一种舱室噪声声压自动检测方法与流程

1.本发明属于舱室噪声检测领域，涉及一种舱室噪声声压自动检测方法，具体地说是基于机械臂的运动，搭载传声器自动到达声压检测点，获取整个舱室的声压分布，实现舱室噪声声压的检测。
技术背景
2.船舶在营运过程中各种设备会产生噪声，当噪声过高时会给船上人员的正常生活与工作带来困扰。为远离噪声的困扰，需要对舱室内进行噪声检测。根据文献《中小型集装箱船噪声快速预报与测试研究》，舱室噪声声压检测的方法是按照噪声测量标准，在舱室内同时布置多个位置固定的传声器来进行声压测量。后期再通过对噪声数据的处理分析，为进一步降噪提供基础。该方法存在的不足是：传声器的安装、布线麻烦，不利于重复测量，而且每个测点都需要安装一个传声器，成本较高。
3.若结合机器人技术，利用机械臂运动的高度灵活性和精确性，通过软件进行避障运动规划，可将传声器安全地搭载至舱室内指定检测点进行噪声声压检测。另外机械臂还具有轻量化、便携化以及快速安装等优良特性。在控制界面内可以对声压数据进行处理与存储，极大地提升了测量效率，增强了数据可靠性。同时，将声压数据以云图的形式呈现，可以直观的展示舱室的声压状况。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提出一种舱室噪声声压自动检测方法。本方法采用七自由度机械臂搭载传声器到达舱室内的噪声检测点进行噪声压检测，而且同时避开舱室内的所有障碍物。机械臂可以快速安装布置，实现舱室噪声检测点的全覆盖。机器人控制程序与声压采集程序之间能够实现良好交互，避免机器人自身噪声对测量造成干扰，最后以声压云图的形式直观展示舱室的声压状况。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种舱室中噪声声压自动检测方法，该自动检测方法基于检测装置实现，检测装置包括传声器、七自由度机械臂、安装基座，其中，传声器通过夹具安装在七自由度机械臂的末端，机械臂的安装基座设计为可移动式基座，通过七自由度机械臂末端的轨迹规划，实现舱室噪声检测点的全覆盖。具体步骤包括：
7.(1)分析七自由度机械臂检测空间。
8.利用adams软件搭建舱室七自由度机械臂仿真环境，通过选取不同的七自由度机械臂的安装基座高度、传声器夹具长度以及安装基座的安装位置(基准点)，进行七自由度机械臂检测空间的分析。确定布置四个基座基准点，通过各个基准点上对七自由度机械臂的调度，实现整个舱室声压待测点的检测。以舱室地面中心为坐标原点，四个基座基准点坐标分别是(
‑
1500，0)，(
‑
500，0)，(500，0)，(1500，0)。
9.(2)噪声检测点布局。
10.舱室的噪声检测点以等间隔立体网状分布在舱室内，检测点间距为250mm，且与舱室舱壁距离200mm。所有检测点以就近分配的原则分配到已确定的四个基座基准点，生成基于每个基准点的噪声检测点序列。
11.(3)机械臂轨迹规划。
12.利用moveit仿真软件规划七自由度机械臂的运动轨迹，使其在运动过程中不与舱室内的床、安装基座等发生碰撞。针对每个基准点所对应的噪声检测点，输出七自由度机械臂七个关节的运动角度，记录关节运动的角度集。
13.(4)将七自由度机械臂的安装基座移动到第一个基准点，利用正交激光测距仪进行安装基座精确定位，开启噪声采集装置。
14.(5)将机械臂运动规划得到的关节运动角度集依次发给七自由度机械臂，七自由度机械臂开始运行，其末端的传声器到达当前噪声检测点，机械臂自动停止运动，读取并记录等时间段的电压值。
15.(6)重复步骤(5)，七自由度机械臂运行到下一个噪声检测点，直至七自由机械臂末端的传声器完成当前基准点的最后一个噪声检测点的声压检测。
16.(7)将七自由度机械臂的安装基座移动到下一个基准点，利用正交激光测距仪精确定位，重复步骤(5)与(6)。
17.(8)数据处理与分析，对时域上的电压信号进行傅里叶变换转变为频域上的声压信号。
18.(9)基于各个噪声检测点的空间坐标及检测记录的声压信号通过matlab绘制声压云图。
19.本发明的有益效果为：利用机械臂运动的灵活性和精确性，可以搭载传声器安全到达舱室内指定检测点进行噪声声压检测，极大地提升了检测效率。通过对噪声声压数据进行处理与存储，以声压云图的形式直观地展示舱室声压状况。
附图说明
20.图1为本发明的流程图；
21.图2为机械臂检测空间分析示意图；
22.图3为机械臂避障轨迹规划示意图；
23.图4为舱室内测量平面的声压云图。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：
25.本发明的具体实施过程采用的移动组件是便携式七自由度机械臂，其工作半径可达902mm，重复定位精度达
±
4mm，有效载荷4kg，最大线速度500mm/s，支持多种通讯方式。噪声采集装置采用东华公司的采集卡，频率为256khz，采集通道数为16，测量频率范围为20hz
‑
20khz，能够满足多种空间环境测量的要求。
26.一种舱室噪声声压自动检测方法，主要流程如图1，包括如下步骤：
27.(1)利用adams软件搭建舱室机械臂仿真环境，如图2，通过选取不同的七自由度机械臂的安装基座高度、传声器夹具长度以及安装基座的安装位置(基准点)，进行七自由度
机械臂检测空间的分析。确定布置四个基座基准点，通过各个基准点上七自由度机械臂的调度，实现整个舱室声压待测点的检测。以舱室地面中心为坐标原点，四个基座基准点坐标分别是(
‑
1500，0)，(
‑
500，0)，(500，0)，(1500，0)。经多次仿真结果对比，确定基座高度为600mm，传声器夹具长度为400mm，使之既满足较好的检测覆盖范围，又利于机械臂后续的运动规划。
28.(2)舱室的噪声检测点以等间隔立体网状分布在舱室内，检测点间距为250mm，且与舱室舱壁距离200mm。所有检测点以就近分配的原则分配到已确定的四个基座基准点，生成基于每个基准点的噪声检测点序列。基准点1共有4个检测平面，98个噪声检测点；基准点2共有6个检测平面，182个噪声检测点；基准点3共有6个检测平面，210个噪声检测点；基准点4共有6个检测平面，196个噪声检测点；
29.(3)利用moveit仿真软件规划七自由度机械臂的运动轨迹，如图3，使其在运动过程中不与舱室内的床、安装基座等发生碰撞。针对每个基座基准点所对应的噪声检测点，输出七自由度机械臂七个关节的运动角度，记录关节运动的角度集。
30.(4)将七自由度机械臂的安装基座移动到第一个基准点，利用正交激光测距仪进行安装基座精确定位，开启噪声采集装置。
31.(5)将机械臂运动规划得到的关节运动角度集依次发给七自由度机械臂，七自由度机械臂开始运行，其末端的传声器到达当前噪声检测点，机械臂自动停止运动，读取并记录等时间段的电压值。
32.(6)重复步骤(5)，七自由度机械臂运行到下一个噪声检测点，直至七自由机械臂末端的传声器完成当前基准点的最后一个噪声检测点的声压检测。
33.(7)将七自由度机械臂的安装基座移动到下一个基准点，利用正交激光测距仪精确定位，重复步骤(5)与(6)。
34.(8)数据处理与分析，对时域上的电压信号进行傅里叶变换转变为频域上的声压信号。
35.(9)绘制声压云图。基于各个噪声检测点的空间坐标及检测记录的声压信息，在matlab内编写声压云图绘制函数，使用visual studio2017对matlab函数进行编译，生成对应的后缀名为dll、lib、ctf的文件，将以上文件在mfc项目中进行配置，通过com组件的形式对绘图函数进行调用，生成各个检测平面的声压云图，如图4。
36.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。