[发明专利]一种基于微分算法的编码器故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种基于微分算法的编码器故障诊断系统，其特征在于，包括与一个以上速度编码器和一个以上位置编码器连接的编码器信号采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ，与采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ连接的微分模块，与微分模块连接的信号处理转换模块，与信号处理转换模块连接的系统逻辑模块，分别与系统逻辑模块连接的数据输出模块、故障判断模块和外接辅助信号，所述数据输出模块将逻辑模块输出的运行数据通过通讯方式输出至人机界面进行显示或送至生产自动化系统进行存储。

2.根据权利要求1所述的基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，所述的编码器信号采集模块Ⅰ采集安装在设备驱动电机侧的速度编码器信号，对设备速度进行检测；所述的编码器信号采集模块Ⅱ采集安装在减速机侧的位置编码器信号，对设备位置进行检测。

3.根据权利要求1所述的基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，所述的微分模块用于将编码器信号采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ采集到的设备速度信号及设备位置信号，在时间上进行一次、二次微分计算，一次微分计算得出设备位置信号的变化率即转速，二次微分计算得出转速的加速度。

4.根据权利要求1所述的基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，所述的信号处理转换模块用于对系统接收的所有信号进行量纲转化，滤波处理，并通过编码器溢出判断模块将单个采样周期内数值明显偏离的错误采样的编码器溢出、信号干扰产生的数据进行抛离；所述的外接辅助信号包括加速度信号和接近开关信号。

5.根据权利要求1所述的基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，所述的逻辑模块与外接辅助信号联动，采用对比方法工作，通过对多个微分模块输出的转速信号间的对比得出编码器接的同步状态；单个微分模块输出的加速度信号与外接辅助信号中的加速度信号对比得出震动状态；单个微分模块输出的速度信号与外接辅助信号的接近开关信号对比得出生命状态。

6.根据权利要求1所述的基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，所述故障判断模块通过分析逻辑模块输出的编码器状态确认编码器故障类型，并根据故障类型与预设好的停机逻辑得出故障诊断信息，送至产线自动化系统指导其进行故障停机并报警。

7.一种基于微分算法的编码器故障诊断方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：数据采集

在设备减速机侧安装位置编码器，对设备位置进行检测，得到设备运行时的实时位置信号，在设备驱动电机侧安装速度编码器，得到设备运行时的实时转速信号，并将编码器的位置信号和转速信号由采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ转换为数据信号；

步骤二：数据微分

故障诊断系统的微分模块将由采集模块Ⅰ和编码器信号采集模块Ⅱ采集到的数据信号，在时间上进行一次与二次微分计算，通过离散后的一次微分方程，得出设备位置的变化率即转速；通过离散后的二次微分方程，得出转速的加速度，并将这些信号传送给故障诊断系统的信号处理转换模块进行处理；

步骤三：数据转换

故障诊断系统的信号处理转换模块对微分模块计算的数据采用低通滤波及冒泡运算处理点编码器纹波及溢出偏移信号，并对信号的量纲进行转化，将处理过的数据输出至逻辑模块;

步骤四：故障诊断

系统逻辑模块，采用对比方法得出编码器接的同步状态、震动状态和生命状态，

将多个微分模块输出的一次微分信号间差值是否超过500ms内是否超过0.5至0.75Rpm/ms，1500ms内是否超过50Rpm/s，匀速运行时是否超过30Rpm/min，得出编码器之间的同步状态；

将单个微分模块输出的二次微分信号与外接辅助信号中的加速度信号进行对比，得出震动状态；

将单个微分模块输出信号的连续性与外接辅助信号的接近开关信号的对比得出生命状态；

步骤五：停机策略与信号传输

通过数据输出模块将系统逻辑模块输出的数据转化并输送至人机界面进行显示或L2自动化进行数据采集记录；

通过故障判断模块，参考预先设定的停机方式，输出给生产线自动化系统，指导其进行停机。