CN212807646U - 一种工业机器人的故障检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工业机器人的故障检测电路，包括加速度计和故障检测模块，本实用新型的故障检测模块包括信号采集电路、信号导通电路、放大调频电路，所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮的声音信号，并和加速度计U1采集的振动信号一起传输至信号导通电路中，信号导通电路利用三极管Q1提高振动信号的驱动能力，利用三极管Q5和稳压管D5对声音信号进行稳压，当振动信号将稳压管D2反向导通或声音信号将晶闸管Q6导通后通过电阻R14、二极管D3、二极管D4进行或操作后得到故障信号并传输至放大调频电路进行调频，提高了对减速齿轮故障检测的准确性以及故障信号的抗干扰能力。

Description

一种工业机器人的故障检测电路

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，特别是一种工业机器人的故障检测电路。

背景技术

目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造、机械加工行、电子电气等行业，极大的提高了行业的生产率。但当机器人由于减速齿轮等主要机器零部件发生故障时，容易引发停工停产，影响到行业的生产任务。

在实际使用过程中，发现减速齿轮在故障时伴随着振动过大或发出不正常的声音的现象，现有技术常采用加速度计/加速度传感器来检测减速齿轮是否振动过大，从而判断减速齿轮是否故障，这种方法虽然也检测出来了故障，但是只检测减速齿轮是否有振动过大这一方法得到的故障检测结果的准确率不高，且加速度计/加速度传感器检测到的振动信号在传输时，易有电源或线路引入的传导干扰混杂到振动信号中，影响到控制中心的分析。

因此本实用新型提供一种的新的方案来解决此问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种工业机器人的故障检测电路，有效的解决了对工业机器人的减速齿轮的振动进行检测得到的检测结果准确率不高、易有传导干扰混杂的问题。

其解决的技术方案是，一种工业机器人的故障检测电路，包括加速度计和故障检测模块，所述加速度计采集减速齿轮的振动信号，所述故障检测模块包括信号采集电路、信号导通电路、放大调频电路，所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮的声音信号，并和振动信号一起传输至信号导通电路中，信号导通电路利用三极管Q1提高加速度计U1采集的振动信号的驱动能力，利用三极管Q5和稳压管D5对声音信号进行稳压，当振动信号将稳压管D2反向导通或声音信号将晶闸管Q6导通后通过电阻R14、二极管D3、二极管D4进行或操作得到故障信号并传输至放大调频电路，放大调频电路利用三极管Q2和三极管Q3将故障信号放大，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，放大调频电路的输出端与控制中心相连接。

本实用新型实现了如下有益效果：

（1）通过信号采集电路中的话筒M1采集减速齿轮的在工作时的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管Q5对声音信号进行稳压，而加速度计U1采集的振动信号经三极管Q1提高驱动能力，当振动信号将稳压管D2导通或声音信号将晶闸管Q6导通时，二极管D3、二极管D4、电阻R14组成的或门电路即导通，输出故障信号，提高了对减速齿轮故障检测的准确性；

（2）故障信号经过三极管Q2和三极管Q3两级放大后利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，提高了故障信号传输至控制中心的抗干扰能力，避免了传导干扰混杂的问题，便于控制中心进行分析。

附图说明

图1为本实用新型电路中的信号采集电路原理图。

图2为本实用新型电路中的信号导通电路原理图。

图3为本实用新型电路中的放大调频电路原理图。

具体实施方式

为有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

一种工业机器人的故障检测电路，应用在检测减速齿轮振动信号的加速度计和控制中心之间，所述加速度传感器U1采用的是HS-100系列的加速度计，并在加速度计和控制中心之间设置了故障检测模块，所述故障检测模块包括信号采集电路、信号导通电路、放大调频电路，所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮在工作时发出的声音信号，并通过二极管D1将声音信号向信号导通电路输出，而加速度计U1在正极性电源VCC供电后输出振动信号至信号导通电路，信号导通电路中的三极管Q1接收信号采集电路中加速度计U1采集到的振动信号，为避免加速度计U1输出的振动信号的驱动后级电路的能力不足，利用三极管Q1来提高振动信号的驱动能力，当振动信号通过电容C2将稳压管D2反向导通时，则表明减速齿轮的振动信号过大已经处于故障状态，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，利用三极管Q5接收信号采集电路中利用话筒M1采集到的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管D5组成稳压器对声音信号进行稳压，使声音信号的幅值稳定在一定范围内，而当声音信号经过稳压后将晶闸管Q6导通时，则表明减速齿轮已经处于故障状态、发出了不正常的声音，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，放大调频电路采用电容C5来接收信号导通电路传输过来的故障信号，三极管Q2和三极管Q3组成两级放大电路，将故障信号进行放大，为避免故障信号在传输至控制中心时有噪声混入使控制中心接收故障信号时不便于进行分析，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，提高故障信号的抗干扰能力，调频过后的故障信号经过电容C3耦合至控制中心进行分析，通过信号采集电路中的话筒M1采集减速齿轮的在工作时的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管Q5对声音信号进行稳压，而加速度计U1采集的振动信号经三极管Q1提高驱动能力，当振动信号将稳压管D2导通或声音信号将晶闸管Q6导通时，二极管D3、二极管D4、电阻R14组成的或门电路即导通，输出故障信号，提高了对减速齿轮的故障检测的准确性，故障信号经过三极管Q2和三极管Q3两级放大后，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，提高了故障信号传输至控制中心的抗干扰能力，便于控制中心进行分析；

所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮在工作时发出的声音信号，利用电阻R1和电阻R2将正极性电压VCC进行分压为声音信号提供电压，并通过二极管D1将声音信号向信号导通电路输出，而型号HS-100系列的加速度计U1在正极性电源VCC供电后输出振动信号至信号导通电路，电阻R4和电容C1组成滤波器滤除正极性电源VCC上的纹波，包括电容C1，电容C1的一端与电阻R4的一端相连接，电容C1的另一端连接加速度计U1的out引脚，电阻R4的另一端分别连接加速度计U1的vcc引脚、正极性电源VCC，加速度计U1的gnd引脚分别连接话筒M1的一端、电阻R2的一端并连接地，话筒M1的另一端分别连接电阻R2的另一端、二极管D1的正极、电阻R1的一端，电阻R1的另一端与正极性电源VCC相连接；

所述信号导通电路中利用三极管Q1来接收信号采集电路中HS-100系列的加速度计U1采集到的振动信号，为避免加速度计U1输出的振动信号的驱动后级电路的能力不足，利用三极管Q1来提高振动信号的驱动能力，正极性电源VCC通过电阻R3为三极管Q1的基极提供合适的基极电压，当振动信号通过电容C2将稳压管D2反向导通时，则表明减速齿轮的振动信号过大，已经故障状态，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，利用三极管Q5接收信号采集电路中利用话筒M1采集到的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管D5组成稳压器对声音信号进行稳压，使声音信号的幅值稳定在一定范围内，电阻R6为三极管Q5的保护电阻，而当声音信号经过稳压后将晶闸管Q6导通时，则表明减速齿轮已经处于故障状态、发出了不正常的声音，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，包括三极管Q1，三极管Q1的基极分别连接电阻R3的一端、信号采集电路中的电容C1的另一端、加速度计U1的out引脚，三极管Q1的集电极分别连接正极性电源VCC、电阻R3的另一端，三极管Q1的发射极分别连接电阻R5的一端、电容C2的一端，电阻R5的另一端分别连接电阻R7的一端、稳压管D5的正极并接地，电容C2的另一端与稳压管D2的负极相连接，稳压管D2的正极与二极管D3的正极相连接，二极管D3的负极连接二极管D4的负极，二极管D4的正极分别连接晶闸管Q6的阳极、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接负极性电源-VCC，晶闸管Q6的阴极分别连接三极管Q5的发射极、电阻R7的另一端、晶闸管Q6的阴极，稳压管D5的负极分别连接电阻R6的一端、三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极连接信号采集电路中的二极管D1的正极；

所述放大调频电路采用电容C5来接收信号导通电路传输过来的故障信号，三极管Q2和三极管Q3组成两级放大电路，将故障信号进行放大，以避免传输的时候衰减使控制中心接收故障信号时不便于进行分析，正极性电源VCC通过电阻R9和电阻R10分别为三极管Q2和三极管Q3提供合适的基极电压，并通过电阻R15为三极管Q3提供合适的集电极电压，电阻R12和电容C6用来稳定三极管Q3的静态工作点，电源中存在的纹波或线路引入的传导干扰一般处在低频段，为避免故障信号在传输至控制中心时有噪声混入使控制中心接收故障信号时不便于进行分析，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，将故障信号调至较高频段，提高故障信号的抗干扰能力，避免了传导干扰混杂的问题，改变可变电容C8的亨值即可将故障信号调至不同的频率，调频过后的故障信号经过电容C3耦合至控制中心进行分析，包括电容C5，电容C5的一端分别连接信号导通电路中的二极管D3的负极、二极管D4的负极，电容C5的另一端分别连接电阻R9的一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极分别连接电阻R10的一端、三极管Q3的基极，三极管Q2的发射极与电阻R11的一端相连接，电阻R11的另一端分别连接电阻R12的一端、电容C6的一端、电阻R8的一端、电容C9的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R9的一端、电阻R15的一端、可变电容C8的一端、电感L1的一端、信号导通电路中的三极管Q1的集电极、正极性电源VCC，三极管Q3的发射极分别连接电阻R15的另一端、电容C7的一端，三极管Q3的发射极分别连接电阻R12的另一端、电容C6的另一端，电容C7的另一端连接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极分别连接可变电容C8的另一端、电感L1的另一端、电容C3的一端、电容C4的一端，三极管Q4的发射极分别连接电阻R8的另一端、电容C4的另一端、电容C9的另一端，电容C3的另一端与控制中心相连接。

本实用新型在进行使用的时候，在检测减速齿轮振动信号的加速度计和控制中心之间设置故障检测模块，所述故障检测模块包括信号采集电路、信号导通电路、放大调频电路，所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮在工作时发出的声音信号，并通过二极管D1将声音信号向信号导通电路输出，而HS-100系列的加速度计U1在正极性电源VCC供电后输出振动信号至信号导通电路，信号导通电路中的三极管Q1接收信号采集电路中型号为DT3060的加速度计U1采集到的振动信号，为避免加速度计U1输出的振动信号的驱动后级电路的能力不足，利用三极管Q1来提高振动信号的驱动能力，当振动信号通过电容C2将稳压管D2反向导通时，则表明减速齿轮的振动信号过大已经处于故障状态，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，利用三极管Q5接收信号采集电路中利用话筒M1采集到的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管D5组成稳压器对声音信号进行稳压，使声音信号的幅值稳定在一定范围内，而当声音信号经过稳压后将晶闸管Q6导通时，则表明减速齿轮已经处于故障状态、发出了不正常的声音，此时二极管D3、二极管D4和电阻R14组成的或门电路导通，输出故障信号至放大调频电路，放大调频电路采用电容C5来接收信号导通电路传输过来的故障信号，三极管Q2和三极管Q3组成两级放大电路，将故障信号进行放大，为避免故障信号在传输至控制中心时有噪声混入使控制中心接收故障信号时不便于进行分析，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，提高故障信号的抗干扰能力，调频过后的故障信号经过电容C3耦合至控制中心进行分析；

通过信号采集电路中的话筒M1采集减速齿轮的在工作时的声音信号，并利用三极管Q5和稳压管Q5对声音信号进行稳压，而加速度计U1采集的振动信号经三极管Q1提高驱动能力，当振动信号将稳压管D2导通或声音信号将晶闸管Q6导通时，二极管D3、二极管D4、电阻R14组成的或门电路即导通，输出故障信号，提高了对减速齿轮故障检测的准确性，故障信号经过三极管Q2和三极管Q3两级放大后，利用电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4对故障信号进行调频，提高了故障信号传输至控制中心的抗干扰能力，避免了传导干扰混杂的问题，便于控制中心进行分析。

Claims (1)

1.一种工业机器人的故障检测电路，其特征在于，包括加速度计和故障检测模块，所述加速度计采集减速齿轮的振动信号，所述故障检测模块包括信号采集电路、信号导通电路、放大调频电路，所述信号采集电路利用话筒M1采集减速齿轮的声音信号，并和振动信号一起传输至信号导通电路中，信号导通电路利用三极管Q1提高加速度计U1采集的振动信号的驱动能力，利用三极管Q5和稳压管D5对声音信号进行稳压，当振动信号将稳压管D2反向导通或声音信号将晶闸管Q6导通后通过电阻R14、二极管D3、二极管D4得到故障信号并传输至放大调频电路，放大调频电路利用三极管Q2和三极管Q3将故障信号放大，并经过电感L1、电容C4、电容C9、可变电容C8及三极管Q4后传输至控制中心；

所述信号采集电路包括电容C1，电容C1的一端与电阻R4的一端相连接，电容C1的另一端连接加速度计U1的out引脚，电阻R4的另一端分别连接加速度计U1的vcc引脚、正极性电源VCC，加速度计U1的gnd引脚分别连接话筒M1的一端、电阻R2的一端并连接地，话筒M1的另一端分别连接电阻R2的另一端、二极管D1的正极、电阻R1的一端，电阻R1的另一端与正极性电源VCC相连接；

所述信号导通电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极分别连接电阻R3的一端、信号采集电路中的电容C1的另一端、加速度计U1的out引脚，三极管Q1的集电极分别连接正极性电源VCC、电阻R3的另一端，三极管Q1的发射极分别连接电阻R5的一端、电容C2的一端，电阻R5的另一端分别连接电阻R7的一端、稳压管D5的正极并接地，电容C2的另一端与稳压管D2的负极相连接，稳压管D2的正极与二极管D3的正极相连接，二极管D3的负极连接二极管D4的负极，二极管D4的正极分别连接晶闸管Q6的阳极、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接负极性电源-VCC，晶闸管Q6的阴极分别连接三极管Q5的发射极、电阻R7的另一端、晶闸管Q6的阴极，稳压管D5的负极分别连接电阻R6的一端、三极管Q5的基极，三极管Q5的集电极连接信号采集电路中的二极管D1的正极；

所述放大调频电路包括电容C5，电容C5的一端分别连接信号导通电路中的二极管D3的负极、二极管D4的负极，电容C5的另一端分别连接电阻R9的一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极分别连接电阻R10的一端、三极管Q3的基极，三极管Q2的发射极与电阻R11的一端相连接，电阻R11的另一端分别连接电阻R12的一端、电容C6的一端、电阻R8的一端、电容C9的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R9的一端、电阻R15的一端、可变电容C8的一端、电感L1的一端、信号导通电路中的三极管Q1的集电极、正极性电源VCC，三极管Q3的发射极分别连接电阻R15的另一端、电容C7的一端，三极管Q3的发射极分别连接电阻R12的另一端、电容C6的另一端，电容C7的另一端连接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极分别连接可变电容C8的另一端、电感L1的另一端、电容C3的一端、电容C4的一端，三极管Q4的发射极分别连接电阻R8的另一端、电容C4的另一端、电容C9的另一端，电容C3的另一端与控制中心相连接。

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