[发明专利]贯流风叶径向圆跳度非接触在线诊断装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及产品监测与诊断技术领域，主要用于在线监测叶片圆跳动参数，特别适用于空调等贯流风叶轮圆跳动的检测，具有被测参数显示、合格与不合格报警显示功能。

背景技术

贯流风叶作为空调及气体输送设备的重要零部件，其几何特性参数将直接影响空调的噪声水平及风量输送效能，因此对贯流风叶结构几何参数有着较高的要求。其中，贯流风叶的圆跳动是其结构几何参数中最重要的参数之一，提出一种自动化非接触在线诊断装置是市场所迫切需要。

目前国内外对贯流风叶的监测方法可以分为两类：一是采用人工方式，通过百分表等器具测量圆跳动，再由工人根据诊断标准主观评估与判断；二是借助于测量仪器进行圆跳动参数的测量以及超限报警。根据资料检索结果，于本发明相关的几种圆跳动检测方法主要是基于运用激光检测技术及机器视觉检测技术（[1]太友科技.跳动测试(T01)[EB/OL]；[2]向胜梅.非连续回转面径向跳动测量数据处理系统研究[D].硕士学位论文.长春:长春理工大学,2008年；），这类技术对系统硬件要求高，开发成本高、难度大，对不同产品的测量需要重新标定，适应性不强。而对应的激光检测技术采用衍射法，只适用于小量程的精密测量，以激光扫描法为原理的圆跳动测量仪目前只能测量轴类零件的单点径向圆跳动参数。人工方式存在监测效率低、监测结果受人为主观因素影响大、长时间监测易使工人视觉疲劳等不足，采用测量仪器只能对单一的圆跳动参数进行测量与超限报警。

发明内容

本发明的目的是提出一种贯流风叶径向圆跳度非接触在线诊断装置，采用以单片机为核心的硬件结构，能够实现实时、在线、非接触的对风叶圆跳度质量诊断

本发明提出的贯流风叶径向圆跳度非接触在线诊断装置，主要包括：

（1）传感器模块，包括贯流风叶径向圆跳动测量传感器与贯流风叶探测传感器，前者用于测量贯流风叶径向圆跳动，作为故障诊断的监测信号源；后者用于判断贯流风叶放置情况，智能启动径向圆跳动测量程序；

（2）信号调理模块，对传感器信号输出信号进行滤波以及限幅处理，用于单片机输入；

（3）电源模块，将AC-DC输出的5V直流电源进行转换，用于传感器、信号调理电路、单片机、声光报警以及LCD显示屏供电；

（4）单片机中央信息处理单元模块，用于接受传感器检测信号，对数据进行运算处理、故障诊断与决策，并通过显示模块实时显示贯流风叶故障状态信息以及径向圆跳动参数值；

（5）液晶（LCD）诊断显示模块，用于接收单片机的显示信息，显示故障诊断结果和贯流风叶径向圆跳动参数；

（6）声光报警模块，分别用绿、红两种颜色的LED分别显示贯流风叶径向圆跳动合格与故障时的状态，对超出阈值的不合格产品，蜂鸣器出现报警提示。

上述装置中的各模块主要包括：

（1）传感器模块是激光测量传感器收发电路，用于检测风叶轮径向圆跳度，光电传感器检测检测风叶的放置与否。

（2）模拟信号处理模块具有放大、滤波、信号幅度衰减功能，使传感器输出稳定信号。

（3）电源模块将AC-DC输出的+5V、±15V、+24V直流电，给传感器、信号调理、LCD显示及单片机供电。

（4）单片机中央信息处理单元模块采用C8051F020单片机，将传感器采集到的数据送入单片机，记录下采集到的数据，并进行贯流风叶径向圆跳度的诊断与识别。

（5）LCD诊断显示模块实时显示诊断结果和圆跳动的相关参数。

（6）声光报警系统，用绿、红两种颜色分别显示风叶圆跳动质量是否合格，并对超出阈值的不合格产品输出音频报警。

贯流风叶径向圆跳度非接触在线故障诊断方法，其包括如下步骤：

（1）初始化系统，初始化完成后，通过贯流风叶探测传感器的输出来判断是否已放置工件，此时，接近开关在下降沿有效；

（2）当放置工件后，贯流风叶探测传感器将输出的控制信号送至步进电机控制系统启动电机运转；

（3）电机运转的同时选择模数转换通道采集贯流风叶径向圆跳度测量传感器的输出信号，循环采集一定采样点数，并通过算法计算出采集信号的最大值与最小值，如此循环采集三路传感器输出值并存储最值；

（4）数据处理程序主要是将采集的电压值的三组最值作差并转换为位移值，再将位移值与预存的阈值进行比较，进行声光报警显示，并将所得的圆跳动值在LCD屏上显示。