TW202232062A - 連接到固定組件的可移動組件的監控系統 - Google Patents

Abstract

一種監控系統(12)，用於行動部件(3)，例如旋轉部件，由固定部件(2)支撐。監控系統(12)包括：聲感測器(10)，位於該可移動部件(3)中；第一放大器(18)，位於該可移動部件(3)中；非接觸式通信單元(14)，設置有第一收發器裝置(15)，置於該可移動部件(3)中，及第二收發器裝置(16)，面向該第一收發器裝置(15)並置於該固定部件(2)中；第一連接線(19)，將該聲感測器(10)連接到該第一放大器(18)；類比數位轉換器(37)，放置在該可移動部件(3)或該固定部件(2)中，且被配置為接收類比信號並將該類比信號轉換為數位信號；及處理裝置(38)，放置在該可移動部件(3)或該固定部件(2)中，且被配置為從該類比數位轉換器(37)接收該數位信號，以對該數位信號進行處理，且得到並輸出處理的數位信號。

Description

連接到固定組件的可移動組件的監控系統

本發明關於用於連接到固定部件的可移動部件(例如旋轉部件)的監控系統。

本發明可以有利地應用於使用聲音信號的監控系統，用於支撐機床中的(至少)一砂輪的旋轉主軸，以下討論將在不失一般性的情況下對其進行明確參考。

例如在專利申請No. EP0690979A1、EP1870198A1和EP3134980A1中所描述的，機床(尤其是磨床且設置)的旋轉主軸(輪轂)支撐(至少)一砂輪且設置有容納在軸向腔的平衡頭是已知的。平衡頭包括至少一相對於旋轉軸偏心的平衡質量(balancing mass)，平衡質量的位置可調整並由電動機控制。

通常，平衡頭還包括振動感測器(即麥克風)，用於檢測由於砂輪(grinding wheel)與工件(workpiece)或砂輪與修整工具(dressing tool)(修整器(dresser))接觸而引起的超音波發射(acoustic emission)。振動感測器產生的電信號用於(以已知方式)控制加工循環。

麥克風是監控系統的一部分，其中麥克風提供的電信號經過處理以提供有關加工過程正確性的資訊。機床的控制單元隨後可以基於這樣的資訊對過程起作用。

本發明的目的是提供一種監控系統，用於連接到固定部件的可移動部件的，其允許以準確和穩定的方式檢測正在進行的動作的影響，例如工件的加工或砂輪的修整，較佳是即使在狹窄的空間中也易於安裝。

本發明提供一種監控系統，用於連接到固定部件的可移動部件，如所附申請專利範圍中所限定。

申請專利範圍描述本發明的實施例且形成本說明書的組成部分。

在圖1中，附圖標記1作為一整體表示機床(特別是磨床)，僅示出其中的一些部件。

通常，機床包括相互連接的固定部分或固定部件和可移動部分或可移動部件。在磨床中，可移動部件通常相對於固定部件旋轉。

圖1所示的機床1包括機架2(即固定部分)，其以可旋轉的方式(通過在其間配置軸承)支撐繞旋轉軸4旋轉的主軸3。

主軸3通過相應的砂輪輪轂(grinding wheel hub)支撐砂輪5，該砂輪輪轂通過已知且未示出包括例如錐形聯軸器的裝置以可拆卸的方式固定到主軸3。主軸3和砂輪輪轂定義機床1的旋轉部分，也稱為轉子。主軸3在中心具有容納平衡頭7的軸向開口6。已知類型的平衡頭7包括相對於旋轉軸4偏心的兩個平衡質量8和用於調節平衡質量8的角位置的相應電動機9。旋轉部分還包括(至少)一聲感測器10或振動感測器。在圖1中，聲感測器10整合到平衡頭7中，但也可以不整合到平衡頭7中並配置在旋轉部件的不同區域中，例如圖2所示。

平衡頭7的作用是對砂輪5進行平衡。這種操作一般在更換砂輪5時，以及因砂輪5磨損而需要時進行。

平衡頭7包括控制裝置11，其控制平衡頭7的操作。

可能不存在附圖中描述和示出的平衡頭7且旋轉部分僅包括聲感測器10或多個聲感測器。

聲感測器10和平衡頭7(如果提供)是監控系統12的一部分，監控系統12連接到配置在固定位置(即由機床1的機架2支撐)的處理單元40。監控系統12被配置為向安裝在機架2上(即，在機床1的固定部分中)的處理單元40提供與主軸3(即，機床1的旋轉部分的組件)在砂輪5處經受機床1所受到的振動有關的信號。

圖2-6示出監控系統12，其中聲感測器10與圖1的實施例不同，沒有整合到平衡頭7中。

圖中虛線框代表機床旋轉部分和固定部分的物理劃分；監控系統12的單個組件的配置可以與圖中所示的不同。

如圖2所示，監控系統12包括非接觸式通信單元14，其設置有第一收發器裝置15，位於主軸3(即機床1的旋轉部分)中，及第二收發器裝置16，面向收發器裝置15，及定位在機架2中(即在機床1的固定部分中)。兩個收發器裝置15和16適於以非接觸且已知的方式彼此通信，以便將資訊從收發器裝置15發送到收發器裝置16，反之亦然。固定部分包括介面單元13，其將電源分配給監控系統12的組件並傳輸離開或進入處理單元40的信號。

通信單元14由介面單元13在一方向上使用，以發送來自處理單元40及/或來自機床的控制單元(圖中未示出)的控制信號(例如啟動/停用聲感測器10的讀數或控制移動平衡頭7的平衡質量8的電動機9)，且在相反方向上使用，以將診斷信號(在平衡頭7中產生)傳輸到介面單元13及/或與主軸受到的振動有關的信號。

如圖2所示，聲感測器10包括兩個端子17，在這兩個端子之間產生可變電壓(即類比信號)，這取決於由振動感測器10本身檢測到的振動的強度和頻率。

監控系統12包括放大器18，其放置在轉子內部(即，在機床1的旋轉部分中)且包括兩個輸入端子和兩個輸出端子。

監控系統12包括第一連接線19，將聲感測器10連接到放大器18且包括兩個獨立的(即電絕緣的)電引線，每個電引線將振動感測器10的端子17連接到放大器18對應的輸入端子。

監控系統12包括第二連接線20，將放大器18連接到收發器裝置15且包括兩個獨立的(即電絕緣的)電引線，每條電引線將放大器18的輸出端子連接到收發器裝置15。

特別地，放大器18靠近聲感測器10配置。

在圖1所示的實施例中，其中聲感測器10整合到平衡頭7中，放大器18可以定位在平衡頭7的控制裝置11中或整合到聲感測器10中。連接線20被整合到多極電纜21中，較佳地盤繞的，其沿著軸向開口6延伸且除連接線20之外還包括一條或多條電力線(即傳輸電力用於操作平衡頭7的線)。

在圖2所示的實施例中，通信單元14通過電感耦接以非接觸方式傳輸類比信號。根據不同的實施例(未示出)，通信單元14通過光耦接以非接觸方式傳輸類比信號(例如，根據專利號US5688160A中描述的備選方案之一)。收發器裝置15接收根據由聲感測器10檢測到的振動而變化的電壓和電流，並通過向收發器裝置16感應耦接以傳輸(感應)相應的電壓和相應的電流。因此，電子類型的類比信號離開收發器裝置16。較佳地，監控系統12包括放大器22，其位於機架2中(即，在機床1的固定部分中)且包括兩個輸入端子，連接到收發器裝置16和連接到介面單元13的兩個輸出端，如前所述，介面單元13被配置為處理由聲感測器10產生的信號。

監控系統12包括電源電路23，設置有第一電源裝置24，第一電源裝置24位於轉子中(即，機床1的旋轉部分中)並向放大器18提供電力，並具有第二電源裝置25，位於機架2中(即，在機床1的固定部分中)，向放大器22和電源裝置24提供電力，並從介面單元13接收電力。由於放大器18和22(必需提供電力)的存在，信號調節得到改善且比聲感測器10和收發器裝置15之間直接連接的情況下更強大。此外，電源電路23設置有具有第一線圈27的空氣耦接變壓器26，該第一線圈27位於轉子中(即，在機床1的旋轉部件中)並向電源裝置24提供電力，及第二線圈28，位於機架2中(即，在機床1的固定部分中)並接收來自電源裝置25的電力。在圖2所示的實施例中，電源裝置24直接與空氣耦接變壓器26的線圈27相連；即，電源裝置24無需媒介，直接從空氣耦接變壓器26的線圈27接收電力。

圖2還示出另外的電源電路29，其與監控系統12的電源電路23完全分離和獨立，並向平衡頭7提供電力。當平衡頭7存在時，存在該電源電路29。電源電路29包括例如電源裝置30，位於轉子中(即，在機床1的旋轉部件中)並向平衡頭7供電，且電源裝置31，位於機架2(即機床1的固定部分)，通過空氣耦接變壓器32向電源裝置30供電，並從介面單元13接收電力。

在圖2-5所示的實施例中，平衡頭7由電源電路29供電，該電源電路29僅向平衡頭7供電，且獨立於監控系統12的電源電路23。在圖6所示的實施例中，僅提供電源電路23，且其被包括平衡頭7在內的整個監控系統12共享。換句話說，電源電路23還向平衡頭7供電。.

在圖3所示的替代實施例中，監控系統12包括另一放大器33，其位於轉子中(即，機床1的旋轉部件中)，沿連接線20串聯連接到放大器18，且包括兩個輸入端，連接到放大器18的兩個輸出端及兩個輸出端，連接到收發器裝置15。特別地，放大器18被配置在(靠近)振動感測器10附近(即，參考附圖中所示的佈局在連接線20的開始處)，而放大器33被配置在(靠近)收發器裝置15附近(即參考圖中所示的佈局到連接線20的末端)。

在圖3所示的實施例中，放大器33也由電源裝置24供電，該電源裝置24為放大器18供電。

在圖4所示的替代實施例中，監控系統12包括第三電源裝置34，直接連接到空氣耦接變壓器26的線圈27；換言之，電源裝置4直接從空氣耦接變壓器26的線圈27接收電力，而無需媒介。此外，監控系統12包括耦接裝置35，接收來自電源裝置34的電力並將其以不同於由聲感測器10產生的類比信號的頻帶的頻帶饋送到連接線20，以及去耦接裝置36，從連接線20獲取電力並將電力供應給電源裝置24(因此其間接地從空氣耦接變壓器26的線圈27接收電力)。例如，耦接裝置35和去耦接裝置36使用電抗元件實現頻帶分離，並傳輸具有比由聲感測器10產生的類比信號更高或更低頻率的連續電力或交流電力，其通常具有頻率在1KHz和1MHz之間。

在圖2-4所示的實施例中，通信單元14在兩個收發器裝置15和16之間傳輸類比信號(將在處理單元40中數位化)。在圖5-7所示的實施例中，通信單元14在兩個收發器裝置15和16之間傳輸數位信號。監控系統12實際上包括類比數位轉換器37，位於轉子中(即，機床1的旋轉部件中)，且被配置為從放大器18(如果提供，與放大器33一起)接收類比信號，並把類比信號轉換成數位信號。

此外，監控系統12較佳地包括處理裝置38，定位在轉子中(即，在機床1的旋轉部件中)且被配置為接收來自類比數位轉換器37的數位信號，以處理數位信號並獲得處理後的數位信號，並將處理後的數位信號提供給收發器裝置15。

更具體地，處理裝置38對離開類比數位轉換器37的數位信號執行時域和頻域處理。較佳地，該處理基於傅立葉變換的計算。

更具體地，通過使用快速傅立葉變換(FFT)來執行該處理。

例如，信號處理可以包括以下步驟： -選擇信號的頻帶並設置增益； -以高於2MHz的頻率對信號進行採樣； -計算FFT函數； -在頻域歸零； -解調信號頻譜以執行與間隙(即砂輪與工件或修整工具之間的距離)相關的檢查，以及與碰撞相關的檢查，即砂輪與工件或修整工具或機床的其他元件之間的接觸，對兩種類型的檢查獨立進行解調； -對相互獨立的兩種類型的檢查中的每一種進行信號的時域處理； -觸發頻帶和信號增益的參數化的自動執行，並觸發背景雜訊的歸零。

可選地，還可以基於其平均值或最大值對背景雜訊進行歸零。

在轉子內部處理粗糙信號(rough signal)，即由聲感測器10產生的信號，允許盡可能靠近信號源(即聲感測器10)執行完整的信號處理(例如包括前面描述的步驟)並顯著縮短粗糙信號的傳播路徑。

在已知的解決方案中，由感測器產生的類比信號被傳輸到外部處理器，其將類比信號轉換為數位信號，然後對其進行處理。處理器通常放置在聯誌機室(machine cabinet)或實驗室控制器中，且無需遵守嚴格的限制即可進行處理操作。然而，由於類比信號的傳播路徑可能很長，信噪比通常會惡化，且到達處理器的信號品質會顯著惡化。

根據已知的解決方案，感測器產生的信號在感測器附近被數位化，然後傳輸到外部處理器以進行完整處理。然而，傳輸數位信號需要的頻寬對於工業應用中的非接觸式通信系統來說太大。這個問題在已知的解決方案中已經被克服，方法是通過具有較差動態(例如8位元)的量化獲得數位信號且在傳輸它之前僅執行最少的數位處理。以這種方式，要傳輸的信號的頻寬是有限的，但是在信號傳輸之前已經執行的糟糕的數位處理導致外部處理器中不可避免的低性能信號處理。

根據本發明的監控系統12通過同時滿足這類應用的要求，允許對由緊鄰這種感測器的聲感測器10產生的信號進行轉換，尤其是完整處理，即高度小型化、非常低的能耗和低頻寬傳輸有關過程監控的詳細資訊。

這是通過將具有較低計算能力的處理裝置和高度最佳化的軟體演算法相結合來實現的。事實上，處理裝置的硬體設計為具有比此類應用中通常使用的裝置更低的計算能力，以減小整體尺寸並降低功耗，而軟體的設計方式是執行監控所需的所有操作，但需要較少的資源。

根據本發明的較佳實施例，為獲得轉子內部的處理後的數位信號，並通過非接觸式通信單元14、監控系統12、更具體地類比數位轉換器37和處理裝置38以發送處理後的數位信號，實施包括下述步驟的方法： -通過使用與已知解決方案相比具有更高解析度的SAR(逐次逼近暫存器)轉換器來增加類比數位採集動態。 -執行由聲感測器10產生的粗糙基頻信號的高頻採集，所述頻率高於2Mhz。 -對單次測量實施隨機處理，隨機處理是高度可參數化的，以在被監控的過程發生變化時保持高效率。更具體地說，所使用的數位隨機處理技術保證穩定性和收斂性。 -實施自動參數設置模式，允許基於對被監控過程的觀察對過程進行自動參數化。過程的參數產生由聲感測器檢測並監控的聲發射，不是先驗(priori)已知的，因為它們取決於許多操作和環境條件。實現的自動參數設置模式是基於一或多個學習階段以及對獲取的結果的後續處理來定義的。 -將處理結果，即處理後的數位信號進行封包，以便在同一通信通道上傳輸高優先級和低優先級的資訊的即時資訊。如前所述，數位處理技術產生大量資料，因此需要大頻寬來傳輸信號。處理後的數位信號的封包是根據最佳化的通信協定執行的，該協定允許根據使用資訊的延遲來定義資訊的階層結構。這使得可以通過如在根據本發明的監控系統中提供的非接觸式通信通道來發送處理後的數位信號。

較佳地，上述方法還包括基於相同的粗糙信號執行多個同時測量的特定處理而不需要添加專用硬體的步驟。使用聲感測器的機床應用通常執行至少兩種測量：與機器操作相關的測量，具有較高的靈敏度和較窄的頻帶以最大精度地跟蹤機器過程，以及具有較低靈敏度和較寬頻帶的監控測量，以便及時即使在典型過程頻帶範圍之外也能識別異常。

如上所述設計的硬體和軟體的組合使用允許對由轉子內部的聲感測器10產生的信號進行完整的處理，這意味著信號的處理不僅具有良好的品質和良好的信噪比，但事先沒有經過部分處理，因此有丟失資訊的風險。

在圖5的實施例中，收發器裝置15、類比數位轉換器37和處理裝置38從電源裝置34接收電力，而收發器裝置16從電源裝置25接收電力。

圖5所示的實施例與圖6所示的實施例的唯一區別在於，在圖5所示的實施例中，向平衡頭7供電的電源電路29與電源電路23分離且獨立，而在圖6所示的實施例中，僅提供電源電路23且由包括平衡頭7的整個監控系統12共享(換言之，電源電路23也向平衡頭7提供電力)。

根據圖中未示出的不同實施例，類比數位轉換器37和處理裝置38配置在機架2中(即，在機床1的固定部件中)。類比信號到數位信號的轉換及其處理不是在機床的旋轉部件中進行，而是在機床的固定部件中進行。該解決方案可以應用於圖5、6和7中所示的監控系統12的替代實施例。

在圖7所示的實施例中，監控系統12包括兩個聲感測器10，彼此分離且獨立的、兩個放大器18和兩條連接線19，每條連接線將聲感測器10中的一者連接到放大器18並包括兩個獨立的電引線。此外，監控系統12包括單個通信單元14(其在兩個聲感測器10之間共享)，以及多工器39，具有連接到兩個放大器18的兩個輸入和連接到單個通信單元14的收發器裝置15的單個輸出。多工器39是一輸入選擇器，其接收幾個類比輸入信號並將它們交替地發送到單個輸出。多工器39允許具有位於轉子的不同區域中的多個感測器，並根據透過機床執行的操作以選擇來自用於監控目的最有效感測器的信號。

顯然，當單個通信單元14發送數位信號時(如圖7所示)和當單個通信單元14發送類比信號時，即當監控系統12不包括類比數位轉換器37時，可以存在兩個(或多個)聲感測器10並因此存在多工器39。此外，當提供使用耦接裝置35和去耦接裝置36向每個電源裝置24供電的電源34時，且當每個電源裝置24直接連接到空氣耦接變壓器26的繞組27時，可以存在兩個(或更多)振動感測器10且因此存在多工器39(如圖7所示)。

根據一可能的實施例，處理裝置38控制多工器39以控制哪個聲感測器10必須向單個通信單元14的收發器裝置15提供信號，即哪個聲感測器10必須被讀取。多工器39可以靜態配置，或者可替代地，動態配置，即在定義的開關頻率下以循環和交替的方式將每個輸入連接到輸出。當處理裝置38配置在轉子中(如圖7所示)時和當其配置在機床的固定部分中時，多工器39都可以由處理裝置38控制。

在圖7所示的實施例中，提供兩個聲感測器10，連接到多工器39(通過相應的放大器18)。根據圖中未示出的其他實施例，提供三個或更多個聲感測器10，連接到多工器39(通過相應的放大器18)；所有這些感測器或其中一些感測器都不能是聲感測器。

到目前為止，參照監控系統12示出和描述多個聲感測器和多工器的存在，其中信號處理發生在機床的固定部分或旋轉部分中。如上所述，多個感測器和多工器也可以存在於圖2-4所示的監控系統12的替代實施例中，其中信號處理發生在處理單元40中。在這些情況下，處理單元40控制多工器。

傳統上，處理單元40僅在加工工件期間或在砂輪的維護或修整期間使用聲感測器10的讀數以檢測砂輪與工件之間或在砂輪和修整工具(修整器)之間的接觸所引起的超聲波發射。因此，振動感測器10的讀數傳統上(以已知方式)僅用於檢查加工週期或維護週期。

由於主軸3和工件之間及/或主軸3和機床1的其他部件之間的意外碰撞(以及由於控制中的錯誤)，處理單元40也可以在主軸3往返於工件的移動期間及/或在工件的組裝和拆卸期間，使用聲感測器10的讀數以檢測任何振動峰值(即聲發射的峰值)。換言之，聲感測器10(即，監控系統12包括聲感測器10)被處理單元40用作當主軸3移位或工件靠近主軸3時，關於主軸3的任何不希望的碰撞的“哨兵”。顯然，當透過聲感測器10提供的信號指示(可能的)碰撞時，處理單元40立即將其發送給機床的控制單元，如果需要，停止正在進行的運動。這種類型的事件也可能由處理單元40及/或機床的控制單元記錄，以允許在將來重建主軸3已經經歷的所有負面事件。

在上述實施例中，使用振動感測器10，而根據其他實施例(未示出)，使用不同類型的感測器(例如溫度感測器、壓力感測器、加速度感測器等)。

在上述實施例中，可移動部件是機床1的主軸3，而根據其他實施例(未示出)，可移動部件是在機床1或其他類型的機器中具有不同功能的部件。

在不脫離本發明的保護範圍的情況下，此處描述的實施例可以相互組合。

上述監控系統12提供若干優點。

首先，上述監控系統12允許通過提高聲感測器10的讀數的準確性、靈敏度和穩定性來提高信噪比。該結果尤其是由於存在適合提供差動信號的傳輸線而獲得的。傳輸線定義一信號路徑。在整個傳輸線中，信號路徑是完全差動的，即構成傳輸線一部分的每個組件的輸入和輸出都是差動的，每個組件執行的操作都是差動的。

該傳輸線從聲感測器10開始，包括第一連接線19、放大器18和第二連接線20，並在通信單元14的收發器裝置15處結束。在其整個路徑中，信號始終是全差動的，且具有高品質和強抗擾動能力。

根據一較佳實施例，差動信號的傳輸線從聲感測器10經過通信單元14(也被配置為保持信號路徑全差動)、放大器22、介面單元13和相應的電引線到達處理單元40。換言之，根據較佳實施例，還有非接觸式通信單元14，放大器22，包括連接到第二傳輸裝置16的兩個輸入端和連接到介面單元13的兩個輸出端，介面單元(13)其本身和將後者連接到處理單元40的任何電引線形成提供差動信號的傳輸線的一部分。

在圖4-7所示的實施例中，單個連接線20允許將振動感測器10的電功率和信號傳輸到聲感測器10。這允許顯著減少系統所需的電引線的數量，在小型化方面具有明顯優勢。

在圖7所示的實施例中，多工器的輸入數量越多，上述優點就越多。

在圖5-7所示的實施例中，由聲感測器10產生的類比信號在轉子中被數位化，因此通信單元14以非接觸方式傳輸數位信號，該數位信號與類比信號不同，不受雜訊或衰減的影響。

在圖5-7所示的實施例中，由於處理裝置38的存在，由聲感測器10產生的信號已經在可移動部件中進行處理(或者，根據未示出的替代實施例，在固定組件)，可以顯著提高信噪比。

此外，除前面提到的優點之外，在轉子內部執行信號的完整處理或大部分此類處理提供更多顯著的優點。

首先，由於監控系統，更具體地說是轉子，功能更強大且具有更高的自主性，即它自主執行更複雜的操作，顯著減少控制裝置的工作量。因此可以通過增加例如監控過程的數量及/或種類來改進系統，例如增加更多感測器及/或執行更多類型的檢查。

此外，在轉子內部執行信號的完整處理或大部分此類處理，允許基於處理後的信號對監控系統進行自我配置的可能性以及在監控系統中實現自診斷功能的可能性，例如測量溫度、電壓或其他系統參數，及檢查通信通道的可靠性。

由聲感測器10產生的信號的處理可以發生在可移動部件中(或者，根據未示出的替代實施例，在固定部件中)，甚至在不包括適於提供差動信號的傳輸線的監控系統中。

同樣，也可以在監控系統中使用多工器，該監控系統包括多個感測器(和平衡頭，如果存在的話)，不包括適於提供差動信號的傳輸線。

1:機床 2:機架 3:主軸 4:旋轉軸 5:砂輪 6:軸向開口 7:平衡頭 8:平衡質量 9:電動機 10:聲感測器 11:控制裝置 12:監控系統 13:介面單元 14:非接觸式通信單元 15:收發器裝置 16:收發器裝置 17:端子 18:放大器 19:第一連接線 20:第二連接線 21:多極電纜 22:放大器 23:電源電路 24:電源裝置 25:電源裝置 26:空氣耦接變壓器 27:第一線圈 28:第二線圈 29:電源電路 30:電源裝置 31:電源裝置 32:空氣耦接變壓器 33:放大器 34:第三電源裝置 35:耦接裝置 36:去耦接裝置 37:類比數位轉換器 38:處理裝置 39:多工器 40:處理單元

參考附圖描述本發明，附圖說明實施例的非限制性示例，其中：

-[圖1]示意性地示出具有旋轉主軸的機床，該旋轉主軸支撐砂輪並設置有平衡頭；

-[圖2]示意性地示出根據本發明的監控系統；及

-[圖3-7]是圖2的監控系統的替代實施例的一系列示意圖。

2:機架

3:主軸

7:平衡頭

10:聲感測器

12:監控系統

13:介面單元

14:非接觸式通信單元

15:收發器裝置

16:收發器裝置

17:端子

18:放大器

19:第一連接線

20:第二連接線

23:電源電路

24:電源裝置

25:電源裝置

26:空氣耦接變壓器

27:第一線圈

28:第二線圈

29:電源電路

30:電源裝置

31:電源裝置

32:空氣耦接變壓器

33:放大器

34:第三電源裝置

35:耦接裝置

36:去耦接裝置

37:類比數位轉換器

38:處理裝置

Claims (15)

1. 一種監控系統(12)，用於連接到固定組件(2)的可移動部件(3)，該監控系統連接到處理單元(40)，且包括： -聲感測器(10)，位於該可移動部件(3)中； -第一放大器(18)，位於該可移動部件(3)中； -非接觸式通信單元(14)，設置有第一收發器裝置(15)，置於該可移動部件(3)中，及第二收發器裝置(16)，面向該第一收發器裝置(15)並置於該固定部件(2)中； -第一連接線(19)，將該聲感測器(10)連接到該第一放大器(18)； -第二連接線(20)，將該第一放大器(18)連接到該第一收發器裝置(15)； 該監控系統(12)的特徵在於，其包括： -類比數位轉換器(37)，放置在該可移動部件(3)或該固定部件(2)中，且被配置為接收類比信號並將該類比信號轉換為數位信號；及 -處理裝置(38)，放置在該可移動部件(3)或該固定部件(2)中，且被配置為從該類比數位轉換器(37)接收該數位信號，以對該數位信號進行處理，且得到並輸出處理的數位信號。
2. 根據請求項1所述的監控系統(12)，其中，該類比數位轉換器(37)和該處理裝置(38)放置在該可移動部件(3)中。
3. 根據請求項1或請求項2所述的監控系統(12) ，其中，該數位信號經過時域和頻域處理。
4. 根據請求項3所述的監控系統(12)，其中，該信號處理是透過使用傅立葉變換進行。
5. 根據請求項4所述的監控系統(12)，其中，該信號處理是透過使用快速傅立葉變換進行。
6. 根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)，包括第二放大器(33)，放置於該可移動部件(3)中，且沿該第二連接線(20)與該第一放大器(18)串聯。
7. 根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)，包括電源電路(23)，其設置有： -第一電源裝置(24)，放置在該可移動部件(3)中且提供電力至該第一放大器(18)； -空氣耦接變壓器(26)，包括第一線圈(27)，放置在該可移動部件(3)中並向該第一電源裝置(24)提供電力，及第二線圈(28)，放置在該固定部件(2)中並接收電力； -第二電源裝置(25)，其放置在該固定部件(2)中，向該第二線圈(28)提供電力，且向放置在該固定組件(2)中的第三放大器(22)或向該第二收發器裝置(16)提供電力； -第三電源裝置(34)，直接與該第一線圈(27)耦接； -耦接裝置(35)，接收來自該第三放大器(34)的電力並將電力饋送到該第二連接線(20)中，該電力處於與由該聲感測器(10)產生的類比信號的頻帶不同的頻帶中；及 -去耦接裝置(36)，其從該第二連接線(20)獲取電力且向該第一放大器(24)提供電力。
8. 根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)，包括傳輸線，適於提供差動信號，包括： -該第一放大器(18)包括兩個電輸入端子和兩個電輸出端子； -該第一連接線(19)包括兩個電引線，其每者將該聲感測器(10)的電端子(17)連接到該第一放大器(18)的相應電輸入端子；及 -該第二連接線(20)包括兩個電引線，其每者將該第一放大器(18)的電輸出端子連接到該第一收發器裝置(15)。
9. 根據請求項8所述的監控系統(12)，進一步包括第三放大器(22)，放置在該固定部件(2)中且包括兩個電輸入端子，連接到該第二收發器裝置(16)，及兩個電輸出端子，可以連接到配置為分配電源並傳輸離開或進入該處理單元(40)的信號的介面單元(13)。
10. 根據請求項8或請求項9所述的監控系統(12)，其中，該傳輸線，適於提供差動信號，從聲感測器(10)開始並在連接到該監控系統(12)的處理單元(40)處結束。
11. 根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)，包括： -兩個分離且獨立的聲感測器(10)； -兩個第一放大器(18)； -兩個第一連接線(19)，其每者將聲感測器(10)連接到第一放大器(18)且包括兩個電引線； -單個通信單元(14)；及 -多工器(39)，具有兩個電輸入端子，連接到該兩個第一放大器(18)及單個電輸出端子，連接到該單個通信單元(14)的該第一收發器裝置(15)。
12. 根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)，包括平衡頭。
13. 一種方法，用於在根據前述請求項中任一項所述的監控系統(12)的可移動部件(3)內獲得處理的數位信號，並通過該監控系統(12)的非接觸式通信單元(14)傳輸該處理的數位信號，包括以下步驟： -通過使用具有改進解析度的 SAR(逐次逼近暫存器)轉換器以增加類比數位採集動態； -對透過該聲感測器10產生的粗糙基頻信號進行高頻採集，該頻率高於2Mhz； -實施高度可參數化的隨機處理，該隨機處理在被監控的過程發生變化時保持高效率； -實施自動參數設置模式，允許基於對被監控過程的觀察對該處理進行自動參數化；及 -將該處理的數位信號進行封包，以便在同一通信通道上傳輸具有較高優先級和較低優先級資訊的即時資訊， 該處理的數位信號的該封包是根據最佳化的通信協定執行，該協定允許根據使用該資訊的延遲以定義資訊的階層結構。
14. 根據請求項13所述的方法，包括進一步步驟：基於相同粗糙信號執行多個同時測量的特定處理而無需添加專用硬體。
15. 根據請求項13或請求項14所述的方法，其中，該方法的至少一些該步驟透過該監控系統(12)的該類比數位轉換器(37)和該處理裝置(38)實施。

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