[发明专利]悬臂梁弯曲形变实时监测方法

说明书

本发明公开了一种悬臂梁弯曲形变实时监测方法。建立一个悬臂梁弯曲形变实时监测装置，包括：嵌入式端、电脑端；嵌入式端，固定在待测悬臂梁上，用于实时监测待测悬臂梁的形变；电脑端，用于远程监控实时数据，提供软件的数据接口，计算并显示实时角度值、最大挠度位置、最大挠度值、受力点和受力大小和模拟梁受力变形的实时模型动画等功能；方法对采集的角度数据进行去噪处理、零点处理和分度数处理这三个阶段的滤波处理；并建立了形变检测数学模型；本发明提供了起重机臂、吊机臂等承重受力机械设备的构造类力学分析模型的建立，也可以用于实体梁臂受力弯曲变形的实时监测。

技术领域

本发明涉及形变监测领域，特别是一种悬臂梁弯曲形变实时监测方法。

背景技术

悬臂梁是一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端的梁，其受到梁臂上的压力导致梁发生弯曲变形。例如起重机臂、吊机臂等都可以简化为悬臂梁模型。这类梁臂作为重要的承重受力机械设备，在工作时因受力产生形变在所难免，而过度的形变不但会损坏梁臂，还会带来重大的生产事故造成不可预计的人员、财产损失。因此，提供一个实时检测悬臂梁梁臂受力、形变的装置方法非常有必要。

现有的测量技术主要有：应变片和计算机视觉。其中，应变片测量技术较为成熟，该技术精度高、寿命长，但作为一种植入式的测量方法，无法判断受力大小、无法测量弯曲位移量，同时高成本、灵活性差是该技术的不足。计算机视觉测量是这几年新起的技术，该技术对计算机视觉观察的性能和图像采集设备的安装调试的要求都很高，且容易因为视觉上的遮挡而影响。

基于以上技术的不足，本发明提出了一种悬臂梁梁臂模型的受力、形变实时监测装置方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬臂梁弯曲形变实时监测方法。

具体步骤为：

(1)建立一个悬臂梁弯曲形变实时监测装置，包括：嵌入式端、电脑端。

嵌入式端，包括：无线角度传感模块、微控制器模块、无线数据传输模块、显示模块。微控制器模块与无线角度传感模块、无线数据传输模块、显示模块电连接。

嵌入式端，用于传感器数据采集、数据解析、数据滤波、数据转换运算、显示图形和字符形式的运算结果、对参数进行实时监测和阈值报警、与电脑端进行无线通信，向电脑端发送滤波处理后的数据、接收电脑端的控制指令。

嵌入式端，固定在待测悬臂梁上，用于实时监测待测悬臂梁的形变。

无线角度传感模块，至少包括一个三轴的角度传感器，角度传感器提供一个三轴直角坐标系中三个轴的瞬时角度变化。角度传感器放置在待测悬臂梁的自由端端点，实时监测自由端点角度值并回传，提供无线数据传输功能。

微控制器模块，用于数据分析、数据滤波、数据转换运算、对参数进行实时监测和阈值报警、输出图形和字符形式的运算结果到显示模块。

无线数据传输模块，用于与无线角度传感模块进行无线通信、与电脑端进行无线通信，与微控制器模块进行有线通信。

显示模块，以图形和字符形式，显示形变过程和结果。

电脑端，包括：1)数据传输中转器；2)电脑及上位机软件。

电脑端，用于远程监控实时数据，提供软件的数据接口，与嵌入式端进行无线通信，接收嵌入式端处理后的数据，以及向嵌入式端发送控制指令。电脑端上位机软件，实现了接收串口传回的数据、发送串口编码指令、图形界面上显示采样回来的实时角度值、最大挠度位置、最大挠度值、受力点和受力大小和模拟出梁受力变形的实时模型动画。

数据传输中转器，用于：1)接收嵌入式端通过无线方式回传的数据，并用串口将数据发送至电脑，再由上位机软件进行处理；2)接收电脑通过串口发送的控制指令，通过无线通信方式将控制指令发至嵌入式端。