[发明专利]一种数字液压缸工作状态非介入实时监测系统及使用方法

说明书

本发明属于机电检测技术领域，具体涉及一种数字液压缸工作状态非介入式实时监测系统及方法。包括工控机、数据采集器、非接触式电流传感器和位移传感器，位移传感器安装于数字液压缸活塞杆与缸体之间，非接触式电流传感器信号输出端和位移传感器信号输出端均连接于数据采集器，数据采集器与工控机之间通过USB线连接。该系统的使用方法包括：步骤1：启动数字液压缸；步骤2：获取驱动器输出的电流信号并自动判断；步骤3：计算出数字液压缸位移值；步骤4：实际位移值与数字液压缸位移值比较，判断是否正常，正常返回步骤3，故障则进入下一步；步骤5：显示数字液压缸故障状态，一次监测过程结束。

技术领域

本发明属于机电检测技术领域，具体地涉及一种数字液压缸工作状态非介入式实时监测系统及方法。

背景技术

数字液压缸，也称数控油缸，是一种内建闭环、使用开环的系统工程级单一液压元件，利用其可将脉冲转换为精密的功率驱动，实现微米级的控制精度，其成功把液压技术与数字技术结合起来，实现了液压传动的数字化控制、远距离控制和智能控制。

一般的单级螺旋反馈式数字液压缸由步进电机、滑套、滑阀阀体、阀芯、螺杆、反馈螺母、活塞、活塞杆、缸体等构成。活塞杆为中空结构，在其内部安装螺杆；反馈螺母与活塞固连；螺杆和阀芯采用一体化结构，阀芯一端有键槽安装滑键，通过滑套与步进电机轴相连，螺杆一端与活塞上的反馈螺母相配合。当阀芯在步进电机的驱动下旋转时，阀芯在螺母的作用下会产生轴向移动，从而引起液压油流动方向发生变化，推动油缸活塞伸出或缩回的同时，通过螺母副将阀芯复位关闭，形成位置闭环反馈。这种数字液压缸在实际应用中，可能存在负载突变或油压过低情况下，在阀芯动作、阀口打开后，活塞不动作或动作不到位的现象，这时无法形成位置闭环反馈，使阀芯不能复位，多次这样的操作，将导致阀芯与滑套脱开，数字液压缸不能正常工作，必须停机维修。为了避免这种故障现象的发生，目前，使用这种结构数字液压缸、又无配套检测装置的工程系统，在控制数字液压缸动作时，需有专人观察数字液压缸的工作情况，发现异常要迅速报告，既费时费力，也存在人为因素影响，可能会出现故障的漏报、误报，难以及时发现故障。

发明内容

本发明的目的是针对工程在用数字液压缸系统故障难以及时诊断的问题，提供一种数字液压缸工作状态非介入监测系统，用于实时判断液压缸的工作状态，出现故障异常能及时自动判断。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种数字液压缸工作状态非介入实时监测系统，包括工控机、数据采集器、非接触式电流传感器、驱动器和位移传感器，所述非接触式电流传感器电连接于驱动器与步进电机之间，所述位移传感器安装于数字液压缸活塞杆与缸体之间，所述非接触式电流传感器信号输出端和位移传感器信号输出端均连接于数据采集器，所述数据采集器与工控机之间通过USB线连接。

优选地，所述非接触式电流传感器为穿孔式非接触式电流传感器。

一种数字液压缸工作状态非介入实时监测系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：启动数字液压缸工作状态非介入实时监测系统；

步骤2：工控机通过数据采集器实时获取驱动器输出控制步进电机的电流信号，获得一次输入有效脉冲的总数；

步骤3：工控机根据一次输入控制脉冲总数、脉冲控制信号数和液压缸动作位移之间的关系式计算出数字液压缸位移值；

步骤4：工控机采集位移传感器信号得到实际位移值，与计算出的数字液压缸位移值进行比较，通过位移误差判据判断数字液压缸工作是否正常，若正常返回步骤3，若故障，则进入下一步；

步骤5：显示数字液压缸故障状态，一次监测过程结束。

优选地，所述步骤2具体步骤包括：