CN112504717A - 一种运动装置的动静态特性识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运动装置的动静态特性识别装置，包括内置部件与外置部件两部分。所述内置部件主要负责输入信号的采集、调理与传送，包括采集模块、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块、直通转换模块和信号传送模块；所述外置部件主要负责输出信号的采集、信号的接收和处理，包括多传感器模块、信号接收模块和处理模块。本装置可在不影响和不破坏原有传输特性情况下，实时采集多个运动装置的动静态响应，可实现一组多维运动装置或多个运动装置在单输入信号或多输入信号下的多传感器信号的处理，并识别多个运动装置在不同工况下的动静态特性，从而揭示运动装置的机电动静态特性及不同运动装置间的差异。

Description

一种运动装置的动静态特性识别装置
技术领域
本发明涉及运动装置的动静态特性研究领域，具体涉及研究单输入或多输入信号下的运动装置的多动静态特性识别装置。
背景技术
系统的动静态特性是指系统在动静态过程中所表现出的性质、特点及功能情况。研究机构动静态特性对机构质量与性能的提高至关重要，但实际过程中，对于机构的特性研究，常利用典型输入信号，即单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位脉冲函数以及正弦函数等，来研究机构的动态性能，实际控制系统中机构与各组成环节的输入信号是随机的，无法用典型输入信号代替实际输入信号去研究机构的动静态特性，因此，迫切需要一种可以能够实时采集并处理多个运动装置的多种动静态特性的装置，实现多个运动装置的多种动静态特性识别以及不同运动装置间的差异化辨别。
专利名称为固定结合面单位面积动态特性识别实验装置(申请号：201020598802.4)，公开了固定结合面单位面积动态特性识别实验装置，包括基座、实验底块、实验垫片、实验连接块、驱动执行块等，实现了小面积完全接触的实验平台。虽然该平台可通过固定结合面单位面积实现动态特性识别，但是针对不同运动装置的动态特性，该装置适应性不广，且只能实现某一类的动态特性识别，适用度不高。
专利名称为一种滚动导轨结合面动态特性参数识别系统(申请号：201020551291.0)，公开了一种滚动导轨结合面动态特性参数识别系统，双导轨连接板对称式结构，法向加压装置以及切向加压装置避免刚性接触，实现了不同预压力状态的法向与切向动态参数的识别。该专利可以实现对于不同压力状态的动态参数识别，但是识别对象只针对于滚动导轨的压力特性，对于多运动装置或者多动态特性的研究还需要进一步完善。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种运动装置的动静态特性识别装置，体积小且易于安装在输入信号的连接线上，可以实现在不影响和不破坏原有传输特性情况下，实时采集一组多维运动装置或多个运动装置的输入信号和多传感器信号，实时处理并识别多个运动装置的多种动静态特性，从而揭示运动装置的机电动静态特性及不同运动装置间的差异，便于针对运动装置进行性能迭代优化和机构一致性检验等工作。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种运动装置的动静态特性识别装置，包括外置部件和和至少一以上的内置部件；每个内置部件包括采集模块、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块、直通转换模块和信号传送模块；
每个采集模块的输入端与所识别的运动装置输入信号的连接线一一对应连接，用于采集输入信号；
每个内置部件中，所述每个采集模块的输出端、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块依次连接；所述的直通转换模块前向与调制模块和A/D转换模块连接，后向与信号传送模块连接。
所述外置部件包括信号接收模块、处理模块和若干个多传感器模块；每个信号传送模块的输出端与所述信号接收模块的输入端连接；所述若干个多传感器模块分别与所识别的运动装置的输出端一一对应连接，用于测量运动装置在单输入或多输入信号下的多种动静态特征量，并将测量值传输至所述信号接收模块，所述信号接收模块的输出端与处理模块连接。
优选的，所述采集模块内部有电源负责供电。
优选的，所述直通转换模块经过所述调制模块调制后的模拟信号输送到所述信号传送模块进行信号传送。
优选的，所述直通转换模块经过所述A/D转换模块转换后的数字信号输送到所述的信号传送模块进行信号传送。
优选的，所述信号传送模块采用有线或无线通信的方式将信号传送至所述的信号接收模块。
优选的，所述多传感器模块包括位移、速度、加速度、声发射、声接收、压力、光波、图像、电容、电感、电压、电流、温度、湿度、电导传感器，但不局限于所述传感器类别。
优选的，所述信号接收模块内部有信号接收设备，能够同时接收多个运动装置的输入信号和多传感器信号，并将信号传输至所述的处理模块。
优选的，所述处理模块能够处理在单输入或多输入信号下的单一运动装置的多传感器信号，识别单一运动装置在不同工况下的多种动静态特性。
优选的，所述处理模块能够能处理在单输入或多输入信号下的一组多维运动装置或多个运动装置的多传感器信号，识别多个运动装置在不同工况下的动静态特性。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1.体积小且易于安装在输入信号的连接线上，同时方便拆卸；
2.可以实现在不影响和不破坏原有传输特性情况下，实时采集多个运动装置的输入信号与输出信号，并以有线或无线通信方式进行信号间的通信。
3.多传感器模块可以测量运动装置的多种特征响应，处理模块可以完成在单输入或多输入信号下的一组多维运动装置或多个运动装置的多种动静态特性识别，揭示运动装置的机电动静态特性及不同运动装置间的差异，便于针对运动装置进行性能迭代优化和机构一致性检验等工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的整体模块流程图；
图中：1-内置部件，2-外置部件。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
需要说明的是，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一种运动装置的动静态特性识别装置，包括外置部件2和若干个内置部件1；所述内置部件1主要负责输入信号的采集、调理与传输；所述外置部件2负责输出信号的采集、信号的接收和后续处理。
每个内置部件包括采集模块、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块、直通转换模块和信号传送模块；
每个采集模块的输入端与所识别的运动装置输入信号的连接线一一对应连接，用于采集输入信号；
每个内置部件中，所述每个采集模块的输出端、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块依次连接；所述的直通转换模块前向与调制模块和A/D转换模块连接，后向与信号传送模块连接。
所述采集模块用于采集输入信号，并且采集模块内部有电源负责供电，无需外部供电，因此避免了因内置部件的电路影响原有的传输特性；
需要说明的是，内置部件1安装在输入信号传输的连接线上，可在不影响和不破坏原有的传输特性情况下，采集运动装置的输入信号。
一实施例中，所述隔离模块采用美控中国MIK-402E，用于把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果；所述调制模块采用ADI AD698APZ，用于将隔离信号进行放大并进行线性补偿变换成适合传输的信号，提高传输性能；所述采样保持模块采用ADIAD585SQ/883B，用于调制信号的快速采样并保持采样值在A/D转换的时间内不变，保证转换的精度；A/D转换模块采用TI ADS1258IRTCR，用于将模拟信号转换为数字信号。
一实施例中，所述直通转换模块采用OMEGA iDRX-RTD，可将经过所述调制模块调制后的模拟信号输送到所述的信号传送模块进行信号传送，或者将经过所述的A/D转换模块转换后的数字信号输送到所述的信号传送模块进行信号传送；所述信号传送模块采用F05R或有线USB连接进行无线或有线通信将信号传送至所述的信号接受模块。
所述外置部件包括信号接收模块、处理模块和若干个多传感器模块；每个信号传送模块的输出端与所述信号接收模块的输入端连接；所述若干个多传感器模块分别与所识别的运动装置的输出端一一对应连接，用于测量运动装置在单输入或多输入信号下的多种动静态特征量，并将测量值传输至所述信号接收模块，所述信号接收模块的输出端与处理模块连接。
一实施例中，所述多传感器模块采用位移传感器OMEGA LD320、速度传感器TEDSD25、加速度传感器MMF KS76C、压力传感器INELTA FT10、温度传感器OMEGA TJ36-CAXL等，但实际组成不局限于上面所述的传感器类别。所述多传感器模块用于测量运动装置在单输入或多输入信号下的多种动静态特征量，并将测量值传输至所述的信号接收模块。
一实施例中，所述信号接收模块采用LMS SCADAS Mobile数据采集设备，可同时接收多个运动装置的输入信号和多传感器信号，并将信号传输至所述的处理模块。
一实施例中，所述处理模块采用Siemens LMS Test.Lab软件模块，可处理在单输入或多输入信号下的单一运动装置的多传感器信号，识别单一运动装置在不同工况下的多种动静态特性；也可同时处理在单输入或多输入信号下的一组多维运动装置或多个运动装置的多传感器信号，识别多个运动装置在不同工况下的动静态特性，从而揭示运动装置的机电动静态特性及不同运动装置间的差异。
一实施例中，运动装置为数控加工机床的工作台，内置部件安装在信号输入连接线上，当输入一条或多条加工指令，采集模块无损采集输入信号，工作台正常加工移动，多传感器模块的速度传感器TE DSD25、加速度传感器MMF KS76C负责采集工作台移动的速度、加速度，信号接收模块的LMS SCADAS Mobile数据采集设备接收工作台的输入信号和速度、加速度响应，处理模块的Siemens LMS Test.Lab软件处理在单输入或多输入指令下工作台正常加工过程中的速度、加速度特性。
一实施例中，所述运动装置为同一批次生产的多个同类型加工机床，对多个加工机床输入同种激励信号，采集模块负责采集多个加工机床的输入信号，多传感器模块的加速度传感器MMF KS76C、温度传感器OMEGA TJ36-CAXL负责采集多个加工机床的振动、温度等响应，处理模块的Siemens LMS Test.Lab软件可同时处理同一激励信号下的多个加工机床的振动、温度等信号，识别多个加工机床的振动、温度等动静态特性，进行同类型加工机床的差异化辨别，完成同类型加工机床的出厂一致性检验。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：包括外置部件和至少一以上的内置部件；每个内置部件包括采集模块、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块、直通转换模块和信号传送模块；
每个采集模块的输入端与所识别的运动装置输入信号的连接线一一对应连接，用于采集输入信号；
每个内置部件中，所述每个采集模块的输出端、隔离模块、调制模块、采样保持模块、A/D转换模块依次连接；所述的直通转换模块前向与调制模块和A/D转换模块连接，后向与信号传送模块连接。
所述外置部件包括信号接收模块、处理模块和若干个多传感器模块；每个信号传送模块的输出端与所述信号接收模块的输入端连接；所述若干个多传感器模块分别与所识别的运动装置的输出端一一对应连接，用于测量运动装置在单输入或多输入信号下的多种动静态特征量，并将测量值传输至所述信号接收模块，所述信号接收模块的输出端与处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述采集模块内部有电源负责供电。
3.根据权利要求2所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述直通转换模块经过所述调制模块调制后的模拟信号输送到所述信号传送模块进行信号传送。
4.根据权利要求2所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述直通转换模块经过所述A/D转换模块转换后的数字信号输送到所述的信号传送模块进行信号传送。
5.根据权利要求4所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述信号传送模块采用有线或无线通信的方式将信号传送至所述的信号接收模块。
6.根据权利要求5所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述多传感器模块包括位移、速度、加速度、声发射、声接收、压力、光波、图像、电容、电感、电压、电流、温度、湿度、电导传感器，但不局限于所述传感器类别。
7.根据权利要求6所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述信号接收模块内部有信号接收设备，能够同时接收多个运动装置的输入信号和多传感器信号，并将信号传输至所述的处理模块。
8.根据权利要求6所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述处理模块能够处理在单输入或多输入信号下的单一运动装置的多传感器信号，识别单一运动装置在不同工况下的多种动静态特性。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述处理模块能够能处理在单输入或多输入信号下的一组多维运动装置或多个运动装置的多传感器信号，识别多个运动装置在不同工况下的动静态特性。
10.根据权利要求9任一项所述的一种运动装置的动静态特性识别装置，其特征在于：所述A/D转换模块采用TI ADS1258IRTCR，用于将模拟信号转换为数字信号。
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