【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上环境中风力机叶片声学信号采集领域，具体为一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置及工作流程。
技术介绍
1、随着海上风电的快速发展，风力机叶片的结构变得越来越复杂，需要对其噪声进行全面的监测和评估，声信号采集装置可以通过分析叶片声信号的频谱特征、幅值变化等参数，进行故障诊断和预测维护。通过实时监测叶片的声信号，可以及时发现潜在的结构故障或疲劳问题，并采取相应的维修措施，避免因故障而导致的停机损失和安全风险。一般风力机声学信号采集装置仅限于同一平面局部的声信号采集，不能实现同时采集风力机叶片的全局声信号。即使现有的技术中能实现位置变化采集，也不能在运行中进行全局声信号采集。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置及工作流程，同时也能够保证采集装置的稳定。所述采集装置内设有控制系统，用于控制采集装置的自由度与信号传递。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，包括声采集组件、安装底座、机体结构、连接底座、俯仰调节机构、 俯仰角限位器、旋转调节机构、高度升降机构和连接座，所述声采集组件与安装底座固定连接，所述安装底座和连接底座固定连接，两个连接底座通过螺栓分别于俯仰调节机构和机体结构固定连接，所述俯仰调节机构通过螺栓与机体结构固定连接且一侧有 俯仰角限位器，所述机体结构内设有旋转调节机构，所述旋转调节机构与高度升降机构固定连接，所述连接
4、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述俯仰调节机构包括编码器一、轴固定环一、涡轮用轴承一、涡轮一、蜗杆一、蜗杆安装座一、轴用轴承一、俯仰轴、轴承安装座一和伺服行星减速机一，所述俯仰轴与轴用轴承一内圈相连接，所述轴用轴承一外圈与轴承安装座一相连接，所述轴承安装座一与涡轮用轴承一外圈相连，所述涡轮用轴承一内圈与俯仰轴连接，所述涡轮一与俯仰轴固定连接，所述轴承座一与蜗杆一相连接，所述蜗杆安装座一与轴承安装座一固定连接，所述伺服行星减速机一与轴承安装座一固定连接，所述编码器一与轴承安装座一固定连接。
5、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述俯仰调节机构还有轴固定环一，所述轴固定环一与俯仰轴连接。
6、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述旋转调节机构包括伺服行星减速机二、编码器二、涡轮二、轴承安装座二、旋转轴、蜗杆安装座二、蜗杆二、旋转轴轴承、涡轮用轴承二，所述旋转轴与旋转轴轴承内圈相连接，所述旋转轴轴承外圈与轴承安装座二相连接，所述轴承安装座二与涡轮用轴承二外圈相连接，所述涡轮二与旋转轴二固定连接，所述蜗杆安装座二与蜗杆二相连接，所述蜗杆安装座二与轴承安装座二固定连接，所述伺服行星减速机二与轴承安装座二固定连接，所述编码器二与轴承安装座二固定连接。
7、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述旋转调节机构还包括轴固定环二，所述轴固定环二与旋转轴相连接。
8、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述高度升降机构包括连接法兰、齿轮箱、斜齿轮、伺服行星减速机三、箱体底座、双面斜齿条、轴连接涡轮和蜗杆三，所述连接法兰与双面斜齿条固定连接，所述齿轮箱与涡轮三和斜齿轮通过轴相连接，所述伺服行星减速机三与箱体底座固定连接，所述伺服行星减速器三与蜗杆三相连，所述斜齿轮通过轴连接涡轮三传递动力，所述蜗杆三与箱体底座过轴承座固定连接。
9、作为本专利技术采集装置进一步改进，所述针对海上风机叶片的全局声信号采集装置的控制系统采用stm32控制芯片，包括电机驱动模块、信号采集模块、通信模块和供电模块，所述电机驱动模块包括电机驱动器与电机，通过驱动器驱动电机工作，所述信号采集模块包括编码器及红外位移传感器，通过控制器计算出相应位移数据运动轨迹，所述通信模块通过usb串口或rj45接口通信，所述供电模块为控制器以及电机传感器供电。
10、本专利技术提供一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置的控制流程，具体步骤如下：
11、stpe1、系统初始化：将俯仰电机、旋转电机和升降电机运动到默认设定位置。
12、stpe2、循环控制流程开始：
13、a. 检测当前各电机相应位置。
14、b. 如果有输入控制命令，则跳转到步骤3；否则，跳转到步骤4。
15、stpe3、控制命令处理：
16、a. 根据控制命令进行运动规划，生成平滑且高效的运动轨迹。
17、b. 运动控制：使用优化的运动控制算法控制电机的运动。实时监测传感器数据和系统状态，进行实时调整和优化控制策略。
18、c. 云台功能：
19、根据云台控制策略，调整俯仰电机和旋转电机的运动，实现云台功能，平稳跟踪叶片或维持指定视角检测。
20、d. 如果无控制命令和云台功能处理完毕，则返回循环控制流程开始。
21、stpe4、无控制命令处理：
22、a. 运动规划：
23、生成平滑且高效的运动轨迹。
24、b. 运动控制：使用优化的运动控制算法控制电机的运动。实时监测传感器数据和系统状态，进行实时调整和优化控制策略。
25、c. 如果无控制命令处理完毕，则返回循环控制流程开始。
26、stpe5、异常处理和容错机制：
27、监测电机运动是否超出安全范围。
28、检测传感器故障或数据异常。
29、根据异常情况采取相应的措施，如停止电机运动或发送警报信息。
30、循环控制流程结束。本专利技术与现有技术相比，可以通过角度和高度的变化实现声信号的全局采集，也可以通过相应角度控制机构实现声采集装置的稳定运行，防止声采集装置在运行过程中受采集装置自身运动的影响，也适应在声采集设备受外力作用下易产生位移的环境，实现海上风力机叶片的全局信号采集。
31、本专利技术实现了声学信号的全局采集及稳定，该系统具有如下功能：
32、风力机叶片声学信号的全局采集；
33、俯仰、旋转、升降的单轴稳定以及混合稳定；
34、控制指令可以控制采集装置的运动可以针对特定点定点采集数据分析；
35、（4）该系统结构可承受负载大，防护性高等有点。
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1.一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，包括声采集组件（1）、安装底座（2）、机体结构（3）、连接底座（4）、俯仰调节机构（5）、 俯仰角限位器（6）、旋转调节机构（7）、高度升降机构（8）和连接座（9），其特征在于：所述声采集组件（1）与安装底座（2）固定连接，所述安装底座（2）和连接底座（4）固定连接，两个连接底座（4）通过螺栓分别于俯仰调节机构（5）和机体结构（3）固定连接，所述俯仰调节机构（5）通过螺栓与机体结构（3）固定连接且一侧有 俯仰角限位器（6），所述机体结构（3）内设有旋转调节机构（7），所述旋转调节机构（7）与高度升降机构（8）固定连接，所述连接座（9）与高度升降机构（8）通过螺栓固定连接，所述连接座（9）与风机机头固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述俯仰调节机构（5）包括编码器一（51）、轴固定环一（52）、涡轮用轴承一（53）、涡轮一（54）、蜗杆一（55）、蜗杆安装座一（56）、轴用轴承一（57）、俯仰轴（58）、轴承安装座一（59）和伺服行星减速机一（510），所述俯仰轴（58
3.根据权利要求2所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述俯仰调节机构（5）还有轴固定环一（52），所述轴固定环一（52）与俯仰轴（58）连接。
4.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述旋转调节机构(7）包括伺服行星减速机二（71）、编码器二（72）、涡轮二（73）、轴承安装座二（74）、旋转轴（75）、蜗杆安装座二（76）、蜗杆二（77）、旋转轴轴承（78）和涡轮用轴承二（79），所述旋转轴（75）与旋转轴轴承（78）内圈相连接，所述旋转轴轴承（78）外圈与轴承安装座二（74）相连接，所述轴承安装座二（74）与涡轮用轴承二（79）外圈相连接，所述涡轮二（73）与旋转轴二（75）固定连接，所述蜗杆安装座二（76）与蜗杆二（77）相连接，所述蜗杆安装座二（76）与轴承安装座二（74）固定连接，所述伺服行星减速机二（71）与轴承安装座二（74）固定连接，所述编码器二（72）与轴承安装座二（74）固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述旋转调节机构(7）还包括轴固定环二（710），所述轴固定环二（710）与旋转轴（75）相连接。
6.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述高度升降机构（8）包括连接法兰（81）、齿轮箱（82）、斜齿轮（83）、伺服行星减速机三（84）、箱体底座（85）、双面斜齿条（86）、轴连接涡轮（87）和蜗杆三（88），所述连接法兰（81）与双面斜齿条（86）固定连接，所述齿轮箱（82）与涡轮三（87）和斜齿轮（83）通过轴相连接，所述伺服行星减速机三（84）与箱体底座（85）固定连接，所述伺服行星减速器三（84）与蜗杆三（88）相连，所述斜齿轮（83）通过轴连接涡轮三（87）传递动力，所述蜗杆三（88）与箱体底座（85）通过轴承座固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述针对海上风机叶片的全局声信号采集装置的控制系统采用STM32控制芯片，包括电机驱动模块、信号采集模块、通信模块和供电模块，所述电机驱动模块包括电机驱动器与电机，通过驱动器驱动电机工作，所述信号采集模块包括编码器及红外位移传感器，通过控制器计算出相应位移数据运动轨迹，所述通信模块通过USB串口或RJ45接口通信，所述供电模块为控制器以及电机传感器供电。
8.根据权利要求1-7任意一项所述针对海上风机叶片的全局声信号采集装置的控制流程，其特征在于：具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，包括声采集组件（1）、安装底座（2）、机体结构（3）、连接底座（4）、俯仰调节机构（5）、 俯仰角限位器（6）、旋转调节机构（7）、高度升降机构（8）和连接座（9），其特征在于：所述声采集组件（1）与安装底座（2）固定连接，所述安装底座（2）和连接底座（4）固定连接，两个连接底座（4）通过螺栓分别于俯仰调节机构（5）和机体结构（3）固定连接，所述俯仰调节机构（5）通过螺栓与机体结构（3）固定连接且一侧有 俯仰角限位器（6），所述机体结构（3）内设有旋转调节机构（7），所述旋转调节机构（7）与高度升降机构（8）固定连接，所述连接座（9）与高度升降机构（8）通过螺栓固定连接，所述连接座（9）与风机机头固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述俯仰调节机构（5）包括编码器一（51）、轴固定环一（52）、涡轮用轴承一（53）、涡轮一（54）、蜗杆一（55）、蜗杆安装座一（56）、轴用轴承一（57）、俯仰轴（58）、轴承安装座一（59）和伺服行星减速机一（510），所述俯仰轴（58）与轴用轴承一（57）内圈相连接，所述轴用轴承一（57）外圈与轴承安装座一（59）相连接，所述轴承安装座一（59）与涡轮用轴承一（53）外圈相连，所述涡轮用轴承一（53）内圈与俯仰轴（58）连接，所述涡轮一（54）与俯仰轴（58）固定连接，所述蜗杆安装座一（56）与蜗杆一（55）相连接，所述蜗杆安装座一（56）与轴承安装座一（59）固定连接，所述伺服行星减速机一（510）与轴承安装座一（59）固定连接，所述编码器一（51）与轴承安装座一（59）固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述俯仰调节机构（5）还有轴固定环一（52），所述轴固定环一（52）与俯仰轴（58）连接。
4.根据权利要求1所述的一种针对海上风机叶片的全局声信号采集装置，其特征在于：所述旋转调节机构(7）包括伺服行星减速机二（71）、编码器二（72）、涡轮二（73）、轴承安装座二（74）、旋转轴（75）、蜗杆安...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭奇，杨立争，于海龙，李志川，朱魁星，李宁，祁雷，孙科，高志鹰，王鹏，伊扬，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：
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