一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，屬于航天發(fā)動機內(nèi)部多余物的檢測【技術(shù)領域】，本發(fā)明為解決航天發(fā)動機傳統(tǒng)多余物檢測方法晃動或搖動過程中檢測效率低的問題。本發(fā)明在轉(zhuǎn)臺上設置檢測裝置，所述檢測裝置包括工控機、伺服放大器、伺服電機、行星減速器、一號同步帶輪、同步齒形帶、二號同步帶輪、輸出轉(zhuǎn)軸、電磁屏蔽盒、導電滑環(huán)、周轉(zhuǎn)車、夾具、聲音傳感器組、傳感器電纜、調(diào)理電路、六通道同步數(shù)據(jù)采集卡和快速卡盤；航天發(fā)動機設置在周轉(zhuǎn)車上；工控機控制伺服電機帶動輸出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)軸的一個末端安裝快速卡盤，裝卡航天發(fā)動機；輸出轉(zhuǎn)軸的另一端設置電磁屏蔽盒和導電滑環(huán)轉(zhuǎn)子部分；聲音傳感器組的檢測信號反饋給工控機。
【專利說明】一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，屬于航天發(fā)動機內(nèi)部多余物的檢測【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]航天發(fā)動機作為導彈、運載火箭和航天器的主要推進裝置，其可靠性直接決定了航天系統(tǒng)的運行壽命和性能。發(fā)動機的生產(chǎn)制造包含諸多工藝環(huán)節(jié)，在焊接、組裝等工藝過程中，不能避免在廣品中弓I入各種顆粒，最終封閉在廣品內(nèi)而形成多余物。航天發(fā)動機在工作過程中常處于超高加速度或劇烈沖擊的條件下，多余物移動過程具有很大的隨機性，或懸浮于腔體內(nèi)，或掉落在某些接觸部位，對航天發(fā)動機的工作可靠性造成很大的威脅。輕者會引起電路短路、管道堵塞、運轉(zhuǎn)部件卡死，重者會導致發(fā)動機飛行試驗失敗，造成嚴重的航天事故。因此，研究航天發(fā)動機多余物檢測技術(shù)，對保證航天系統(tǒng)的可靠性具有重要的理論意義和實用價值。
[0003]目前航天發(fā)動機的多余物檢測尚無標準可循，國內(nèi)的多余物檢測主要參考元器件檢測的PIND方法，傳統(tǒng)的多余物檢測方式依靠目視檢查或借助低倍放大鏡檢查，或通過晃動或滾動耳聽多余物響聲的方法檢查，受視覺、聽覺及外部環(huán)境影響較大，僅能檢測較大活動多余物，靈敏度低，多余物漏檢率高。多余物激活需要人工晃動或滾動被測產(chǎn)品，檢測效率低，且無法實現(xiàn)自動檢測。航天發(fā)動機多余物檢測中漏檢或誤判現(xiàn)象使航天產(chǎn)品的質(zhì)量始終存在著不穩(wěn)定因素。
[0004]現(xiàn)有的多余物檢測裝置主要分為手搖式和電機驅(qū)動擺動式檢測臺。手搖式檢測臺提供的力學試驗條件有限，無法滿足具有大質(zhì)量、大體積特點產(chǎn)品的檢測要求，人工搖動工作強度大，檢測效率低，且手搖式檢測臺運行不平穩(wěn)，產(chǎn)生的機械干擾影響對多余物的檢查；電機驅(qū)動擺動式檢測臺均采用連桿傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜，傳動效率低，對制造、安裝誤差敏感度高，微小的擾動就會使整個機械裝置發(fā)生振動，造成局部磨損嚴重，高速轉(zhuǎn)動時將引起較大的振動和動載荷，且慣性力難以平衡，穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決航天發(fā)動機傳統(tǒng)多余物檢測方法晃動或搖動過程中檢測效率低、檢測精度差、運行狀態(tài)不平穩(wěn)造成機械沖擊干擾的問題，提供了一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置。
[0006]本發(fā)明所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，它包括工控機、伺服放大器、伺服電機、行星減速器、一號同步帶輪、同步齒形帶、二號同步帶輪、輸出轉(zhuǎn)軸、電磁屏蔽盒、導電滑環(huán)、周轉(zhuǎn)車、夾具、聲音傳感器組、傳感器電纜、調(diào)理電路、六通道同步數(shù)據(jù)采集卡和快速卡盤；
[0007]工控機的控制信號輸出端與伺服放大器的輸入端相連；
[0008]伺服放大器的輸出端與伺服電機的驅(qū)動端相連；[0009]伺服電機的輸出軸與行星減速器的輸入軸連接，行星減速器的輸出軸安裝一號同步帶輪，二號同步帶輪與一號同步帶輪通過同步齒形帶傳動連接，二號同步帶輪上設置有輸出轉(zhuǎn)軸；
[0010]在二號同步帶輪一側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸上依次安裝電磁屏蔽盒和導電滑環(huán)轉(zhuǎn)子部分；在二號同步帶輪另一側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸的末端設置快速卡盤，通過快速卡盤完成自動檢測裝置與航天發(fā)動機之間的連接；
[0011]航天發(fā)動機設置在周轉(zhuǎn)車上；
[0012]聲音傳感器組通過夾具設置在航天發(fā)動機的外表面；
[0013]聲音傳感器組的檢測信號輸出端通過傳感器電纜與調(diào)理電路的輸入端相連；
[0014]調(diào)理電路的輸出端與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連；
[0015]六通道同步數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與工控機的聲音信號輸入端相連。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明提供了一種航天發(fā)動機多余物檢測裝置，采用電機驅(qū)動轉(zhuǎn)臺提供多余物檢測的力學試驗條件，降低了檢測人員的勞動強度，采用多級減速傳動裝置，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性，避免了機械沖擊產(chǎn)生干擾信號。采用導電滑環(huán)的滑動電接觸連接結(jié)構(gòu)，避免了旋轉(zhuǎn)過程中數(shù)據(jù)線電纜纏繞的問題。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多余物有無的自動判別、粒徑大小識別和空間位置確定，對于評估多余物的危害程度和多余物的排查有著重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是實施方式一所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置的原理圖；
[0018]圖2是實施方式二所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置的原理圖；
[0019]圖3是本發(fā)明所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是周轉(zhuǎn)車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是傳感器組安裝示意圖；
[0022]圖6是傳感器電纜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7是導電滑環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8是圖7的右視圖；
[0025]圖9是六通道同步數(shù)據(jù)采集卡的原理框圖；
[0026]圖10是本發(fā)明所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置的工作體系示意圖?！揪唧w實施方式】
[0027]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1、圖3和圖10說明本實施方式，本實施方式所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，它包括工控機1、伺服放大器5、伺服電機6、行星減速器9、一號同步帶輪10、同步齒形帶11、二號同步帶輪12、輸出轉(zhuǎn)軸13、電磁屏蔽盒14、導電滑環(huán)15、周轉(zhuǎn)車16、夾具18、聲音傳感器組19、傳感器電纜20、調(diào)理電路21、六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22和快速卡盤26 ；
[0028]工控機I的控制信號輸出端與伺服放大器5的輸入端相連；
[0029]伺服放大器5的輸出端與伺服電機6的驅(qū)動端相連；
[0030]伺服電機6的輸出軸與行星減速器9的輸入軸連接，行星減速器9的輸出軸安裝一號同步帶輪10，二號同步帶輪12與一號同步帶輪10通過同步齒形帶11傳動連接，二號同步帶輪12上設置有輸出轉(zhuǎn)軸13 ；
[0031]在二號同步帶輪12 —側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸13上依次安裝電磁屏蔽盒14和導電滑環(huán)15轉(zhuǎn)子部分；在二號同步帶輪12另一側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸13的末端設置快速卡盤26，通過快速卡盤26完成自動檢測裝置與航天發(fā)動機17之間的連接；
[0032]航天發(fā)動機17設置在周轉(zhuǎn)車16上；
[0033]聲音傳感器組19通過夾具18設置在航天發(fā)動機17的外表面；
[0034]聲音傳感器組19的檢測信號輸出端通過傳感器電纜20與調(diào)理電路21的輸入端相連；
[0035]調(diào)理電路21的輸出端與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22的輸入端相連；
[0036]六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22的輸出端與工控機I的聲音信號輸入端相連。
[0037]快速卡盤26安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13末端，對航天發(fā)動機17 (被測產(chǎn)品)裝卡操作，周轉(zhuǎn)車16通過滾動支撐對航天發(fā)動機17起旋轉(zhuǎn)支撐作用，實現(xiàn)對被測產(chǎn)品的裝卡與固定；
[0038]工作過程:
[0039]工控機I設定轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速試驗條件，根據(jù)此轉(zhuǎn)速生成伺服控制電路的控制命令參數(shù)；工控機I通過自動控制電路2給伺服放大器5啟動信號和速度信號，使伺服電機6轉(zhuǎn)動，經(jīng)過行星減速器9和皮帶傳動后，輸出轉(zhuǎn)軸13驅(qū)動航天發(fā)動機17轉(zhuǎn)動，使航天發(fā)動機17內(nèi)多余物微粒與航天發(fā)動機17內(nèi)壁產(chǎn)生滑動和碰撞；試驗過程中，通過聲音傳感器組19的六個聲音傳感器檢測航天發(fā)動機17的聲音信號；聲音信號經(jīng)過調(diào)理放大后連接至導電滑環(huán)15的轉(zhuǎn)子接口 ；導電滑環(huán)15定子接口與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22輸入端相連，對六通道聲音數(shù)據(jù)進行采集；工控機I將采集的聲音信號進行濾波、脈沖提取后，判斷多余物有無、粒徑大小和空間位置，實現(xiàn)多余物的自動檢測。
[0040]上位機軟件主要包括試驗操作、轉(zhuǎn)臺控制和數(shù)據(jù)分析三方面。試驗操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)打印等功能。轉(zhuǎn)臺控制實現(xiàn)電機啟動停止控制、正反轉(zhuǎn)控制、調(diào)速控制等功能，實現(xiàn)被測產(chǎn)品的不同試驗條件。數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)多余物有無、粒徑大小識別以及給出多余物的空間位置。
[0041]【具體實施方式】二:下面結(jié)合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，它還包括自動控制電路2、手動控制面板3和切換電路4 ;
[0042]工控機I的控制信號輸出端與自動控制電路2的輸入端相連；
[0043]自動控制電路2的輸出端與切換電路4的自動控制信號輸入端相連；
[0044]手動控制面板3的輸出端與切換電路4的手動控制信號輸入端相連；
[0045]切換電路4的輸出端與伺服放大器5的輸入端相連。
[0046]伺服系統(tǒng)有手動控制和自動控制兩種控制方式，當伺服系統(tǒng)工作在自動控制方式時，工控機I通過總線接口給自動控制電路2發(fā)送控制信號，實現(xiàn)伺服電機6的啟?？刂坪驼{(diào)速控制；當伺服控制電路工作在手動控制方式時，由手動控制面板3上的旋鈕和開關組合使用對伺服系統(tǒng)進行控制。通過對自動和手動兩種控制方式的切換，便于操作，保證了測試的靈活性。
[0047]工控機I控制信號輸出端與自動控制電路2控制信號輸入端連接，自動控制電路2信號輸出端與切換電路4信號輸入端連接,切換電路4信號輸出端與伺服放大器5信號輸入端連接，用于實現(xiàn)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動控制；[0048]伺服電機6輸出軸與行星減速器9輸入軸連接,行星減速器9輸出軸安裝一號同步帶輪10，二號同步帶輪12與一號同步帶輪10通過同步齒形帶11連接，輸出轉(zhuǎn)軸13與二號同步帶輪12連接。電磁屏蔽盒14和導電滑環(huán)15依次安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13上，實現(xiàn)系統(tǒng)的機械傳動；
[0049]自動控制電路2:自動控制電路2的主要功能是接收上位機的命令，實現(xiàn)計算機對伺服放大器5進行正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制。自動控制電路2包括繼電器模塊和模擬電壓輸出模塊，主控芯片選用C8051R)20單片機，當接收到啟停和正反轉(zhuǎn)控制命令時，主控芯片通過繼電器模塊控制伺服放大器5正反轉(zhuǎn)端子的接通與斷開，實現(xiàn)電機的啟停和正反轉(zhuǎn)控制；當接收到速度控制命令時，根據(jù)命令數(shù)據(jù)改變單片機DA的輸出電壓值，經(jīng)放大后輸出一個直流模擬量，與伺服放大器5模擬量輸入端子相連，實現(xiàn)電機的調(diào)速功能。
[0050]手動控制面板3:手動控制面板3王要功能是手動控制電機，通過控制面板上旋鈕和開關組合電路，實現(xiàn)電機的啟?？刂坪驼{(diào)速控制。設計了正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三個檔位的旋鈕開關，控制伺服放大器5的正反轉(zhuǎn)端子的接通和斷開，實現(xiàn)啟停和正反轉(zhuǎn)控制，并附有電機正反轉(zhuǎn)狀態(tài)指示燈；采用改變旋鈕電位器的分壓值，改變伺服放大器5模擬量輸入端子的電壓幅值，實現(xiàn)電機的調(diào)速功能。
[0051]伺服放大器5:選用三菱的MR-J4系列伺服放大器,設置伺服放大器5工作在速度控制方式，電機轉(zhuǎn)速與模擬量輸入端子電壓幅值具有線性關系。當模擬量輸入端子電壓為IOV時，電機工作在額定轉(zhuǎn)速，通過改變控制電路輸出直流模擬量的值，可以給伺服放大器5提供O?IOV的模擬量信號，從而能夠調(diào)節(jié)伺服電機6在O?2000r/min之間運轉(zhuǎn)。
[0052]【具體實施方式】三:本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，它還包括隔離變壓器7，隔離變壓器7設置在動力電源線輸出端與伺服放大器5的輸入端之間。
[0053]隔離變壓器7:伺服放大器5和伺服電機6在工作時，會產(chǎn)生大量的高頻電磁干擾。由于伺服系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)處于同一電網(wǎng)接點，伺服系統(tǒng)的高頻干擾可能回流至電網(wǎng)的電源及地線，對檢測設備造成干擾。采用380V動力電源線經(jīng)三相隔離變壓器后對伺服系統(tǒng)單獨供電，使伺服系統(tǒng)與檢測系統(tǒng)不發(fā)生電的聯(lián)系，從而有效的隔離。
[0054]【具體實施方式】四:本實施方式對實施方式一、二或三作進一步說明，它還包括濾波單元8，濾波單元8設置在伺服放大器5的輸入輸出端。
[0055]濾波單元8:伺服放大器5和伺服電機6在工作時，會在空間輻射出電磁波，或由電源線和動力線對檢測系統(tǒng)產(chǎn)生感應干擾，因此設計濾波單元，用來抑制伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的空間干擾和感應干擾。采用惠博頓公司的HT5650和HT6650三相伺服系統(tǒng)輸入輸出專用濾波器組，均為兩級濾波器，濾波范圍從IOKHz到100MHz，可以有效的抑制高頻干擾，從而滿足檢測系統(tǒng)的電磁兼容性。
[0056]【具體實施方式】五:本實施方式對實施方式一、二、三或四作進一步說明，它還包括轉(zhuǎn)臺底盤23和支架24，轉(zhuǎn)臺底盤23上設置支架24，用螺栓將行星減速器9緊固在支架24上。
[0057]【具體實施方式】六:本實施方式對實施方式一、二、三、四或五作進一步說明，它還包括滑環(huán)支架25，導電滑環(huán)15定子部分固定在滑環(huán)支架25上。
[0058]本實施方式的機械裝置結(jié)構(gòu)重要組成部分為轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺包括轉(zhuǎn)臺底盤23、支架24、伺服電機6、行星減速器9、一號同步帶輪10、同步齒形帶11、二號同步帶輪12、輸出轉(zhuǎn)軸13、快裝卡盤26、電磁屏蔽盒14、導電滑環(huán)15和滑環(huán)支架25構(gòu)成。
[0059]行星減速器9用螺栓緊固在轉(zhuǎn)臺底盤23的支架24上，其輸入軸與伺服電機6連接，輸出軸安裝一號同步帶輪10。二號同步帶輪12與一號同步帶輪10通過同步齒形帶11連接，輸出轉(zhuǎn)軸13與二號同步帶輪12連接。電磁屏蔽盒14和導電滑環(huán)15轉(zhuǎn)子部分依次安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13上，導電滑環(huán)15定子部分固定在滑環(huán)支架25上，快速卡盤26安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13上，對航天發(fā)動機17裝卡操作。機械結(jié)構(gòu)工作過程為:系統(tǒng)采用基于伺服電機-行星減速器-同步帶的傳動系統(tǒng)，伺服電機6驅(qū)動行星減速器9旋轉(zhuǎn)，使一號同步帶輪10轉(zhuǎn)動，一號同步帶輪10通過同步齒形帶11帶動二號皮帶輪12轉(zhuǎn)動,驅(qū)動輸出轉(zhuǎn)軸13連續(xù)周轉(zhuǎn)，在測試過程中，電磁屏蔽盒14和導電滑環(huán)15隨輸出轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動。
[0060]伺服電機6:本實施方式選用伺服電機進行驅(qū)動，具有控制精度高、運行平穩(wěn)等特點，同時運行過程發(fā)熱和噪聲較低，滿足多余物檢測過程的環(huán)境良好性。選擇三菱HG-SR152型伺服電機，額定輸出功率1.5kW，額定電壓為2000r/min。
[0061]減速器:采用行星減速器9。伺服放大器輸出轉(zhuǎn)速較快，而大質(zhì)量、大體積被測產(chǎn)品需要在低速、平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動條件下進行多余物檢測，因此需要設計減速裝置。使用減速比較大同步帶輪傳動容易造成運行不平穩(wěn)，從而對檢測產(chǎn)生沖擊干擾。本實施方式采用精密行星減速器進行減速，避免后級同步帶輪傳動減速比過大，同時使整個機械裝置體積減小，實現(xiàn)傳動過程的平穩(wěn)性。選用MOTEC公司APE120型精密行星減速器，減速比為100，同時具有重量輕、體積小、效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低等特點，保證轉(zhuǎn)動臺轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定性和速率。
[0062]同步帶輪與同步齒形帶:采用皮帶驅(qū)動被測產(chǎn)品轉(zhuǎn)動，防止伺服電機6、行星減速器9等運動部件產(chǎn)生的震動噪音等信號傳至被測產(chǎn)品，實現(xiàn)測試的獨立性和干凈的環(huán)境狀態(tài)，保證整個測試的可靠性兩個同步帶輪直徑相同，傳動比為1:1，具有傳動效率高、耐磨損等特點。
[0063]【具體實施方式】七:下面結(jié)合圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，周轉(zhuǎn)車16包括車體27、四個腳輪28、多個地腳螺栓29、四個支撐滾輪30、四個隔音裝置31、驅(qū)動電機32和皮帶輪33 ；
[0064]車體27的下面設置四個腳輪28，車體27通過多個地腳螺栓29固定設置在地面上;
[0065]車體27內(nèi)部設置有驅(qū)動電機32，驅(qū)動電機32輸出軸通過皮帶輪33與一個支撐滾輪30的輸入軸傳動連接，每個支撐滾輪30上設置有一個隔音裝置31 ;四個支撐滾輪30共同支撐航天發(fā)動機17。
[0066]便于在車間內(nèi)調(diào)整工作位置，地腳螺栓29保證產(chǎn)品測試中的穩(wěn)定性和良好的固定效果，不會對航天發(fā)動機17造成結(jié)構(gòu)損傷并實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的多余物檢測。周轉(zhuǎn)車16上安裝四個支撐滾輪30，在航天發(fā)動機17旋轉(zhuǎn)過程中起滾動支撐作用。底部安裝驅(qū)動電機32，可以通過皮帶輪33帶動產(chǎn)品轉(zhuǎn)動，單獨對產(chǎn)品進行裝卡旋轉(zhuǎn)操作。滾輪上附有隔音裝置31，可以有效屏蔽在轉(zhuǎn)動過程中的噪音。
[0067]快速卡盤26安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13上，對航天發(fā)動機17裝卡操作，周轉(zhuǎn)車16通過滾動支撐對航天發(fā)動機17起旋轉(zhuǎn)支撐作用，實現(xiàn)航天發(fā)動機17檢測的力學試驗條件。本系統(tǒng)采取航天發(fā)動機17同時安裝六個聲音傳感器，如圖5所示。聲音傳感器組19通過夾具18安裝在航天發(fā)動機17上，通過傳感器電纜20將多余物聲音信號傳輸至調(diào)理電路21，經(jīng)過導電滑環(huán)15的滑動電接觸連接后與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22輸入端連接，六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22將數(shù)據(jù)傳送至工控機1，實現(xiàn)多余物聲音信號的調(diào)理采集。采用導電滑環(huán)15的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，解決了調(diào)理電路21和六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22數(shù)據(jù)傳輸在旋轉(zhuǎn)過程中的電纜纏繞問題，確保信號采集的連續(xù)性和轉(zhuǎn)動靈活性。這種連接結(jié)構(gòu)可以保證產(chǎn)品測試過程中實現(xiàn)順時針或逆時針連續(xù)轉(zhuǎn)動且不會對通訊線纜及信號采集產(chǎn)生影響。
[0068]由于航天發(fā)動機17體積較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，多余物微粒在運動過程中具有較大的隨機性，傳統(tǒng)多余物檢測裝置采用一個聲音傳感器會產(chǎn)生檢測過程中的盲區(qū)，造成漏判。同時聲波信號從碰撞位置傳播到聲音傳感器的過程中還存在衰減、反射和畸變等形式，因此傳統(tǒng)的單一傳感器捕捉的多余物信號往往特別微弱。
[0069]通過分析航天發(fā)動機17內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工藝設計，本系統(tǒng)在被測產(chǎn)品的金屬管道上安裝六個傳感器，這樣可以獲得更加準確的多余物信號。聲發(fā)射傳感器19采用夾具18固定在航天發(fā)動機17上，在檢測過程中隨航天發(fā)動機17 —起旋轉(zhuǎn)。另外，通過六通道多余物信號的數(shù)據(jù)融合可對多余物信號進行粒徑識別和空間定位，對于多余物的排查也具有重要意義。采用多傳感器的方式可以有效提高檢測裝置的檢測精度。
[0070]【具體實施方式】八:下面結(jié)合圖6說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，傳感器電纜20采用兩兩絞合組成雙絞線組的方式，傳感器電纜20包括三個雙絞線組34、三個絕緣套管35、總屏蔽層36、內(nèi)護套37和外護套38 ；
[0071]外護套38的內(nèi)表面設置內(nèi)護套37，內(nèi)護套37的內(nèi)表面設置總屏蔽層36，總屏蔽層36內(nèi)腔設置三個雙絞線組34，每個雙絞線組34的外表面設置一個絕緣套管35。
[0072]多余物產(chǎn)生的聲音脈沖信號是被測產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)過程中內(nèi)部活動多余物與內(nèi)壁相對滾動或滑動產(chǎn)生的，通過對此脈沖信號的分析可以實現(xiàn)多余物的判別，因此選擇合適的聲發(fā)射傳感器對于獲取多余物信號極為關鍵。多余物聲音信號頻率范圍為20?100kHz，幅值范圍為幾百微伏至幾十毫伏，選擇諧振式聲發(fā)射傳感器PXR04，諧振頻率40kHZ，60dB頻帶為15?165kHZ，具有高靈敏度和高信噪比。
[0073]測試過程中,六個聲音傳感器(聲音傳感器組19)隨航天發(fā)動機17 —起旋轉(zhuǎn),傳感器電纜20穿過輸出轉(zhuǎn)軸13后接入到電磁屏蔽盒14內(nèi)的調(diào)理電路21。為了防止測試過程中傳感器線纜20與輸出轉(zhuǎn)軸13空腔產(chǎn)生刮碰，從而引入干擾信號，設計了傳感器電纜20的屏蔽保護措施。線纜屏蔽部件主要包括雙絞線組34、絕緣套管35、總屏蔽36、護套37。傳感器電纜20采用低噪聲屏蔽同軸電纜，六通道的傳感器電纜20采用兩兩絞合組成雙絞線組34的方式，雙絞線組外部具有對屏蔽層35，抑制了傳感器電纜間的電磁和靜電耦合干擾。為了保證傳感器電纜與轉(zhuǎn)軸空腔良好的絕緣性，將三對雙絞線組套入阻燃絕緣套管36。外層再依次套入總屏蔽層37和護套38，其中總屏蔽層接地，避免了伺服系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的電磁干擾信號耦合至傳感器電纜。
[0074]【具體實施方式】九:下面結(jié)合圖7和圖8說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，導電滑環(huán)15包括轉(zhuǎn)子39、定子40、轉(zhuǎn)子接口 41、定子接口 42、四個緊固螺釘43和一個定子止轉(zhuǎn)片44 ；
[0075]轉(zhuǎn)子39設置在定子40內(nèi)部，轉(zhuǎn)子39設置有轉(zhuǎn)子接口 41 ;定子40設置有定子接Π 42 ；[0076]調(diào)理電路21的信號輸出端與轉(zhuǎn)子接口 41連接；定子接口 42與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22的輸入端連接；
[0077]轉(zhuǎn)子接口 41與定子接口 42在導電滑環(huán)15內(nèi)部滑動連接；
[0078]采用四個緊固螺釘43將轉(zhuǎn)子39固定在輸出轉(zhuǎn)軸13上，隨輸出轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)，采用銷軸將定子止轉(zhuǎn)片44與滑環(huán)支架25固定，實現(xiàn)導電滑環(huán)15的相對轉(zhuǎn)動。
[0079]在多余物檢測過程中，調(diào)理電路21隨輸出轉(zhuǎn)軸13連續(xù)轉(zhuǎn)動，六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22在控制機柜內(nèi)固定不動，在連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中，會導致數(shù)據(jù)電纜的纏繞問題。導電滑環(huán)15是實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動機構(gòu)信號精密傳輸?shù)难b置，主要包括轉(zhuǎn)子39、定子40、轉(zhuǎn)子接口 41、定子接口 42、緊定螺釘43和止轉(zhuǎn)片44四部分，調(diào)理電路21的輸出信號與轉(zhuǎn)子接口 41連接，轉(zhuǎn)子接口 41與定子接口 42在導電滑環(huán)15內(nèi)部滑動連接后，定子接口 42連接六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22的輸入端，實現(xiàn)良好的電氣連接。采用四個緊固螺釘43將滑環(huán)轉(zhuǎn)子固定在輸出轉(zhuǎn)軸13上，隨輸出轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)，采用銷軸將定子止轉(zhuǎn)片44與滑環(huán)支架25固定，實現(xiàn)導電滑環(huán)15的相對轉(zhuǎn)動。
[0080]【具體實施方式】十:下面結(jié)合圖9說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22包括六個阻抗匹配電路45、六個A/D轉(zhuǎn)換電路46、數(shù)據(jù)存儲電路47、USB通訊接口電路48、時序控制器49、同步控制器50、傳輸控制器51和時鐘發(fā)生器52 ；
[0081]調(diào)理電路21具有六路聲音調(diào)理信號通道，每路聲音調(diào)理信號通道連接一個阻抗匹配電路45的輸入端,該阻抗匹配電路45的輸出端連接一個A/D轉(zhuǎn)換電路46的模擬信號輸入端，六個A/D轉(zhuǎn)換電路46的數(shù)字信號輸出端均與數(shù)據(jù)存儲電路47的輸入端相連；
[0082]數(shù)據(jù)存儲電路47的輸出端通過USB通訊接口電路48與工控機I的聲音信號輸入端相連；
[0083]USB通訊接口電路48的輸出端與時鐘發(fā)生器52的輸入端相連；
[0084]時鐘發(fā)生器52的輸出端與時序控制器49的輸入端相連；
[0085]時序控制器49的第一輸出端與傳輸控制器51的輸入端相連；傳輸控制器51的輸出端與數(shù)據(jù)存儲電路47的第一控制端相連；
[0086]時序控制器49的第二輸出端與同步控制器50的輸入端相連；同步控制器50的輸出端與數(shù)據(jù)存儲電路47的第二控制端相連。
[0087]為了防止旋轉(zhuǎn)過程中聲音信號調(diào)理電路受到伺服系統(tǒng)的電磁干擾，設計了電磁屏蔽盒14，對伺服系統(tǒng)的電場和磁場干擾進行抑制。聲音信號的調(diào)理電路21安裝在輸出轉(zhuǎn)軸13上的電磁屏蔽盒14內(nèi)，隨著輸出轉(zhuǎn)軸13 —起轉(zhuǎn)動。調(diào)理電路21包括六通道聲音信號調(diào)理放大單元，輸入端采用低噪聲同軸電纜接入，輸入信號經(jīng)過三級放大后輸出，與導電滑環(huán)15的轉(zhuǎn)子導線接口連接，通過導電滑環(huán)15內(nèi)部滑動電接觸后，經(jīng)過導電滑環(huán)15的定子導電接口輸出至六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22。
[0088]三級放大電路采用同相比例放大電路，在各級輸入輸出之間采用無源RC濾波電路，濾除低頻噪聲信號。同相比例電路反饋電阻采用并聯(lián)皮法級電容，濾除高頻噪聲信號。第三級放大電路采用數(shù)字電位器作為反饋電阻，通過計算機發(fā)送指令，實現(xiàn)放大倍數(shù)可調(diào)的功能，三級放大倍數(shù)在100?1000倍范圍內(nèi)可調(diào)。
[0089]六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22具有六通道數(shù)據(jù)同步實時采集的特點，六通道聲音調(diào)理信號經(jīng)過阻抗匹配電路45后，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路46轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，保存在數(shù)據(jù)存儲電路47。時鐘發(fā)生器52產(chǎn)生時鐘信號，時序控制器49在時鐘信號的作用下產(chǎn)生時序控制信號，傳輸控制器和51同步控制器52分別產(chǎn)生同步控制信號和數(shù)據(jù)傳輸控制信號，將數(shù)據(jù)存儲電路47中六通道數(shù)據(jù)經(jīng)過USB通訊接口同步實時上傳至工控機I進行分析和處理。當工控機I發(fā)送采集指令時，經(jīng)過USB通訊接口 48控制時鐘發(fā)生器52產(chǎn)生時鐘信號，時序控制器49產(chǎn)生時序控制信號，對傳輸控制器51、同步控制器50和數(shù)據(jù)存儲電路47初始化，并啟動六通道同步數(shù)據(jù)采集卡22開始數(shù)據(jù)采集。
【權(quán)利要求】
1.一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它包括工控機(I)、伺服放大器(5)、伺服電機(6)、行星減速器(9)、一號同步帶輪(10)、同步齒形帶(11)、二號同步帶輪(12)、輸出轉(zhuǎn)軸(13)、電磁屏蔽盒(14)、導電滑環(huán)(15)、周轉(zhuǎn)車(16)、夾具(18)、聲音傳感器組(19)、傳感器電纜(20)、調(diào)理電路(21)、六通道同步數(shù)據(jù)采集卡(22)和快速卡盤(26)； 工控機(I)的控制信號輸出端與伺服放大器(5)的輸入端相連； 伺服放大器(5)的輸出端與伺服電機(6)的驅(qū)動端相連； 伺服電機(6)的輸出軸與行星減速器(9)的輸入軸連接，行星減速器(9)的輸出軸安裝一號同步帶輪(10), 二號同步帶輪(12)與一號同步帶輪(10)通過同步齒形帶(11)傳動連接，二號同步帶輪(12)上設置有輸出轉(zhuǎn)軸(13)； 在二號同步帶輪(12) —側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸(13)上依次安裝電磁屏蔽盒(14)和導電滑環(huán)(15)轉(zhuǎn)子部分；在二號同步帶輪(12)另一側(cè)的輸出轉(zhuǎn)軸(13)的末端設置快速卡盤(26)，通過快速卡盤(26)完成自動檢測裝置與航天發(fā)動機(17)之間的連接； 航天發(fā)動機(17)設置在周轉(zhuǎn)車(16)上； 聲音傳感器組(19)通過夾具(18)設置在航天發(fā)動機(17)的外表面； 聲音傳感器組(19)的檢測信號輸出端通過傳感器電纜(20)與調(diào)理電路(21)的輸入端相連； 調(diào)理電路(21)的輸出端與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡(22)的輸入端相連； 六通道同步數(shù)據(jù)采集卡(22)的輸出端與工控機(I)的聲音信號輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它還包括自動控制電路(2)、手動控制面板(3)和切換電路(4)； 工控機(I)的控制信號輸出端與自動控制電路(2)的輸入端相連； 自動控制電路(2)的輸出端與切換電路(4)的自動控制信號輸入端相連； 手動控制面板(3)的輸出與切換電路(4)的手動控制信號輸入纟而相連； 切換電路(4)的輸出端與伺服放大器(5)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它還包括隔離變壓器(7)，隔離變壓器(7)設置在動力電源線輸出端與伺服放大器(5)的輸入端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它還包括濾波單元(8)，濾波單元(8)設置在伺服放大器(5)的輸入輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它還包括轉(zhuǎn)臺底盤(23)和支架(24)，轉(zhuǎn)臺底盤(23)上設置支架(24)，用螺栓將行星減速器(9)緊固在支架(24)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，它還包括滑環(huán)支架(25)，導電滑環(huán)(15)定子部分固定在滑環(huán)支架(25)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，周轉(zhuǎn)車(16)包括車體(27)、四個腳輪(28)、多個地腳螺栓(29)、四個支撐滾輪(30)、四個隔音裝置(31)、驅(qū)動電機(32)和皮帶輪(33)； 車體(27)的下面設置四個腳輪(28)，車體(27)通過多個地腳螺栓(29)固定設置在地面上；車體(27 )內(nèi)部設置有驅(qū)動電機(32 )，驅(qū)動電機(32 )輸出軸通過皮帶輪(33 )與一個支撐滾輪(30 )的輸入軸傳動連接，每個支撐滾輪(30 )上設置有一個隔音裝置(31);四個支撐滾輪(30 )共同支撐航天發(fā)動機(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，傳感器電纜(20)采用兩兩絞合組成雙絞線組的方式，傳感器電纜(20)包括三個雙絞線組(34)、三個絕緣套管(35)、總屏蔽層(36)、內(nèi)護套(37)和外護套(38)； 外護套(38)的內(nèi)表面設置內(nèi)護套(37)，內(nèi)護套(37)的內(nèi)表面設置總屏蔽層(36)，總屏蔽層(36)內(nèi)腔設置三個雙絞線組(34)，每個雙絞線組(34)的外表面設置一個絕緣套管(35)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，導電滑環(huán)(15)包括轉(zhuǎn)子(39)、定子(40)、轉(zhuǎn)子接口(41)、定子接口(42)、四個緊固螺釘(43)和一個定子止轉(zhuǎn)片(44); 轉(zhuǎn)子(39)設置在定子(40)內(nèi)部，轉(zhuǎn)子(39)設置有轉(zhuǎn)子接口(41);定子(40)設置有定子接口(42)； 調(diào)理電路(21)的信號輸出端與轉(zhuǎn)子接口(41)連接；定子接口(42)與六通道同步數(shù)據(jù)采集卡(22)的輸入端連接； 轉(zhuǎn)子接口(41)與定子接口(42)在導電滑環(huán)(15)內(nèi)部滑動連接； 采用四個緊固螺釘(43 )將轉(zhuǎn)子(39 )固定在輸出轉(zhuǎn)軸(13 )上，隨輸出轉(zhuǎn)軸(13 )旋轉(zhuǎn)，采用銷軸將定子止轉(zhuǎn)片(44)與滑環(huán)支架(25)固定，實現(xiàn)導電滑環(huán)(15)的相對轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種航天發(fā)動機多余物自動檢測裝置，其特征在于，六通道同步數(shù)據(jù)采集卡(22)包括六個阻抗匹配電路(45)、六個A/D轉(zhuǎn)換電路(46)、數(shù)據(jù)存儲電路(47), USB通訊接口電路(48)、時序控制器(49)、同步控制器(50)、傳輸控制器(51)和時鐘發(fā)生器(52); 調(diào)理電路(21)具有六路聲音調(diào)理信號通道，每路聲音調(diào)理信號通道連接一個阻抗匹配電路(45)的輸入端，該阻抗匹配電路(45)的輸出端連接一個A/D轉(zhuǎn)換電路(46)的模擬信號輸入端，六個A/D轉(zhuǎn)換電路(46)的數(shù)字信號輸出端均與數(shù)據(jù)存儲電路(47)的輸入端相連； 數(shù)據(jù)存儲電路(47)的輸出端通過USB通訊接口電路(48)與工控機(I)的聲音信號輸入端相連； USB通訊接口電路(48)的輸出端與時鐘發(fā)生器(52)的輸入端相連； 時鐘發(fā)生器(52)的輸出端與時序控制器(49)的輸入端相連； 時序控制器(49)的第一輸出端與傳輸控制器(51)的輸入端相連；傳輸控制器(51)的輸出端與數(shù)據(jù)存儲電路(47)的第一控制端相連； 時序控制器(49)的第二輸出端與同步控制器(50)的輸入端相連；同步控制器(50)的輸出端與數(shù)據(jù)存儲電路(47)的第二控制端相連。
【文檔編號】G01N35/00GK103698544SQ201310743599
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】翟國富, 陳金豹, 戚樂, 趙國強, 郭亮, 李超, 牛鵬飛, 梁安生, 錢鑫, 鄧智, 王偉城 申請人:哈爾濱工業(yè)大學