CN114754886A - 一种旋转部件测试系统的温度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转部件测试系统的温度测量装置及方法，该温度测量装置可包括：温度采集组件，固定在旋转部件上，包括温度传感器和采集板卡，其中，温度传感器与采集板卡电连接，所述采集板卡上设有电池和发光器件阵列，发光器件阵列用于表征温度传感器检测到的温度转换成的二进制码；摄像头，安装在旋转部件侧面，在发光器件阵列旋转至预设位置时对发光器件阵列进行拍摄；以及处理单元，与摄像头通讯连接，用于对摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成旋转部件的温度值。本发明解决了传统采用无线传输和无线充电结合方式带来的旋转部件测试系统复杂性高和体积大的缺点，大大简化了旋转部件测试系统的结构。

Description

一种旋转部件测试系统的温度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及旋转部件测试领域，具体地涉及一种旋转部件测试系统的温度测量装置及方法。

背景技术

在汽车驱动系统的开发过程中，需要对旋转部件，例如发动机、变速箱、电机、减速箱等的性能进行测试，例如对旋转部件的关键部位的温度进行测量。

旋转部件测试系统主要包括旋转台、信号采集装置和主机。待测试的部件安装在旋转台上，通过旋转台驱动部件进行旋转。信号采集装置安装在旋转部件上，用于将采集到的测试信号（例如，温度）发送至主机进行处理。

目前旋转部件的温度有很多测量方法，主要分为热塞法、光学测温法和电测法三类。热塞法在国内应用最为普遍，其只能得到单一工况下的最大温度，测量精度不高。光学测温法一次测量可以得到整个旋转部件表面的温度，但没有温度梯度，结构较复杂，成本较高。电测法主要有电磁感应法、红外遥测法等。现有电测法均需要电池或电源供电，一般的电池寿命大约也就4小时，而标准的发动机测试试验甚至需要100小时以上。同时，电池安装在内腔难以更换。在150度左右的高温下，电池性能即使不被破坏，也会被大大削弱；而且电池在高温下使用非常危险。如果利用外部的电源，电源引线随旋转部件做快速往复运动，疲劳寿命极低。

在这种情况下，温度测量装置通常采用无线传输与无线供电配合使用方式来解决，但这种方式会导致整个旋转部件测试系统复杂、成本高，同时会导致旋转部件测试系统体积庞大，布置困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转部件测试系统的温度测量装置及方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种旋转部件测试系统的温度测量装置，其可包括：

温度采集组件，所述温度采集组件固定在旋转部件上，所述旋转部件安装在所述旋转部件测试系统的旋转台上，所述温度采集组件包括温度传感器和采集板卡，其中，所述温度传感器与所述采集板卡电连接，所述采集板卡上设有电池和发光器件阵列，所述发光器件阵列用于表征所述温度传感器检测到的温度转换成的二进制码；以及

摄像头，所述摄像头安装在所述旋转部件侧面并与所述旋转部件测试系统的主机通讯连接，在所述发光器件阵列旋转至预设位置时对所述发光器件阵列进行拍摄；

其中，所述主机对所述摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成所述旋转部件的温度值。

在较佳实施例中，所述发光器件阵列以“亮灯”和“熄灭”来表示“1”和“0”。

在较佳实施例中，所述发光器件阵列为LED阵列。

在较佳实施例中，所述温度测量装置还可包括同步信号产生装置，所述同步信号产生装置用于产生同步信号，以在所述发光器件阵列旋转至预设位置时触发所述摄像头。

在较佳实施例中，所述同步信号产生装置包括编码器，所述编码器安装在所述旋转台的电机的输出轴上。

在较佳实施例中，所述同步信号产生装置包括信号盘和信号盘传感器，所述信号盘同轴固定在所述旋转台的转轴上，所述信号盘传感器与所述处理单元电连接，用于检测所述信号盘的旋转角度。

在较佳实施例中，所述信号盘为带有感应齿的转盘，并且所述信号盘传感器为霍尔传感器。

在较佳实施例中，所述温度传感器包括热电偶。

在较佳实施例中，所述电池为纽扣电池。

根据本发明的另一方面，还提供了一种旋转部件测试系统的温度测量方法，包括：

提供如上所述的旋转部件测试系统的温度测量装置；

通过所述温度传感器对旋转部件的温度进行检测；

将检测到的温度值按照预设温度量程转换成相应位数的二进制码；

按照所述二进制码驱动所述发光器件阵列；

通过所述摄像头拍摄所述发光器件阵列；

对所述摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成所述旋转部件的温度值。

本发明采用摄像头记录一组发光器件阵列的方式来实现温度测量信号的传输，功耗低，无需外部供电且位于旋转部件上的温度采集组件体积小巧，更有利于反映旋转部件的真实状态；解决了传统采用无线传输和无线充电结合方式带来的旋转部件测试系统复杂性高和体积大的缺点，大大简化了旋转部件测试系统的结构。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种旋转部件测试系统的温度测量装置的结构的俯视示意图；

图2是图1所示的旋转部件测试系统的温度测量装置的结构的侧视示意图；

图3是根据本发明实施例的一种旋转部件测试系统的温度测量装置的同步信号产生装置的结构示意图；

图4是图3所示的同步信号产生装置产生的同步信号的时序示意图；

图5是根据本发明实施例的一种旋转部件测试系统的温度测量方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1和2所示，一种旋转部件测试系统的温度测量装置可包括温度采集组件和摄像头3。温度采集组件固定安装（例如，通过耐高温粘合胶固定）在旋转部件100上，可以随着旋转部件100一起旋转（例如，沿R所示方向旋转）。旋转部件100可以是固定安装（例如，通过键槽配合）在旋转部件测试系统的旋转台（未示出）的转轴101上的离合器片等。所述温度采集组件包括温度传感器1和采集板卡2，其中，温度传感器1用于测量旋转部件100的温度。温度传感器1可以是市场上可购得的常规温度传感器。优选地，温度传感器1是热电偶。温度传感器1与采集板卡2电连接，以采集旋转部件100的温度。

采集板卡2上设有电池（未示出）和发光器件阵列21。优选地，电池是板载电池，体积小，不占用空间，方便布置。在一具体实施例中，电池采用CR1620纽扣电池，直径16mm，厚度2mm，电压3.7V，容量120mAh，运行峰值电流不超过35mA。发光器件阵列21可以是低功耗的LED阵列，以提高持续检测能力。采集板卡2具有信号处理电路，用于将采集到的温度数据按照预设的温度范围进行线性转换，例如预设温度范围为0-255度，假设采用8个LED灯组成的阵列，则所能表达的数据范围为2⁸= 256。假设当前温度为45度，即二进制码表示为00101101，故程序实时设定对应位数为1的LED为亮灯状态，位数为0的LED为熄灭状态。应该理解，也可以设计相应数量的LED来表示小数部分的温度。当然，也可以通过不同颜色的发光器件来表示二进制码“0”和“1”。此外，发光器件也可以是发光二极管。

摄像头3安装在旋转部件100的侧面，不与旋转部件100接触。摄像头3工作在外部触发模式。即，摄像头3在发光器件阵列21旋转至预设位置（例如，正对发光器件阵列21）时对所述发光器件阵列21进行拍摄，记录当前LED阵列中每个LED的亮灭情况。摄像头3与旋转部件测试系统的主机（未示出）通讯连接，以将拍摄到的发光器件阵列21的图像发送至主机。主机对摄像头3拍摄的图像进行处理，得到对应的二进码并转换成旋转部件100的温度值。主机可以是计算机或工控机等，其上安装有诸如图像处理软件、人机界面、测试程序软件等。

以旋转部件100的转速1800rpm为例，对应的图像采集频率为30Hz。图像传至主机后，以30Hz频率对图像进行处理。图像ROI（关注区域）事先训练好，实时采集过程中，图像处理软件可以直接根据每个划分好的区域的像素值判断该LED的亮灭。具体划分要根据测试现场布置而提前标定。通常当像素数值高于128时归类为亮（灯亮），像素低于30时归类为暗（灯灭）。通过图像识别各LED的亮灭情况后，就得到了整个LED阵列的亮灭情况，也就得到了LED阵列显示的二进制数值，将该数值转换成十进制后，就得到了测量的温度值。

本发明采用摄像头记录一组发光器件阵列的方式来实现温度测量信号的传输，功耗低，无需外部无线充电且位于旋转部件上的温度采集组件体积小巧，更有利于反映旋转部件的真实状态；同时解决了传统采用无线传输和无线充电结合方式带来的旋转部件测试系统复杂性高和体积大的缺点，大大简化了旋转部件测试系统的结构。

由于旋转部件100随转轴101高速旋转，摄像头3如处于内部定周期触发模式，无法保证可以采集到正确的LED阵列图像，对后续的图像处理的准确度带来很大的挑战。为此，本温度测量装置还包括同步信号产生装置，所述同步信号产生装置用于产生同步信号，以在发光器件阵列21旋转至预设位置时触发摄像头3进行拍摄。同步信号产生装置可以是安装在旋转台的电机的输出轴上的编码器，或者是如图3所示的同步信号产生装置。

具体地，如图1和3所示，同步信号产生装置包括信号盘41和信号盘传感器42，所述信号盘41同轴固定在旋转台的转轴101上，以随着转轴101一起旋转（例如，沿R所示方向旋转）。所述信号盘传感器42安装在信号盘41的侧面，并与所述处理单元电连接，用于检测所述信号盘41的旋转角度。在所示实施例中，信号盘41为带有感应齿的转盘，并且信号盘传感器42为霍尔传感器。当信号盘41的感应齿转到信号盘传感器42，信号盘传感器42就会产生一个高电平，图4示出了信号盘传感器42产生的同步信号的时序图。其中，箭头A的位置表示触发摄像头3拍摄的角度。利用可提前获取的信号盘41原点与摄像头3期望拍摄位置的角度关系，在系统中设置预设目标角度。当信号盘41转到预设目标角度时（即，箭头A所示位置）产生触发信号，触发摄像头3拍摄，从而保证每次采集到的图像中LED的朝向一致，利于后续图像处理，以准确识别阵列所表示的旋转部件的温度，完成整个无线测温过程。

优选地，信号盘41具有一个不同于其它齿距的齿距，以方便确定预设目标角度。在本实施例中，有两个感应齿之间的距离大于其它感应齿之间的距离。

如图5所示，本发明还提供了一种旋转部件测试系统的温度测量方法，包括：

S100、提供如上所述的旋转部件测试系统的温度测量装置；

S200、通过温度传感器对旋转部件测试系统的温度进行检测；

S300、将检测到的温度值按照预设温度量程转换成相应位数的二进制码；

S400、按照所述二进制码驱动所述发光器件阵列，即用发光器件阵列来表示温度对应的二进制码；

S500、通过摄像头拍摄发光器件阵列；

S600、对摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成所述旋转部件的温度值。

本发明通过上述方法，解决了传统采用无线传输和无线充电结合方式带来的旋转部件测试系统复杂性高和体积大的缺点，大大简化了旋转部件测试系统的结构，并且温度测量准确度高。

以上已详细描述了本发明的优选实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，包括：

温度采集组件，所述温度采集组件固定在旋转部件上，所述旋转部件安装在所述旋转部件测试系统的旋转台上，所述温度采集组件包括温度传感器和采集板卡，其中，所述温度传感器与所述采集板卡电连接，所述采集板卡上设有电池和发光器件阵列，所述发光器件阵列用于表征所述温度传感器检测到的温度转换成的二进制码；以及

摄像头，所述摄像头安装在所述旋转部件侧面并与所述旋转部件测试系统的主机通讯连接，在所述发光器件阵列旋转至预设位置时对所述发光器件阵列进行拍摄；

其中，所述主机对所述摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成所述旋转部件的温度值。

2.如权利要求1所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述发光器件阵列以“亮灯”和“熄灭”来表示“1”和“0”。

3.如权利要求1所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述发光器件阵列为LED阵列。

4.如权利要求1所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，还包括同步信号产生装置，所述同步信号产生装置用于产生同步信号，以在所述发光器件阵列旋转至预设位置时触发所述摄像头。

5.如权利要求4所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述同步信号产生装置包括编码器，所述编码器安装在所述旋转台的电机的输出轴上。

6.如权利要求4所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述同步信号产生装置包括信号盘和信号盘传感器，所述信号盘同轴固定在所述旋转台的转轴上，所述信号盘传感器与所述主机电连接，用于检测所述信号盘的旋转角度。

7.如权利要求6所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述信号盘为带有感应齿的转盘，并且所述信号盘传感器为霍尔传感器。

8.如权利要求1所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述温度传感器包括热电偶。

9.如权利要求1所述的旋转部件测试系统的温度测量装置，其特征在于，所述电池为纽扣电池。

10.一种旋转部件测试系统的温度测量方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1-9中任一项所述的旋转部件测试系统的温度测量装置；

通过所述温度传感器对旋转部件的温度进行检测；

将检测到的温度值按照预设温度量程转换成相应位数的二进制码；

按照所述二进制码驱动所述发光器件阵列；

通过所述摄像头拍摄所述发光器件阵列；

对所述摄像头拍摄的图像进行处理，得到对应的二进制码并转换成所述旋转部件的温度值。

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