静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置

摘要

本发明涉及一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，属于产品质量在线监测与诊断技术领域。该装置包括：传感器模块，模拟信号处理模块，单片机中央处理模块，电源模块。本发明的装置，主要用于在线监测注塑叶片质量缺陷，特别适用于空调等送风轮叶超声波注塑时叶片缺料的监测。

权利要求

1.一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，其特征在于：该装置包括：

(1)传感器模块，所述传感器模块由多对红外发射传感器和红外接收传感器组成，所述的红外发射传感器和红外接收传感器设于传感器支架上，所述传感器支架包括内圈和外圈，待检测的贯流风叶设置在内圈和外圈之间，所述传感器支架的内圈顶部设有红外接收传感器，所述传感器支架的外圈的顶部设有红外发射传感器，所述传感器支架顶部的内圈红外接收传感器和外圈的红外发射传感器处于同一平面；所述传感器支架的内圈底部设有红外接收传感器，所述传感器支架的外圈的底部设有红外发射传感器，所述传感器支架底部的内圈红外接收传感器和外圈的红外发射传感器处于同一平面；所述传感器支架内圈顶部和底部的红外接收传感器呈上下对称均匀分布；所述传感器支架外圈顶部和底部的红外发射传感器呈上下对称均匀分布，接收传感器作为故障在线诊断的监测信号源；

(2)模拟信号处理模块，分别独立处理多路传感器信号，用于信号放大、滤波；

(3)电源模块，将220V交流电源进行转换，用于对传感器模块、模拟信号处理模块、单片机中央信息处理单元模块、双色LED故障显示装置供电；

(4)单片机中央信息处理单元模块，用于接收经模拟信号处理模块处理过的传感器检测信号，对数据进行运算处理；

(5)双色LED故障显示，分别用绿、红两种颜色的LED显示贯流风叶的是否存在缺陷的状态；所述红外发射传感器和红外接收传感器为环形分布；

所述的红外发射传感器、红外接收传感器分别采用相同型号的发射与接收传感器；红外发射传感器有稳定的发光强度和发光功率，红外接收传感器接收光谱范围与可见光光谱无重叠。

2.如权利要求1所述的一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，其特征在于：所述的模拟信号处理模块具有放大倍数可调的功能，放大后的传感器信号处于检测的范围内。

说明书

静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明涉及一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置与方法，属于产品质量在线监测与诊断技术领域，主要用于在线监测注塑叶片质量缺陷。

[0003] 背景技术：

[0004] 注塑叶片是空调等设备送风叶轮的重要零部件之一，它的质量好坏直接影响空调的空气动力性能和噪声性能。目前，其产品质量的检测主要是通过人工的方式进行的，由于人工检测时易受到人为主观因素的影响，导致产品不能准确分类，致使以次充好的现象常有发生，严重影响产品质量控制和企业信誉，另外，人工检测还存在检测劳动强度大，眼睛易疲劳等问题，所以，用自动化检测方法代替人工检测非常迫切。

[0005] 空调等送风设备叶轮部件是由注塑叶片焊接而产的，为了保证送风效率和降低送风时产生的噪声，叶片结构设计非常复杂，由众多叶片组成的风轮中每个叶片的角度、间隙都是不相等的，这就给自动化检测带来很大的困难。所以，到目前为止，仍然没有一种适用的自动化检测设备。

[0006] 目前，针对送风轮缺料诊断方法国内外主要是借助CCD或CMOS等图像采集技术，对采集到的图像进行处理并对图像进行判断。根据资料检索结果，与本发明相近的几种叶片检测方法主要是通过CCD技术对叶片定位和对单节叶片缺料等缺陷进行检测（刘薇.贯流风叶焊接机视觉定位系统实现[J].制造业自动化，2012,13.第12期，51-53；徐文，叶世栋.贯流风扇叶缺陷自动检测系统的设计[J].机电工程技术，2012,41.第05期，34-38），这些技术离实用化还有一定的距离。基于机器视觉的图像监测设备可用于注塑叶片缺陷检测，但是其存在的问题也非常突出，首先，由于叶片形状的不规则性导致图像分割与识别工作量大，再者，送风叶轮一般由上百个这样的叶片组成，对每一个叶片进行成像与图像分割与识别，也会导致计算量大，占用时间长的问题，使检测的实时性变差；另外，为了保证高的识别率，要求CCD器件高性能，带来成本提升的问题，不适合在企业大面积推广。

发明内容

[0007] 为了解决现有技术中贯流风叶检测精确度低，过分依赖人工经验的技术问题，本发明提出了一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，该装置采用环型红外LED发射阵列，发射平行光束，经注塑叶片透射后，由红外LED接收阵列接收透射光，再由单片机系统诊断和识别后，实现注塑叶片缺陷的在监测。

[0008] 本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，针对上述问题，提供一静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，利用此装置解决了长期观察贯流风叶的视觉疲劳和监测误差，可以实现贯流风叶缺料的在线监测。

[0009] 本发明提出的静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置与方法，装置部分主要包括：

[0010] （1）传感器模块，所述传感器模块由多对红外发射传感器和红外接收传感器组成，红外发射传感器、红外接收传感器处于同一平面；且红外发射传感器与红外接收传感器呈上下对称均匀分布，接收传感器作为故障在线诊断的监测信号源；

[0011] （2）模拟信号处理模块，分别独立处理多路传感器信号，用于信号放大、滤波；

[0012] （3）电源模块，将220V交流电源进行转换，用于对传感器、模拟信号处理电路、单片机、LED故障显示装置供电；

[0013] （4）单片机中央信息处理单元模块，用于接收经模拟信号处理模块处理过的传感器检测信号，对数据进行运算处理；

[0014] （5）双色LED故障显示，分别用绿、红两种种颜色的LED显示贯流风叶的是否存在缺陷的状态。

[0015] （6）如权利要求1所述的一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，其特征在于：所述红外发射传感器和红外接收传感器为环形分布。

[0016] （7）如权利要求1所述的一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置，其特征在于：所述红外发射传感器和红外接收传感器设置在传感器支架上下两端侧。

[0017] 上述装置中的各模块主要功能包括：

[0018] 红外发射传感器、红外接收传感器采用型号相同的，要求红外传感器有稳定的发光强度和发光功率，红外接收传感器接收光谱范围与可见光光谱无重叠，以保证接收的准确性。

[0019] 模拟信号处理模块具有放大倍数可调，使放大后的传感器信号处于便于检测的范围内。

[0020] 电源模块将220V交流电转换成5V，±15V直流电，供传感器、单片机及模拟信号处理电路使用。

[0021] 单片机处理模块中采用C8051F020单片机，将多路传感器信号经放大，滤波后经多路模拟开关与单片机P3口和模数转换器连接，用于实时检测与记录多路传感器输出电压。

[0022] 双色LED故障显示，分别用绿、红两种颜色显示贯流风叶无缺料、有缺料，用于根据中央信息处理单元的决策以光的形式提示操作工，以便及时采取正确的操作，采用LED的目的是其警示程度比LCD要高，便于操作工及时发现贯流风叶的缺料情况。

[0023] 采用本发明静止型贯流风叶缺料故障装置在线诊断方法，包括以下几个步骤：

[0024] 步骤1，按照静止型贯流风叶缺料故障装置的各部分的要求安装好监测装置；

[0025] 步骤2 、启动上述检测装置，红外发射传感器发射红外光，红外接收传感器接受通过贯流风叶的红外光，经模拟信号处理单元和单片机处理单元，贯流风叶无缺料时，因红外发射、接收传感器上下对阵分布，传感器模块输出电压信号小于设定的阈值，双色LED故障显示绿色；

[0026] 步骤3、贯流风叶缺料时，因红外发射、接收传感器上下对阵分布，因缺料引起传感器模块输出电压信号的变化，当信号大于设定的阈值时，双色LED故障显示红色；

[0027] 采用本发明的技术方案，利用红外传感器检测待测产品的质量问题，具有检测效率高，识别率高，成本低的有益效果。

附图说明

[0028] 图1 本发明中贯流风叶缺料故障在线诊断装置结构框图。

[0029] 图2 （A）本发明中红外接收、发射传感器的平面布设示意图。

[0030] 图2（B）本发明中传感器支架示意图。

[0031] 图3 本发明中单路发射、接收传感器电路示意图。

[0032] 图4 本发明实施例中完整贯流风叶图。

[0033] 图5 为本发明实施例中整体电路图。

具体实施方式

[0034] 为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

[0035] 如图1所示，为本发明一种静止型贯流风叶缺料故障在线诊断装置装置，其原理图，红外发射传感器发射红外光，穿过待检测的贯流风叶，红外接收传感器接受红外光，经模拟信号处理模块和单片机处理模块的信号处理，结果反馈到双色LED显示器上，其中电源模块为常用AC-DC转换模块。由于发射、接收传感器工作电压为5V，模拟信号处理模块工作电压为±15V。通过电源模块，可以得到稳定的5V、﹢15V和﹣15V的电压，对传感器、模拟信号处理电路、单片机电路、LCD及其它电路进行供电。

[0036] 如图2（A）所示，本发明装置中的传感器模块平面布设示意图，D1,D3为红外发射传感器，D2,D4红外接收传感器。其中D1,D2处于支撑体的上部，且处于同一平面，D3,D4处于支撑体的下部，且处于同一平面。D1,D3、D2,D4上下对称分布。其他多路发射接收传感器按照D1、D2、D3、D4分布形式，对称均匀分布。L1为内环红外接收传感器与内环接收器的水平距离，距离大小随贯流风叶的大小调整。L2为上环红外传感器与下环红外传感器的垂直距离，距离大小随贯流风叶的大小调整。本例中发射传感器采用IR11_21C_TR8，接收传感器采用PT11_21C_L41_TR8。本实施例中发射、接收传感器使用5V供电。

[0037] 如图2(B)所示，本发明装置中的传感器支架的示意图，其包括内圈和外圈，待检测的贯流风叶设置在内圈和外圈之间工件放置处3。其中内圈顶部1设置红外发射传感器D2，外圈顶部2设置红外接收传感器D1。

[0038] 如图3所示，本装置中的单路发射、接收传感器电路示意图，电阻R1、R2、R3、R4分别于发射和接收传感器串联，保证发射接收传感器正常工作。D1,D3为红外发射传感器，D2,D4为红外接收传感器。当D1,D2,D3,D4之间的贯流风叶存在缺陷时，R2、R4上产生电压差，电压差经过放大后，由MCU处理，进行缺陷提示。

[0039] 如图4所示，用于本装置检测的完整贯流风叶，各个叶片均匀分布。当贯流风叶存在缺料时，会导致如图3中上下红外接收传感器信电压的变化，进而用于缺陷检测。

[0040] 本装置的整体电路图如图5所示， 运放采用JRC4558，工作电压±15V。多路模拟开关采用MAX306，工作电压±15V。C8051F020工作电压3V。