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        光電編碼器故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望

        2021-04-04 09:25:35張軒豪
        信息記錄材料 2021年3期
        關(guān)鍵詞:曲線圖編碼器故障診斷

        張軒豪

        (湖北第二師范學(xué)院 湖北 武漢 430205)

        1 引言

        在編碼器的使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)一定的故障,如果能夠快速找出編碼器故障所在,并對(duì)此進(jìn)行修復(fù),那么編碼器就能夠盡快正常運(yùn)行和使用。在傳統(tǒng)的編碼器故障檢測(cè)過程中,往往是采用人工與檢測(cè)設(shè)備相結(jié)合的方式對(duì)故障光電編碼器進(jìn)行診斷,而這樣的診斷一方面效率較低,通常需要花費(fèi)10min左右才能夠檢測(cè)出故障所在[1-2],比較耗費(fèi)人工,另一方面,當(dāng)光電編碼器運(yùn)行速度較快時(shí)人工也無法對(duì)其中存在的故障進(jìn)行檢測(cè),因此在未來光電編碼器的檢驗(yàn)過程中,引入自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)是必不可少的。

        2 光電編碼器故障診斷的關(guān)鍵性技術(shù)分析

        2.1 基于信號(hào)處理的故障診斷方式

        基于信號(hào)處理的故障診斷方式具體又分為兩種類型,一類是時(shí)域分析法,時(shí)域分析法能夠?qū)?0位的光電編碼器在0.6°/s~120°/s轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的故障進(jìn)行檢測(cè)[3],通過將這一范圍內(nèi)的光電編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)情況繪制成相關(guān)的曲線圖,相關(guān)人員通過觀察曲線圖能夠檢測(cè)光電編碼器是否存在故障,但這一方式存在一定的缺陷,檢驗(yàn)光電編碼器是否存在故障的過程中需要人工不斷地觀察相關(guān)的曲線圖來進(jìn)行判斷,且判斷結(jié)果不一定準(zhǔn)確,可能存在人為的失誤。除此之外,即便檢測(cè)出光電編碼器確實(shí)存在故障也無法直接找到其故障所在,在對(duì)故障進(jìn)行修復(fù)時(shí),還需要采取其他技術(shù)手段具體找到光電編碼器故障出現(xiàn)的位置。另一類方法則是時(shí)頻分析法,這一檢測(cè)方法的原理是基于正常的光電編碼器與故障的光電編碼器發(fā)出的信號(hào)頻率是不一樣的,因此對(duì)光電編碼器的信號(hào)頻率進(jìn)行檢測(cè),觀察頻率是否正常則能夠辨別出光電編碼器是否存在故障,但這一檢測(cè)方式同樣存在缺陷,一旦光電編碼器的故障較小,那么故障較小的光電編碼器發(fā)出的信號(hào)頻率幾乎與正常的光電編碼器一致,在這樣的情況下,故障較小的光電編碼器可能會(huì)被誤判成正常的光電編碼器[4]。

        2.2 基于統(tǒng)計(jì)分析的故障診斷方式

        基于統(tǒng)計(jì)分析的故障檢測(cè)方式是基于對(duì)光電編碼器的統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行收集,然后對(duì)此進(jìn)行分析,找出故障所在的一種光電編碼器故障檢測(cè)手段。基于統(tǒng)計(jì)分析的故障診斷方式同樣有兩種方式,一是基于全面統(tǒng)計(jì)的誤碼檢測(cè)方法,通過隨機(jī)取樣的方式對(duì)光電編碼器中的數(shù)值進(jìn)行大量搜集,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而判斷光電編碼器的運(yùn)行情況,分析其是否存在故障。盡管這一檢測(cè)方式具有準(zhǔn)確診斷出光電編碼器在各種情況下的斷路、短路和接地故障的優(yōu)勢(shì),但需要搜集到足夠多的樣本且樣本分布足夠平均[5-6]。另一類方式則是基于主元分析的誤碼檢測(cè)方法,通過對(duì)廣電編碼器中的冗余信號(hào)進(jìn)行搜集和分析,來判斷光電編碼器是否存在故障及故障存在的位置,這一方法同樣存在一定的局限性,需要進(jìn)行矩陣運(yùn)算,且計(jì)算量較大,難以在短時(shí)間內(nèi)得出檢測(cè)的結(jié)果。

        3 光電編碼器故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

        3.1 診斷過程自動(dòng)化

        當(dāng)前的光電編碼器診斷設(shè)備操作方式較為復(fù)雜,需要專業(yè)的人員進(jìn)行操作才能夠完成檢測(cè),而隨著光電編碼器的廣泛應(yīng)用,部分非技術(shù)人員也產(chǎn)生了使用光電編碼器診斷設(shè)備的需要,因此光電編碼器設(shè)備操作自動(dòng)化,簡(jiǎn)化人工操作部分成為了未來光電編碼器檢測(cè)設(shè)備的一大發(fā)展趨勢(shì)[7]。

        3.2 診斷設(shè)備便攜化

        如今光電編碼器的應(yīng)用場(chǎng)景越來越多,在這樣的背景下,光電編碼器需要適用于各種設(shè)備檢測(cè)環(huán)境,且需要在不同的檢測(cè)場(chǎng)景中使用,因此縮小當(dāng)前光電編碼器檢測(cè)設(shè)備的體積,使其具備便攜式特征以及能夠在各種檢測(cè)場(chǎng)景中使用非常必要。

        3.3 故障預(yù)測(cè)

        在光電編碼器的使用過程中,一旦出現(xiàn)問題可能會(huì)造成無法挽回的損失,因此對(duì)光電編碼器在使用過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集與分析,對(duì)未來光電編碼器可能存在的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),并能夠在發(fā)生故障前做出預(yù)報(bào),主動(dòng)進(jìn)行容錯(cuò)是未來光電編碼器檢測(cè)系統(tǒng)中必不可少的功能[8]。

        4 總結(jié)

        當(dāng)前我國各類光電編碼器診斷技術(shù)手段還存在一定的缺陷,光電編碼器診斷設(shè)備也存在各類不足,但隨著相關(guān)科研人員對(duì)各類診斷手段的進(jìn)一步研究,我國光電編碼器診斷設(shè)備將不斷得到優(yōu)化,具備自動(dòng)化、方便攜帶、診斷結(jié)果準(zhǔn)確且能夠預(yù)測(cè)故障等優(yōu)良特征。

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