CN113671868A - 保护器智能集成传感检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保护器智能检测技术领域，具体涉及保护器智能集成传感检测系统，包括：PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块、通信模块以及供电模块；本发明能将传统的人工操作检测转变为智能化机械检测，更具科学性、准确性；其检测设备操作简便，能快速对攀岩保护器产品进行质量检测，大大提高了生产效率，弥补了市场上缺乏攀岩保护器检测设备的空白，适用于规模化企业使用。

Description

保护器智能集成传感检测系统
技术领域
本发明涉及攀岩保护器智能检测技术领域，具体涉及保护器智能集成传感检测系统及其移动交互设备。
背景技术
攀岩是一项在天然岩壁或人工岩壁上进行的向上攀爬的运动项目，通常被归类为极限运动。攀岩运动要求人们在各种高度及不同角度的岩壁上，连续完成转身、引体向上、腾挪甚至跳跃等惊险动作，集健身、娱乐、竞技于一身，被称为“峭壁上的芭蕾”。攀岩运动具有增加身体的柔韧性、增加平衡感、锻炼判断能力、提高人的观察能力、专注力、减肥塑型等诸多有益好处，越来越受到大众的喜爱，室内攀岩项目也营运而生。
在攀岩过程中需要给攀岩者提供保护，在世界范围内攀岩保护一般是雇佣保护人，保护工作枯燥、费力、精神集中要求高，因此在攀岩设备中很必要配备保护器，当主绳通过保护器时，保护器增加摩擦力，使得主绳的制动端只需较小的握力即可控制受力端的较大重量，从而达到省力，缓降，保护的目的；然而目前很多厂家在生产完攀岩保护器后进行质量检测，均都是人工进行检测，效率低，准确性低，不利于企业规模化发展。
发明内容
本发明针对背景技术所提出的问题，设计了保护器智能集成传感检测系统及其移动交互设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
保护器智能集成传感检测系统，包括：PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块、通信模块以及供电模块；
所述PC工控主机用于进行人机交互，负责完成检测参数的设定、检测的启停控制、检测过程的实时监控、检测结果的保存与显示；
所述多传感集成检测模块包括用于测量攀岩保护器拉力重量的应变式测力传感器、用于测量拉力盘外壁绳索转动圈数的光电传感器以及用于监测拉力带使用寿命的光纤光栅传感器；
所述MCU处理器用于驱动多传感集成检测模块，采集各个传感器数据，对数据进行快速处理，通过通信网络将数据发送给PC工控主机，同时接受来自PC工控主机的信号，做出相应的操作指令；
所述系统软件模块包括上位机软件和下位机软件，所述上位机软件用于实现人机交互、检测参数设置以及检测流程控制，下位机软件用于接收上位机的指令，完成对系统各部分硬件的实时控制，并实时采集系统中参数和变量；
所述动力模块包括用于系统对攀岩保护器进行测试的拉力盘和伺服电机；
所述通信模块用于实现PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块以及动力模块之间的通信；
所述供电模块用于对PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块以及通信模块进行供电，并且所述供电模块与工业电力系统电性连接。
作为上述方案的进一步改进，所述PC工控主机外接有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘，所述真彩LCD液晶显示屏用于显示检测参数的设定以及检测结果的获取，所述输入键盘用于设定检测参数。
作为上述方案的进一步改进，所述应变式测力传感器是基于应变片的受力变形，从而使其电阻随之发生变化，再通过测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化；
所述光电传感器基于半导体横向光电效应，持续不断的对传感器探测面上捕获的信号移动进行检测，将信号源安装在拉力盘的外转动盘上，该探测面与信号源活动区域相正对，所述光电传感器获取的拉力盘转动圈数即代表绳索转动圈数；
所述光纤光栅传感器与拉力带耦合在一起，通过光纤光栅监测到敏感部的应变计算拉力带索力，并且由索力推算拉力带的使用寿命。
作为上述方案的进一步改进，所述应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器得到信号数据核验，信号数据核验包括两条线路，第一条线路是依次通过信号放大器、信号整流器、滤波器及信号比较器，第二条线路是依次通过激励信号检测器、信号整流器、滤波器、三角波发生器及信号比较器。
作为上述方案的进一步改进，所述MCU处理器的外部接入有外围设备，所述外围设备包括有串行FLASH、URAT接口、SD卡接口、输入键盘接口、LCD液晶显示屏接口、JTAG调试接口以及通用I/O 接口。
作为上述方案的进一步改进，所述上位机软件的程序流程包括以下步骤：
a、对已设定的参数进行检测，将其与正确的配置参数做比较，合格后进入下一项检测，否则退回调试部门；
b、进行数显精度检测，将信号源升到对应检测所需的信号，等待信号源工作稳定后，读出对应保护器的显示值，计算误差进行判断；
c、进行系统自身保护功能检测，防止出现过载、断相、接地以及其它异常问题；
d、软件将测试数据和结果存入系统服务器数据库中，利用存储过程来实现数据库的操作，并且方便操作人员的查阅及调取。
保护器智能集成传感检测系统的检测设备，包括底架、竖架及工控主机支架，所述竖架、所述工控主机支架均焊接于与所述底架的上端面，所述底架的上端面还通过螺丝固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端通过减速机与拉力盘相安装；
所述竖架的顶端一体化成型有横架，所述横架的底端安装有吊钩，所述吊钩的底端挂接有攀岩保护器；
所述工控主机支架的顶端固定有PC工控主机，所述PC工控主机的前表面设置有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘。
作为上述方案的进一步改进，所述拉力盘包括前挡盘、后挡盘及卷筒，所述前挡盘、后挡盘分别焊接于所述卷筒的前、后来两端，所述卷筒的外壁卷绕有拉力带，且所述拉力带的一端固定于卷筒的内部。
作为上述方案的进一步改进，所述伺服电机经过减速机降速后输出的0-500rmp/min，所述吊钩承载的拉力为10-1000Kg。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在系统内部集成应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器，即可检测攀岩保护器的拉力重量、拉力带整体的使用寿命以及卷绕圈数，再通过MCU处理器进一步把测试数值体现在PC工控主机，PC工控主机外接有真彩LCD液晶显示屏，真彩LCD液晶显示屏能实时显示并储存检测值，将传统的人工操作检测转变为智能化机械检测，更具科学性、准确性。
2、本发明对于集成传感器获取的信号数据进行核验包括两条线路，第一条线路是依次通过信号放大器、信号整流器、滤波器及信号比较器，第二条线路是依次通过激励信号检测器、信号整流器、滤波器、三角波发生器及信号比较器，在信号比较的综合分析下，使得本发明攀岩保护器测量数据精度高、响应速度快、稳定性更好,同时具有自动化程度高、智能校验数据的特点。
3、本发明中保护器智能集成传感检测系统的检测设备，操作简便，能快速对攀岩保护器产品进行质量检测，大大提高了生产效率，弥补了市场上缺乏攀岩保护器检测设备的空白，适用于规模化企业使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的总体控制模块示意图；
图2为本发明中MCU处理器的功能框图；
图3为本发明中集成传感器的信号核验原理示意图；
图4为本发明中检测设备的第一视角立体示意图；
图5为本发明中检测设备的第一视角立体示意图;
图6为本发明检测设备中拉力盘与拉力带的安装示意图。
其中，1-底架，2-竖架，3-工控主机支架，4-拉力带，5-伺服电机，6-减速机，7-拉力盘，701-前挡盘，702-后挡盘，703-卷筒，8-横架，9-吊钩，10-攀岩保护器，11-PC工控主机。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合附图1-6对本发明进一步说明。
如图1所示，保护器智能集成传感检测系统，包括：PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块、通信模块以及供电模块；
PC工控主机用于进行人机交互，负责完成检测参数的设定、检测的启停控制、检测过程的实时监控、检测结果的保存与显示，PC工控主机外接有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘，真彩LCD液晶显示屏用于显示检测参数的设定以及检测结果的获取，输入键盘用于设定检测参数；
多传感集成检测模块包括用于测量攀岩保护器拉力重量的应变式测力传感器、用于测量拉力盘外壁绳索转动圈数的光电传感器以及用于监测拉力带使用寿命的光纤光栅传感器；应变式测力传感器是基于应变片的受力变形，从而使其电阻随之发生变化，再通过测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化；光电传感器基于半导体横向光电效应，持续不断的对传感器探测面上捕获的信号移动进行检测，将信号源安装在拉力盘的外转动盘上，该探测面与信号源活动区域相正对，光电传感器获取的拉力盘转动圈数即代表绳索转动圈数；光纤光栅传感器与拉力带耦合在一起，通过光纤光栅监测到敏感部的应变计算拉力带索力，并且由索力推算拉力带的使用寿命。
MCU处理器用于驱动多传感集成检测模块，采集各个传感器数据，对数据进行快速处理，通过通信网络将数据发送给PC工控主机，同时接受来自PC工控主机的信号，做出相应的操作指令；
系统软件模块包括上位机软件和下位机软件，上位机软件用于实现人机交互、检测参数设置以及检测流程控制，下位机软件用于接收上位机的指令，完成对系统各部分硬件的实时控制，并实时采集系统中参数和变量；上位机软件的程序流程包括以下步骤：a、对已设定的参数进行检测，将其与正确的配置参数做比较，合格后进入下一项检测，否则退回调试部门；b、进行数显精度检测，将信号源升到对应检测所需的信号，等待信号源工作稳定后，读出对应保护器的显示值，计算误差进行判断；c、进行系统自身保护功能检测，防止出现过载、断相、接地以及其它异常问题；d、软件将测试数据和结果存入系统服务器数据库中，利用存储过程来实现数据库的操作，并且方便操作人员的查阅及调取。
动力模块包括用于系统对攀岩保护器进行测试的拉力盘和伺服电机；
通信模块用于实现PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块以及动力模块之间的通信；
供电模块用于对PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块以及通信模块进行供电，并且供电模块与工业电力系统电性连接。
其中，如图2所示，MCU处理器的外部接入有外围设备，外围设备包括有串行FLASH、URAT接口、SD卡接口、输入键盘接口、LCD液晶显示屏接口、JTAG调试接口以及通用I/O 接口。
如图3所示，应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器得到信号数据核验，信号数据核验包括两条线路，第一条线路是依次通过信号放大器、信号整流器、滤波器及信号比较器，第二条线路是依次通过激励信号检测器、信号整流器、滤波器、三角波发生器及信号比较器。
如图4和图5所示，保护器智能集成传感检测系统的检测设备，包括底架1、竖架2及工控主机支架3，竖架2、工控主机支架3均焊接于与底架1的上端面，底架1的上端面还通过螺丝固定安装有伺服电机5，伺服电机5的输出端通过减速机6与拉力盘7相安装；竖架2的顶端一体化成型有横架8，横架8的底端安装有吊钩9，吊钩9的底端挂接有攀岩保护器10；工控主机支架3的顶端固定有PC工控主机11，PC工控主机11的前表面设置有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘，其中伺服电机5经过减速机6降速后输出的0-500rmp/min，吊钩9承载的拉力为10-1000Kg。
如图5和图6所示，拉力盘7包括前挡盘701、后挡盘702及卷筒703，前挡盘701、后挡盘702分别焊接于卷筒703的前、后来两端，卷筒703的外壁卷绕有拉力带4，且拉力带4的一端固定于卷筒703的内部。
本发明的使用过程为：首先将保护器智能集成传感检测系统的检测设备与工业电力系统接通，接着将待检测的攀岩保护器安装在吊钩9的底端，将拉力带4外端与攀岩保护器相连接；安装完毕后，接着通过输入键盘设定检测参数；在检测过程中，应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器，即可检测攀岩保护器的拉力重量、拉力带整体的使用寿命以及卷绕圈数，再通过MCU处理器进一步把测试数值体现在PC工控主机，PC工控主机外接有真彩LCD液晶显示屏，真彩LCD液晶显示屏能实时显示并储存检测值。从而本发明中保护器智能集成传感检测系统的检测设备，操作简便，能快速对攀岩保护器产品进行质量检测，大大提高了生产效率，弥补了市场上缺乏攀岩保护器检测设备的空白，适用于规模化企业使用。
本发明在系统内部应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器的集成设置，将传统的人工操作检测转变为智能化机械检测，更具科学性、准确性；另外集成传感器获取的信号数据进行核验包括两条线路，第一条线路是依次通过信号放大器、信号整流器、滤波器及信号比较器，第二条线路是依次通过激励信号检测器、信号整流器、滤波器、三角波发生器及信号比较器，在信号比较的综合分析下，使得本发明攀岩保护器测量数据精度高、响应速度快、稳定性更好,同时具有自动化程度高、智能校验数据的特点。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.保护器智能集成传感检测系统，其特征在于，包括：PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块、通信模块以及供电模块；
所述PC工控主机用于进行人机交互，负责完成检测参数的设定、检测的启停控制、检测过程的实时监控、检测结果的保存与显示；
所述多传感集成检测模块包括用于测量攀岩保护器拉力重量的应变式测力传感器、用于测量拉力盘外壁绳索转动圈数的光电传感器以及用于监测拉力带使用寿命的光纤光栅传感器；
所述MCU处理器用于驱动多传感集成检测模块，采集各个传感器数据，对数据进行快速处理，通过通信网络将数据发送给PC工控主机，同时接受来自PC工控主机的信号，做出相应的操作指令；
所述系统软件模块包括上位机软件和下位机软件，所述上位机软件用于实现人机交互、检测参数设置以及检测流程控制，下位机软件用于接收上位机的指令，完成对系统各部分硬件的实时控制，并实时采集系统中参数和变量；
所述动力模块包括用于系统对攀岩保护器进行测试的拉力盘和伺服电机；
所述通信模块用于实现PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块以及动力模块之间的通信；
所述供电模块用于对PC工控主机、多传感集成检测模块、MCU处理器、系统软件模块、动力模块以及通信模块进行供电，并且所述供电模块与工业电力系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的保护器智能集成传感检测系统，其特征在于，所述PC工控主机外接有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘，所述真彩LCD液晶显示屏用于显示检测参数的设定以及检测结果的获取，所述输入键盘用于设定检测参数。
3.根据权利要求1所述的保护器智能集成传感检测系统的移动交互设备，其特征在于：所述应变式测力传感器是基于应变片的受力变形，从而使其电阻随之发生变化，再通过测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化；
所述光电传感器基于半导体横向光电效应，持续不断的对传感器探测面上捕获的信号移动进行检测，将信号源安装在拉力盘的外转动盘上，该探测面与信号源活动区域相正对，所述光电传感器获取的拉力盘转动圈数即代表绳索转动圈数；
所述光纤光栅传感器与拉力带耦合在一起，通过光纤光栅监测到敏感部的应变计算拉力带索力，并且由索力推算拉力带的使用寿命。
4.根据权利要求1所述的保护器智能集成传感检测系统，其特征在于，所述应变式测力传感器、光电传感器及光纤光栅传感器得到信号数据核验，信号数据核验包括两条线路，第一条线路是依次通过信号放大器、信号整流器、滤波器及信号比较器，第二条线路是依次通过激励信号检测器、信号整流器、滤波器、三角波发生器及信号比较器。
5.根据权利要求1所述的保护器智能集成传感检测系统的移动交互设备，其特征在于：所述MCU处理器的外部接入有外围设备，所述外围设备包括有串行FLASH、URAT接口、SD卡接口、输入键盘接口、LCD液晶显示屏接口、JTAG调试接口以及通用I/O 接口。
6.根据权利要求1所述的保护器智能集成传感检测系统的移动交互设备，其特征在于：所述上位机软件的程序流程包括以下步骤：
a、对已设定的参数进行检测，将其与正确的配置参数做比较，合格后进入下一项检测，否则退回调试部门；
b、进行数显精度检测，将信号源升到对应检测所需的信号，等待信号源工作稳定后，读出对应保护器的显示值，计算误差进行判断；
c、进行系统自身保护功能检测，防止出现过载、断相、接地以及其它异常问题；
d、软件将测试数据和结果存入系统服务器数据库中，利用存储过程来实现数据库的操作，并且方便操作人员的查阅及调取。
7.根据权利要求6所述保护器智能集成传感检测系统的检测设备，其特征在于：包括底架（1）、竖架（2）及工控主机支架（3），所述竖架（2）、所述工控主机支架（3）均焊接于与所述底架（1）的上端面，所述底架（1）的上端面还通过螺丝固定安装有伺服电机（5），所述伺服电机（5）的输出端通过减速机（6）与拉力盘（7）相安装；
所述竖架（2）的顶端一体化成型有横架（8），所述横架（8）的底端安装有吊钩（9），所述吊钩（9）的底端挂接有攀岩保护器（10）；
所述工控主机支架（3）的顶端固定有PC工控主机（11），所述PC工控主机（11）的前表面设置有真彩LCD液晶显示屏和输入键盘。
8.根据权利要求7所述保护器智能集成传感检测系统的检测设备，其特征在于：所述拉力盘（7）包括前挡盘（701）、后挡盘（702）及卷筒（703），所述前挡盘（701）、后挡盘（702）分别焊接于所述卷筒（703）的前、后来两端，所述卷筒（703）的外壁卷绕有拉力带（4），且所述拉力带（4）的一端固定于卷筒（703）的内部。
9.根据权利要求8所述保护器智能集成传感检测系统的检测设备，其特征在于：所述伺服电机（5）经过减速机（6）降速后输出的0-500rmp/min，所述吊钩（9）承载的拉力为10-1000Kg。
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