專利名稱：大型天線伺服電機的在線檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種伺服電機的檢測系統，特別是一種大型天線伺服電機的在線檢測系統。
背景技術：
船(艦)載測控雷達伺服驅動電機作為驅動天線長時間、高負荷運轉的執行機構，其性能的好壞直接影響目標跟蹤的穩定性，目前在線檢測的手段缺乏，其性能好壞往往依靠崗位人員根據自身經驗，聽聲音、查外觀進行檢查，檢查效率很低，無法通過在線檢測的手段實時準確了解電機的工作狀態。

實用新型內容本實用新型的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種大型天線伺服電機的在線檢測系統，實現對伺服電機的實時在線檢測。本實用新型采用的技術方案是這樣的:一種大型天線伺服電機的在線檢測系統，該系統包括:信號采集系統、預處理系統、數據傳輸系統和計算機數據分析系統。所述信號采集系統，包括用于實時采集伺服電機的X軸方向震動信號的X軸震動傳感器、Y軸方向震動信號的Y軸震動傳感器和Z軸方向震動信號的Z軸震動傳感器，還包括用于檢測伺服電機溫度的溫度傳感器；所述預處理系統，包括用于對所述信號采集系統的信號進行采樣的信號采樣單元和對采樣的信號進行數據預處理的嵌入式控制器；所述數據傳輸系統，包括用于接收嵌入式控制器進行預處理后的信號的第一無線傳輸設備、進行網絡傳輸前進行數據調試的路由器、接收路由器的數據的第二無線傳輸設備、與第二無線傳輸設備的輸出端連接的通信適配器；所述計算機數據分析系統與所述通信適配器連接，接收通過數據傳輸系統傳輸的由信號采集系統采集的信號，并對該信號進行處理，記錄輸出處理結果。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的技術方案實現了船(艦)載大型天線伺服電機狀態的實時在線檢測；通過定期的在線檢測獲得電機在實際工作中的性能數據，并對其進行分析，從而及時掌握電機工作性能，提前發現可能發生的故障隱患，將影響任務的不利因素消除在萌芽狀態，實現預先維修。2.本實用新型采用基于數據采集與處理系統，功能性強，通用性好，宜于擴展，數據傳輸采用無線模式，減少了傳輸過程中的中間環節，有效地克服了電機工作平臺空間狹小，布線困難等不利因素，傳輸便捷，靈活可靠。

圖1是本實用新型伺服電機的在線檢測系統的拓撲圖；[0013]圖2是電機在線檢測及故障診斷數據流圖；圖3是故障診斷軟件總體結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，一種大型天線伺服電機的在線檢測系統，該系統包括:信號采集系統
1、預處理系統2、數據傳輸系統3和計算機數據分析系統4。所述信號采集系統1，包括用于實時采集伺服電機的X軸方向震動信號的X軸震動傳感器11、Y軸方向震動信號的Y軸震動傳感器12和Z軸方向震動信號的Z軸震動傳感器13，還包括用于檢測伺服電機溫度的溫度傳感器14 ；所述預處理系統2，包括用于對所述信號采集系統I的信號進行采樣的信號采樣單元21和對采樣的信號進行數據預處理的嵌入式控制器22 ；所述數據傳輸系統3，包括用于接收嵌入式控制器22進行預處理后的信號的第一無線傳輸設備31、進行網絡傳輸前進行數據調試的路由器32、接收路由器32的數據的第二無線傳輸設備33、與第二無線傳輸設備的輸出端連接的通信適配器34 ；所述計算機數據分析系統4與所述通信適配器連接，接收通過數據傳輸系統3傳輸的由信號采集系統I采集的信號，并對該信號進行處理，記錄并輸出處理結果。在航天測量船上，伺服電機被置放在封閉的天線塔中。天線塔內空間狹小，維護人員進入天線罩十分麻煩。針對這種情況，將信號采集系統和預處理系統安置在天線塔內，它具有體積小、功耗小的特點。將信號分析處理系統安置在測量船的中心機房。通過無線通信實現天線筒內和中心機房的數據傳輸。上述的X軸震動傳感器11、Y軸震動傳感器12和Z軸震動傳感器13選用美國ADI公司的ADXL001，所述溫度傳感器選用STT-F系列溫度傳感器，采用金屬外殼封裝，測量溫度范圍-50° 100°，信號單元選用MPS060602雙通道數據采集板。嵌入式控制器選用Tiny6410開發板，ARM處理器為ARM11。無線傳輸設備采用USB無線網卡其核心芯片為Ralink RT3070。下面介紹故障診斷過程:其數據流如圖2所示，電機振動信號通過小波包變換后，提取尺度空間能量的特征向量，然后作為輸入給已訓練好的BP神經網絡。BP神經網絡的輸出為電機的運行狀態。(A)信號處理本方案利用小波包分析方法將振動信號分解為一系列具有局部特性的小波函數，在低頻和高頻范圍內均具有較好的分辨力，小波包分析作為特征提取方法的思路:1)對信號小波變換，從時頻譜上估計大致的故障頻譜范圍。2)據此選擇相應的小波包分解層數，對振動加速度信號進行小波包分解。3)分解后針對所選層的節點進行小波重構，求各頻帶內的信號能量，構造特征向量。為了分析的便利，對特征向量再作歸一化處理。(B)故障診斷[0029]建立了一個三層BP神經網絡(輸入層、單隱層、輸出層)來診斷電機故障。輸入層的節點數與特征向量維數相對應。輸出層的節點數與故障的種類相對應。隱層節點數需要跟據上述理論及多次試驗來具體確定。故障診斷模塊主要包括添加樣本數據模塊、訓練BP網絡模塊、BP網絡診斷模塊和顯示輸出結果模塊。圖3為故障診斷模塊總體結構圖。在實際使用過程中，會有新的故障樣本數據的加入，考慮到系統的通用性，增加了“添加特征數據模塊”。訓練BP網絡模塊和BP網絡診斷模塊需要調用MATLAB工具箱，和MATLAB進行數據交互。另外訓練網絡時需要設置的參數如隱含層神經元個數、學習效率、訓練次數、訓練目標等，所以對這些參數的設置提供了人機交互，可以根據需要設置。本實用新型的有益效果是:1.本實用新型的技術方案實現了船(艦)載大型天線伺服電機狀態的實時在線檢測；通過定期的在線檢測獲得電機在實際工作中的性能數據，并對其進行分析，從而及時掌握電機工作性能，提前發現可能發生的故障隱患，將影響任務的不利因素消除在萌芽狀態，實現預先維修。2.本實用新型采用基于數據采集與處理系統，功能性強，通用性好，宜于擴展，數據傳輸采用無線模式，減少了傳輸過程中的中間環節，有效地克服了電機工作平臺空間狹小，布線困難等不利因素，傳輸便捷，靈活可靠。3.本實用新型實現了對伺服電機故障的初步診斷。通過訓練神經網絡，不斷添加樣本值，可以初步判斷電機故障的部位，為伺服電機檢修維護提供可靠的依據。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種大型天線伺服電機的在線檢測系統，其特征在于，該系統包括:信號采集系統(I)、預處理系統(2)、數據傳輸系統(3)和計算機數據分析系統(4)； 所述信號采集系統(1)，包括用于實時采集伺服電機的X軸方向震動信號的X軸震動傳感器(11)、Y軸方向震動信號的Y軸震動傳感器(12)和Z軸方向震動信號的Z軸震動傳感器(13)，還包括用于檢測伺服電機溫度的溫度傳感器(14); 所述預處理系統(2)，包括用于對所述信號采集系統(I)的信號進行采樣的信號采樣單元(21)和對采樣的信號進行數據預處理的嵌入式控制器(22)； 所述數據傳輸系統(3)，包括用于接收嵌入式控制器(22)進行預處理后的信號的第一無線傳輸設備(31)、進行網絡傳輸前進行數據調試的路由器(32)、接收路由器(32)的數據的第二無線傳輸設備(33)、與第二無線傳輸設備的輸出端連接的通信適配器(34)； 所述計算機數據分析系統(4)與所述通信適配器連接，接收通過數據傳輸系統(3)傳輸的由信號采集系統(I)采集的信號，并對該信號進行處理，記錄并輸出處理結果。
2.根據權利要求1所述的大型天線伺服電機的在線檢測系統，其特征在于，所述信號采集系統(I)和預處理系統(2 )安裝于天線塔內。
專利摘要本實用新型公開了一種大型天線伺服電機的在線檢測系統，該系統包括①信號采集系統，包括用于實時采集伺服電機的X軸、Y軸和Z軸方向震動信號的X軸震動傳感器、Y軸震動傳感器和Z軸震動傳感器，還有檢測伺服電機的溫度傳感器；②預處理系統，信號采樣單元和嵌入式控制器；③數據傳輸系統，第一無線傳輸設備、路由器、第二無線傳輸設備、網絡適配器；④計算機數據分析系統，接收信號采集系統采集的信號，并對該信號進行處理，記錄并輸出處理結果。有益效果可以線檢測獲得電機在實際工作中的性能數據，并對其進行分析，從而及時掌握電機工作性能，提前發現可能發生的故障隱患，將影響任務的不利因素消除在萌芽狀態，實現預先維修。
文檔編號G01R31/34GK203012103SQ201220628860
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者孫永江, 孫步友, 金華松, 于建成, 朱加勇, 邱冬冬 申請人:中國人民解放軍63696部隊