一种支持工控屏的动平衡测控系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种支持工控屏的动平衡测控系统，属于平衡机技术领域。


背景技术：

2.动平衡测量是将被测工件的转子的不平衡离心力产生的振动信号，通过传感器转换成电信号，经过信号处理后得到转子的不平衡量信息的过程。目前，动平衡测量通过动平衡测量系统实现。
3.专利号cn112362236a的实用新型中公开了一种支持以太网大数据传输的动平衡测量系统及其控制方法，通过将处理后的动平衡数据通过以太网发送至上位机进行分析，得到不平衡信息，可以解决在使用测量主板对处理后的动平衡数据进行计算时，上位机只能得到最后的计算结果，缺乏过程数据，且动平衡测量系统的升级效率较低的问题。
4.然而，当前动平衡测量系统其不平衡量及其角度的计算主要是由测量主板中的嵌入式软件实现，测量主板将计算好的不平衡量结果上送给上位机软件进行显示，上位机软件通常安装于计算机中，计算机包括台式机和笔记本，即使是笔记本，也因占用体积过大和易受损伤等缺陷，导致整体系统方案不太支持需要移动便携式的不平衡测试场景。
5.因此，如何提出一种适用移动便携式的不平衡测试系统成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种支持工控屏的动平衡测控系统，采用工控屏代替上位机，利用串口通信电路实现工控屏和测量主板之间数据的传输；在此基础上，将系统包含的所有结构件分布安装在定制化的手提箱内，在减小系统整体结构的同时，提高测控操作便利性。
7.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种支持工控屏的动平衡测控系统，所述动平衡测控系统包括：
8.手提箱，包括带把手的箱体、箱盖和仪表面板；其中，箱盖可转动地安装在箱体上方，与箱体构成容纳腔；仪表面板水平安装在容纳腔内，将容纳腔自上而下分隔成相对独立的上腔体和下腔体；
9.固定在下腔体内的电源，用于为所述系统供电；
10.固定在下腔体内的测量主板，其具有两组传感器接口与设置在仪表面板上的转接口进行线路连接，并在测试时通过仪表面板上的转接口与传感器组件相连接；
11.储藏腔，设置在下腔体内，用于存放传感器组件，在试验时，传感器组件被取出并安装于待测转子工件上，对待测工件的动平衡数据进行采集，并将采集数据通过传感器接口发送至测量主板；
12.与测量主板通过串口通信电路相连的工控屏，固定嵌在仪表面板上，用于接收并且显示所述测量主板基于串口通信电路发送的处理后的动平衡数据。
13.可选地，所述电源包括用于储能的蓄电池组。
14.可选地，所述蓄电池组采用可充电蓄电池组，与之连接的充电接口嵌入安装在仪表面板上。
15.可选地，所述电源还包括市电接口，市电接口安装在箱体侧面。
16.可选地，所述手提箱采用防水材质制成。
17.可选地，所述传感器组件包括测速传感器和压电传感器；
18.所述测量主板包括主芯片基本电路、锁相鉴频电路、积分滤波电路、程控放大电路、ad转换电路和串口通信电路；所述测速传感器的信号输出端依次通过锁相鉴频电路、ad转换电路与主芯片基本电路耦合连接；所述压电传感器的信号输出端依次通过积分滤波电路、程控放大电路、ad转换电路与主芯片基本电路耦合连接；
19.所述主芯片基本电路中运行有嵌入式软件；所述嵌入式软件，用于：
20.在所述系统上电时进行自检；
21.在自检通过后，采集所述待测工件旋转过程中经由所述传感器组件中测速传感器的基本同步信号；基于所述基础同步信号经过所述锁相鉴频电路、所述积分滤波电路和所述程控放大电路，由所述ad转换电路采集输出所述处理后的动平衡数据；
22.将所述处理后的动平衡数据和所述基础同步信号经嵌入式软件分析处理后得到最终不平衡量和不平衡角度位置，通过串口通信电路将最终计算结果发送至工控屏进行显示。
23.可选地，所述工控屏内运行有上位机测控软件，用于：
24.通过图形化界面在工控屏上显示所述不平衡信息，所述不平衡信息包括不平衡量和不平衡角度位置；
25.对不平衡实验进行系统参数设置和过程控制，以及异常处理、试验报表输出。
26.可选地，所述串口通信电路采用带隔离电源芯片的rs232串口通信芯片，其与工控屏通信采用modbus标准协议。
27.可选地，所述工控屏采用工控触摸屏。
28.可选地，所述工控触摸屏用于将外部输入的对传感器组件和测量主板进行启动/停止的控制指令通过串口通信电路发送至测量主板。
29.可选地，所述传感器组件的信号输出端包括两条支路，其中一条支路连接至测量主板，另一条支路穿过设置在仪表面板上的通孔延伸并固定在仪表面板上方。
30.本实用新型的有益效果在于：采用工控屏代替上位机，利用串口通信电路实现工控屏和测量主板之间数据的传输，无需借助网络，降低对应用场景的网络需求，使系统可以应用在部分网络通信信号不好的区域。在此基础上，将系统包含的所有结构件分布安装在定制化的手提箱内，利用仪表面板将容纳腔分隔成相对独立的上腔体和下腔体，将电源、测量主板等设备安装在相对封闭的下腔体内，防尘防水，减少外部环境对这部分设备的损伤风险；将工控屏、传感器的探测端和其中一个信号输出端安装在仪表面板上，在减小系统整体结构的同时，便于用户查看数据，且能够提高测控操作的便利性。采用工控触摸屏，结合图形化界面的显示方式，具有更加直观详细的数据显示结果。采用工控触摸屏还可以实现对测量主板和传感器组件运行状态的直接控制。
31.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详
细说明如后。
附图说明
32.图1为本技术一个实施例提供的支持工控屏的动平衡测控系统的结构示意图。
33.图2为本技术一个实施例提供的支持工控屏的动平衡测控系统的模块连接示意图。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.图1是本技术一个实施例提供的支持工控屏4的动平衡测控系统的结构示意图。如图1所示，该动平衡测控系统至少包括手提箱、电源5、传感器组件、测量主板6、串口通信电路和工控屏4。
38.手提箱，包括带把手的箱体2、箱盖1和仪表面板3；其中，箱盖1可转动地安装在箱体2上方，与箱体2构成容纳腔；仪表面板3水平安装在容纳腔内，将容纳腔自上而下分隔成相对独立的上腔体和下腔体7。把手能够提高整个系统的便携性。可选地，所述手提箱采用防水材质制成，以实现更佳的防水性能。
39.示例性地，当箱体2内只安装一套测控系统时，由于本技术通过调整结构设计已经极大地降低了整个系统的体积，采用较小的手提箱即可完全收纳所有结构件。但当箱体2内安装有多套测控设备(包括传感器组、测量主板6和工控屏4)时，由于整个测控系统体积增加，箱体2体积也增加了，此时可以在箱体2下方设置滚轮等移动组件，来进一步提高整个系统的移动性，滚轮可以采用带锁滚轮，使用户能够根据自身需求将箱体2固定在测控现场。
40.电源5固定在下腔体7内，用于为所述系统供电。
41.在本技术中，电源5可以采用蓄电池组，蓄电池组的类型可以根据实际需求选择，例如对于一次长期测控任务，可以采用可充电蓄电池组，与之连接的充电接口嵌入安装在仪表面板3上，便于用户对蓄电池组进行充电。而对于一次短期测控任务且测控量较大时，
可以采用容量更大的非充电蓄电池组。
42.示例性地，电源5还包括市电接口，市电接口安装在箱体2侧面。在有市电的场合，可以直接采用市电对系统进行供电。
43.下腔体7内设置有储藏腔9，用于存放传感器组件，可选的，储藏腔9为一具有上盖的密闭腔体。在没有试验时，传感器组件固定在储藏腔9，密闭腔体可以避免箱体2在移动时由于晃动或者震荡时导致传感器不稳晃动造成电源5、测量主板6等结构件损伤。在试验时，用户将传感器组件从储藏腔9内取出，安装在待测转子工件上，对待测工件的动平衡数据进行采集，并将采集数据通过传感器接口发送至测量主板6。
44.为了便于信号传输，传感器组件的信号输出端穿过设置在仪表面板3上的通孔延伸至测量主板6上。优选的，在仪表面板3上设置有转接头8，测量主板6上的传感器接头与转接头8固定连接，传感器组件的信号输出端与转接头8连接即可，减少对整个结构的扰动。另外，这使得传感器的信号输出端包括两条支路，其中一条支路连接至测量主板6进行运算，另一条支路可以通过转接头8延伸至其他设备，用户可以在不打开仪表面板3的前提下，直接获取传感器的探测数据，对传感器进行维护，例如将传感器的这一信号输出端连接至外部检测设备，通过比对检测设备的解算结果和测量主板6的解算结果，对测量主板6进行日常维护。
45.测量主板6与传感器组件相连且固定在下腔体7内。测量主板6安装在相对封闭的下腔体7内可以减少外界环境对测量主板6的损伤。
46.在本技术中，测量主板6和传感器组件可以采用现有技术中的动平衡数据的测控器件，示例性地，采用专利号cn112362236a的实用新型中公开了一种支持以太网大数据传输的动平衡测量系统中的传感器组件和测量主板6(包括其中运行在主芯片基本电路中的嵌入式软件)，得到处理后的动平衡数据。工控屏4与测量主板6通过串口通信电路相连，固定嵌在仪表面板3上，用于接收并且显示测量主板6基于串口通信电路发送的处理后的动平衡数据，再将处理后的动平衡数据和所述基础同步信号经嵌入式软件分析处理后得到最终不平衡量和不平衡角度位置。
47.如图2所示，具体的，传感器组件包括测速传感器和压电传感器。
48.测量主板6包括主芯片基本电路、锁相鉴频电路、积分滤波电路、程控放大电路、ad转换电路和串口通信电路；测速传感器的信号输出端依次通过锁相鉴频电路、ad转换电路与主芯片基本电路耦合连接；压电传感器的信号输出端依次通过积分滤波电路、程控放大电路、ad转换电路与主芯片基本电路耦合连接。
49.主芯片基本电路中运行有嵌入式软件；嵌入式软件用于在系统上电时进行自检；在自检通过后，采集待测工件旋转过程中经由传感器组件中测速传感器的基本同步信号；基于基础同步信号经过锁相鉴频电路、积分滤波电路和所述程控放大电路，由ad转换电路采集输出处理后的动平衡数据；将处理后的动平衡数据和基础同步信号通过串口通信电路发送至工控屏4进行显示。
50.可选地，工控屏4内运行有专利号cn112362236a的实用新型中的上位机测控软件，用于：接收所述测量主板6发送的处理后的动平衡数据，对处理后的动平衡数据进行分析，得到待测工件的不平衡信息；通过图形化界面在工控屏4上显示不平衡信息，不平衡信息包括不平衡量和不平衡角度位置。应当理解，由于工控屏4的操作系统可以和前述实用新型中
的上位机的操作系统相同，本技术只要将上位机测控软件直接安装到工控屏4中，无需对上位机测控软件做任何改动，就可以同时显示测量主板6直接发送的动平衡数据和经上位机测控软件分析得到的不平衡信息。示例性地，还可以在测量主板6中设置处理器，处理器中运行有前述上位机测控软件，处理器通过串口通信电路将处理后的不平衡信息发送给工控屏4进行显示，在此种情形下，工控屏4通过图形化界面在工控屏4上显示不平衡信息，不平衡信息包括不平衡量和不平衡角度位置；另外还可以对不平衡实验进行系统参数设置和过程控制，以及异常处理、试验报表输出。
51.在前述工作原理的基础上，将系统包含的所有结构件分布安装在定制化的手提箱内，利用仪表面板3将容纳腔分隔成相对独立的上腔体和下腔体7，将电源5、测量主板6等设备安装在相对封闭的下腔体7内，防尘防水，减少外部环境对这部分设备的损伤风险。将工控屏4安装在仪表面板3上，用户在测控时，可以直接翻开箱盖1，只显露仪表面板3，从下腔体7内取出传感器，将传感器的探测端与被测工件连接，采集被测工件的相关参数。传感器探测到的数据发送至测量主板6，经主芯片基本电路解算后将动平衡数据通过串口通信电路发送至工控屏4，用户可以通过安装在仪表面板3上的工控屏4直接查看，从而达到在减小系统整体结构和器件损伤风险的同时，便于用户查看数据，且能够提高测控操作的便利性的技术效果。
52.可选的，本技术的工控屏4采用工控触摸屏，结合图形化界面的显示方式，具有更加直观详细的数据显示结果。采用工控触摸屏还可以实现对测量主板6和传感器组件运行状态的直接控制，例如将用户通过触控板输入的对传感器组件和测量主板6进行启动/停止的控制指令通过串口通信电路发送至测量主板6，替代传统计算机的键鼠操作。应当理解，也可以采用类似计算机的指令输入方式，此时可以将小型键盘也嵌入安装在仪表面板3上。当测控完毕时，合上箱盖1，所有设备均收纳固定在箱体2内，便携性极高。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。