专利名称：分布式实时工程机械设备构件检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种具有随车性的分布式实时工程机械设备构件检测系统，该系统用于对工程机械设备的关键构件进行检測。
背景技术：
工程机械设备的ー个重要特点是随车性，即对汽车车辆进行改造后加装工作装置(如泵车，搅拌运输车，汽车起重机等)，或者是工程机械设备自身就具备移动能力(如装载机、压路机等)。此外，工程机械设备中对于工程机械设备关键构件的监测具有一定的实时性要求。而目前，常见的应变测试系统多为固定式检测系统，也有少量的手持式应变检测仪 器，但是并未出现随车的应变检测系统，同时，实时的应变测试系统也不多，大部分的检测方式为采集一定存储深度的信号后再一起发送到上位机进行相应的处理，这种检测方式的实时性相对较差。因此，研究ー种能够实时的且具有随车性的机械设备构件检测系统，对于满足目前工程中的实际需要，是非常有现实意义的。
发明内容针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供ー种分布式实时工程机械设备构件检测系统，该系统能够对工程机械设备的关键构件进行实时动态应变监测，可通过分布式现场总线网络实现对动态应变量进行高精度的应变测量，该系统实时性强、测量精确、成本低。为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术解决方案ー种分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，由測量�？�、调制电路、ADC数模转换器、主控芯片MCU和IPC机组成，测试�？橥ü髦频缏方杉降男藕欧⑺偷降髦频缏罚髦频缏范越邮盏降男藕沤械髦坪蠓⑺偷紸DC数模转换器进行转换，ADC数模转换器与主控芯片MCU通过SPI进行通信，主控芯片MCU对接收到的信号进行处理，主控芯片MCU与IPC通过USART-USB进行通信。本实用新型还包括如下其他技术特征所述调制电路由普通的放大电路、滤波电路、温度补偿电路、平衡电桥电路依次连接组成。所述测量�？椴捎玫缜诺缏罚玫缜诺缏凡捎媚Ｄ饪谻D4052进行1/4桥电路、半桥电路和全桥电路三种不同模式的切換。所述ADC数模转换器采用的芯片是CS5532。所述主控芯片MCU采用STM32F 103VBT6芯片。所述IPC机采用固态硬盘的笔记本。本实用新型能够根据不同的エ况、不同的机型对桥式电路进行切換，满足了使用者对多种エ况和机型的需求，更提高了测量的精确度。CAN总线的通讯速率与节点数都能满足工程机械设备多运动构件的特点，其在汽车电子的应用已经证明能适应车辆对于恶劣环境的适应性及稳定性；采用USB通信的方式实现上位机与下位机之间的通信，不仅结构简单，而且设计难度低、成本低、性价比高。因此，本实用新型能够在随车的环境下对机械设备的关键构件进行有效监测，測量精确，有很好的实时性，经济实惠，同时确保机械设备的安全。
图I是本实用新型的结构原理图。图2是电桥电路原通图。图3是可编程测量电桥变换原理图。 图4是本实用新型的扩展模式的通讯结构图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进ー步说明。
具体实施方式
參见图1，本实用新型的分布式实时工程机械设备构件检测系统，由測量�？椤⒌髦频缏�、ADC数模转换器、主控芯片MCU和IPC机组成，测试�？橥ü髦频缏方杉降男藕欧⑺偷降髦频缏罚髦频缏范越邮盏降男藕沤械髦坪蠓⑺偷紸DC数模转换器进行转换，ADC数模转换器与主控芯片MCU通过SPI (同步外设串行接ロ)进行通信，主控芯片MCU对接收到的信号进行处理，主控芯片MCU与IPC通过USART-USB进行通信。所述调制电路由普通的放大电路、滤波电路、温度补偿电路、平衡电桥电路依次连接组成；參见图2、图3，本实施例中测量�？椴捎玫缜诺缏罚玫缜诺缏酚腥帜Ｊ娇裳≡�1/4桥电路、半桥电路或全桥电路。为了能在上述三种不同模式下中切換，采用模拟开关CD4052切换电桥电路的不同模式。图中a、c为电桥供电两极，a, c两端电势Ex为桥式电路提供电源；b、d为输出电压端，输出信号Eo接入调制电路中的放大电路。其中，Ra、Rb、Rc、Rd为固定电阻，均采用120 Q、精度为0. I %的高精度电阻；Ra’、Rb’、Rc’、Rd’为电阻应变片，当电路中连入ー个电阻应变片，其它三个为固定电阻时则构成1/4桥电路；当电路中接入两个(一般为相邻桥臂)电阻应变片，其它两个为固定电阻时，则构成半桥电路；当电路中接入四个电阻应变片的时候，则构成了全桥电路。每个桥臂每次只能接入一个电阻或者应变片。ADC数模转换器采用的芯片是CS5532。主控芯片MCU向ADC数模转换器发送数据以确定ADC数模转换器的工作方式和放大倍数，并接收ADC数模转换器的所转换的数字量数据。主控芯片MCU采用STM32F103VBT6芯片。IPC机(Industrial Personal Computer-IPC,エ业个人计算机)采用固态硬盘的笔记本。參见图4，在实际应用中，为了达到对多点网络式测量的目的，本实用新型的測量通道可以扩展多个，每个測量通道包括依次相连接的測量�？�、调制电路、ADC数模转换器和MCU，选用其中ー个通道中的MCU为主�？椋蛊涑晌畔⒔粨Q中介，主�？橛隝PC通过USART-USB直接通信。其余通道的MCU为从�？椋扛龃幽？橥ü鼵AN总线网络连接主�？椋琁PC发给从�？榈母髦峙渲美嘈畔⒌榷际窍韧ü齍SB发送到主�？椋缓笤儆芍髂？榉⒌酱幽？椋淮幽？榈乃玫降氖至渴菀彩蔷鼵AN总线网络发送到主�？椋儆芍髂？榉⑺偷絀PC。本实用新型的工作过程针对工程机械设备构件的振动所带来的应カ应变信号测量时，电桥电路采集各个应变片的形变所产生的微弱信号，通过放大电路、滤波电路、温度补偿电路和电桥平衡电路使得所采集信号的输出电压满足ADC数模转换器量程，再接入ADC数模转换器电路，通过SPI发送给主控芯片，主控芯片接收将接收到的数字信号发送给PC机，由PC机进行分析及
处理。 由于本实用新型工作中采用多点采样，使用多个ADC数模转换器通道，因此将主控芯片中同一路ADC数模转换器作为主�？椋蛊涑晌畔⒔粨Q中介，其他�？樽魑幽？椋琁PC发给从�？榈母髦峙渲美嘈畔⒌榷际窍韧ü齍SB发送到主�？椋缓笤倬鼵AN总线网络发到从�？椋淮幽？榈乃玫降氖至渴菀彩蔷鼵AN总线网络发送到主�？椋缓笸ü齍SB通信的方式发送到IPC，从而实现检测和监测的目的。MCU主�？椴捎肅AN总线通信的方式与所有从�？樽槌杉⑹渐ㄒ悼刂仆纾允迪侄嗟愕哪Ｄ饬繙y量。
权利要求1.一种分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，由测量模块、调制电路、ADC数模转换器、主控芯片MCU和IPC机组成，测试�？橥ü髦频缏方杉降男藕欧⑺椭罥J调制电路，调制电路对接收到的信号进行调制后发送到ADC数模转换器进行转换，ADC数模转换器与主控芯片MCU通过SPI进行通信，主控芯片MCU对接收到的信号进行处理，主控芯片MCU与IPC通过USART-USB进行通信。
2.如权利要求I所述的分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，所述调制电路由普通的放大电路、滤波电路、温度补偿电路、平衡电桥电路依次连接组成。
3.如权利要求I所述的分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，所述测量�？椴捎玫缜诺缏罚玫缜诺缏凡捎媚Ｄ饪谻D4052进行1/4桥电路、半桥电路和全桥电路三种不同模式的切换。
4.如权利要求I所述的分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，所述ADC数模转换器采用的芯片是CS5532。
5.如权利要求I所述的分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，所述主控芯片MCU采用STM32F103VBT6芯片。
6.如权利要求I所述的分布式实时工程机械设备构件检测系统，其特征在于，所述IPC机采用固态硬盘的笔记本。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式实时工程机械设备构件检测系统，由测量�？�、调制电路、数模转换器、主控芯片和IPC机组成，测试�？橥ü髦频缏方杉降男藕欧⑺偷降髦频缏罚髦频缏范越邮盏降男藕沤械髦坪蠓⑺偷绞Ｗ黄鹘凶唬Ｗ黄�、IPC与主控芯片通信。本实用新型能够根据不同的工况、不同的机型对桥式电路进行切换，满足了使用者对多种工况和机型的需求，更提高了测量的精确度。采用USB通信的方式实现上位机与下位机之间的通信，不仅结构简单，而且设计难度低、成本低、性价比高。因此，本实用新型能够在随车的环境下对机械设备的关键构件进行有效监测，测量精确，有很好的实时性，经济实惠，同时确保机械设备的安全。
文档编号G01B7/16GK202533039SQ20122014871
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者余继权, 刘承桓, 刘营涛, 叶洪, 李炜, 杨华新, 王国庆, 袁明, 贺新刚, 钱万涛 申请人:长安大学
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