一激光位移传感器(5)位于驱动电机(1)侧的旋转机械轴(2)的上方,第三激光位移传感器(7)位于测试负载(3)侧的旋转机械轴(2)的上方,第二激光位移传感器(6)位于驱动电机(1)侧的旋转机械轴(2)的下方,第四激光位移传感器(8)位于测试负载(3)侧的旋转机械轴(2)的下方,第一激光位移传感器(5)和第二激光位移传感器(6)相对设置,第三激光位移传感器(7)和第四激光位移传感器(8)相对设置;
如图2所示,图像采集装置(9)和图像处理装置(11)连接,第一激光位移传感器(5)、第二激光位移传感器(6)、第三激光位移传感器(7)以及第四激光位移传感器(8)均与信号处理电路(14)连接,信号处理电路(14)与图像处理装置(11)均与中央处理器(10)连接,报警装置(12)与通讯装置(13)均与中央处理器(10)连接。
具体地,第一激光位移传感器(5)获取旋转机械轴(2)的第一位移S1,第二激光位移传感器(6)获取旋转机械轴(2)的第二位移S2、第三激光位移传感器(7)获取旋转机械轴(2)的第三位移S3、第四激光位移传感器(8)获取旋转机械轴(2)的第三位移S4。
具体地,当时,中央处理器(10)控制报警装置(12)进行报警,其中,S0为预设位移偏离值。
具体地,图像采集装置(9)用于采集驱动电机(1)侧轴承(4)和旋转机械轴(2)连接处的图像信息。
具体地,图像处理装置(11)对图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理。
具体地,将图像采集装置(9)传输至图像处理装置(11)的图像定义为二维函数f(x,y) ,其中x、y是空间坐标,对图像f(x,y)进行图像平滑处理,图像平滑后的图像二维函数为p(x,y),其中,
,g(x,y) 为平滑函数,﹡为卷积符号,为自定义可调常数,平滑的作用是通过来控制的。
具体地,报警装置(12)为声光报警装置。
具体地,通讯装置(13)用于将图像处理装置(11)对图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息传输至远程监测端。
具体地,根据图像处理装置(11)对图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息判断旋转机械轴(2)与轴承(4)之间是否发生松动。
具体地,第一激光位移传感器(5)、第二激光位移传感器(6)、第三激光位移传感器(7)以及第四激光位移传感器(8)将采集的位移信号转换为电压信号,并将电压信号传输至信号处理电路(14),信号处理电路(14)包括电阻R1-R8,电容C1-C3以及集成运放A1-A2;
如图3所示,电容C1的一端与第一激光位移传感器(5)、第二激光位移传感器(6)、第三激光位移传感器(7)以及第四激光位移传感器(8)的输出端连接,电容C1的另一端与电阻R2的一端连接,电容C1的另一端还与电阻R3的一端连接,电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R2的另一端还与电阻R1的一端连接,电阻R1的一端还与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R1的另一端接地,电阻R4的一端与集成运放A1的同相输入端连接,电阻R4的另一端接地,电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接,电阻R3的另一端还与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与电容C2的一端连接,电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接,电容C2的另一端接地,电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接,电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接,电阻R8的另一端接地。
上述实施方式中,电阻R1的阻值为2KΩ,电阻R2的阻值为12KΩ,电阻R3的阻值为15KΩ,电阻R4的阻值为4KΩ,电阻R5的阻值为16KΩ,电阻R6的阻值为10KΩ,电阻R7的阻值为15KΩ,电阻R8的阻值为15KΩ,电容C1的电容值为1μF,电容C2的电容值为0.1μF,电容C3的电容值为0.1μF。
由于激光位移传感器采集的信号为微弱的电压信号,因而信号处理电路通过电阻R1-R4以及集成运放A1对激光位移传感器输出的电压进行放大处理,然后再使用电阻R5-R8,电容C2-C3以及集成运放A2对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理,从而提高了位移检测的精度。
具体地,通讯装置(13)包括一无线通信模块。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述智能装置包括驱动电机(1)、旋转机械轴(2)、测试负载(3)、轴承(4)、第一激光位移传感器(5)、第二激光位移传感器(6)、第三激光位移传感器(7)、第四激光位移传感器(8)、图像采集装置(9)、中央处理器(10)、图像处理装置(11)、报警装置(12)、通讯装置(13)以及信号处理电路(14);
其中,所述图像采集装置(9)设置在所述驱动电机(1)侧轴承(4)和所述旋转机械轴(2)连接处,所述第一激光位移传感器(5)位于所述驱动电机(1)侧的旋转机械轴(2)的上方,所述第三激光位移传感器(7)位于所述测试负载(3)侧的旋转机械轴(2)的上方,所述第二激光位移传感器(6)位于所述驱动电机(1)侧的旋转机械轴(2)的下方,所述第四激光位移传感器(8)位于所述测试负载(3)侧的旋转机械轴(2)的下方,所述第一激光位移传感器(5)和所述第二激光位移传感器(6)相对设置,所述第三激光位移传感器(7)和所述第四激光位移传感器(8)相对设置;
所述图像采集装置(9)和所述图像处理装置(11)连接,所述第一激光位移传感器(5)、所述第二激光位移传感器(6)、所述第三激光位移传感器(7)以及所述第四激光位移传感器(8)均与所述信号处理电路(14)连接,所述信号处理电路(14)和所述图像处理装置(11)均与所述中央处理器(10)连接,所述报警装置(12)与所述通讯装置(13)均与所述中央处理器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述第一激光位移传感器(5)获取所述旋转机械轴(2)的第一位移S1,所述第二激光位移传感器(6)获取所述旋转机械轴(2)的第二位移S2、所述第三激光位移传感器(7)获取所述旋转机械轴(2)的第三位移S3、所述第四激光位移传感器(8)获取所述旋转机械轴(2)的第三位移S4。
3.根据权利要求2所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,当时,所述中央处理器(10)控制所述报警装置(12)进行报警,其中,S0为预设位移偏离值。
4.根据权利要求1所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述图像采集装置(9)用于采集所述驱动电机(1)侧轴承(4)和所述旋转机械轴(2)连接处的图像信息。
5.根据权利要求4所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述图像处理装置(11)对所述图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理。
6.根据权利要求5所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,将所述图像采集装置(9)传输至所述图像处理装置(11)的图像定义为二维函数f(x,y) ,其中x、y是空间坐标,对图像f(x,y)进行图像平滑处理,图像平滑后的图像二维函数为p(x,y),其中,
,g(x,y) 为平滑函数,﹡为卷积符号,为自定义可调常数,平滑的作用是通过来控制的。
7.根据权利要求3所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述报警装置(12)为声光报警装置。
8.根据权利要求5所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述通讯装置(13)用于将所述图像处理装置(11)对所述图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息传输至远程监测端。
9.根据权利要求5所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,根据所述图像处理装置(11)对所述图像采集装置(9)采集的图像进行图像平滑处理后的图像信息判断所述旋转机械轴(2)与轴承(4)之间是否发生松动。
10.根据权利要求1所述的对旋转设备实施监控的智能装置,其特征在于,所述第一激光位移传感器(5)、所述第二激光位移传感器(6)、所述第三激光位移传感器(7)以及所述第四激光位移传感器(8)将采集的位移信号转换为电压信号,并将电压信号传输至所述信号处理电路(14),所述信号处理电路(14)包括电阻R1-R8,电容C1-C3以及集成运放A1-A2;
其中,电容C1的一端与所述第一激光位移传感器(5)、所述第二激光位移传感器(6)、所述第三激光位移传感器(7)以及所述第四激光位移传感器(8)的输出端连接,电容C1的另一端与电阻R2的一端连接,电容C1的另一端还与电阻R3的一端连接,电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R2的另一端还与电阻R1的一端连接,电阻R1的一端还与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R1的另一端接地,电阻R4的一端与集成运放A1的同相输入端连接,电阻R4的另一端接地,电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接,电阻R3的另一端还与电阻R5的一端连接,电阻R5的另一端与电容C2的一端连接,电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接,电容C2的另一端接地,电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接,电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接,电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接,电阻R8的另一端接地。
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