一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括：上位機(jī)、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、單片機(jī)、貼片溫度傳感器和壓力傳感器；壓力傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的表面或內(nèi)部；貼片溫度傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的內(nèi)部；單片機(jī)和無線發(fā)射模塊均設(shè)于膠輥的輥頸上；單片機(jī)通過壓力傳感器采集膠輥的外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)，并通過貼片溫度傳感器采集膠輥的外覆膠層的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，再將外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)和運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給無線接收模塊；無線接收模塊接收外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)和運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送給上位機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)施例能夠?qū)I(yè)膠輥的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅提高了工業(yè)膠輥固定安裝的準(zhǔn)確性，而且提升了工業(yè)膠輥的加工質(zhì)量。
【專利說明】一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及壓力和溫度監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1至圖8所示，膠輥一般是由金屬芯1、輥頸2和外覆膠層3組成；其中，外覆 膠層3通常是由硬質(zhì)膠層和外層膠構(gòu)成。工業(yè)上所使用的工業(yè)膠輥在造紙、印染、印刷、糧 食加工、冶金、塑料加工等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 以造紙工藝中對(duì)紙面進(jìn)行壓光處理的工業(yè)膠輥為例，在正常工作時(shí)，工業(yè)膠輥是 不停轉(zhuǎn)動(dòng)并且與擋板或其他工業(yè)膠輥相互擠壓的，這會(huì)使工業(yè)膠輥的外覆膠層3的表面溫 度不斷升高，如果外覆膠層3的表面溫度無法得到有效控制，那么工業(yè)膠輥的外覆膠層3的 表面會(huì)逐漸老化，甚至?xí)?dǎo)致膠層脫落。同時(shí)，正常工作中的膠輥表面的壓力分布是比較均 勻的，但由于膠輥都是通過兩端進(jìn)行固定安裝的，因此當(dāng)膠輥較長(zhǎng)時(shí)，膠輥表面極易出現(xiàn)受 力不均的狀況，這可能造成膠輥表面局部受力過大，甚至?xí)斐赡z輥表面的橡膠層發(fā)生破 損。由此可見，工業(yè)膠輥在運(yùn)行過程中的表面溫度和所受壓力都會(huì)對(duì)膠輥的自身品質(zhì)產(chǎn)生 重要影響，因此一旦兩者出現(xiàn)異常，那么所生產(chǎn)出的紙張的質(zhì)量會(huì)大幅下降。在現(xiàn)有技術(shù) 中，沒有對(duì)工業(yè)膠輥運(yùn)行過程中的表面溫度和所受壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的裝置，這給工業(yè)膠輥的 使用帶來很大不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本實(shí)用新型提供了一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝 置，用于對(duì)工業(yè)膠輥的運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括：上位機(jī)、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、單片 機(jī)、貼片溫度傳感器和壓力傳感器；
[0007] 壓力傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的表面或內(nèi)部，并且與單片機(jī)電連接；貼片溫度 傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的內(nèi)部，并且也與單片機(jī)電連接；單片機(jī)和無線發(fā)射模塊均設(shè) 于膠輥的輥頸上，并且單片機(jī)與無線發(fā)射模塊電連接；無線發(fā)射模塊與無線接收模塊通過 無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；無線接收模塊與上位機(jī)電連接；
[0008] 單片機(jī)通過壓力傳感器采集膠輥的外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)，并通過貼片溫度傳 感器采集膠輥的外覆膠層的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，再將外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)和運(yùn)行溫度數(shù)據(jù) 通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給無線接收模塊；無線接收模塊接收外覆膠層的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)和運(yùn) 行溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送給上位機(jī)。
[0009] 優(yōu)選地，貼片溫度傳感器為三個(gè)；這三個(gè)貼片溫度傳感器處于同于圓周上，并且沿 膠輥的周向平均分布。優(yōu)選地，貼片溫度傳感器與膠輥的外覆膠層的表面之間的距離不小 于3mm，并且不大于20mm。
[0010] 優(yōu)選地，壓力傳感器為一組或多組；每組壓力傳感器包括一個(gè)用于測(cè)量膠輥徑向 所受壓力的薄膜壓電傳感器和一個(gè)用于測(cè)量膠輥周向所受壓力的壓阻應(yīng)變片；膠輥的外覆 膠層的表面或內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)，而每個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)設(shè)置一組壓力傳感器。 [0011] 優(yōu)選地，當(dāng)壓力傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的內(nèi)部時(shí)，壓力傳感器距離外覆膠層 的表面不大于15_。優(yōu)選地，膠輥的輥頸上設(shè)有導(dǎo)電環(huán)；壓力傳感器和貼片溫度傳感器通 過導(dǎo)電環(huán)與單片機(jī)電連接。優(yōu)選地，單片機(jī)的外部設(shè)有金屬防爆殼；單片機(jī)通過該金屬防爆 殼固定在膠輥的輥頸上。
[0012] 優(yōu)選地，無線發(fā)射模塊與無線接收模塊是基于IEEE802. 15. 4的通信電路。優(yōu)選 地，無線接收模塊與上位機(jī)通過PCI接口、PCI-E接口、USB接口或RS232串口連接。優(yōu)選 地，單片機(jī)采用本安型STM32單片機(jī)；無線發(fā)射模塊采用基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線 發(fā)射電路；無線接收模塊采用基于HRF2401射頻收發(fā)芯片的無線接收電路。
[0013] 由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的膠輥運(yùn) 行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置通過薄膜壓電傳感器獲取膠輥徑向所受壓力值，通過壓阻應(yīng)變片獲取膠輥 周向所受壓力值，通過貼片溫度傳感器12獲取膠輥運(yùn)行溫度值，這些壓力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù) 經(jīng)單片機(jī)13的處理后，通過無線發(fā)射模塊14發(fā)送給無線接收模塊15 ;無線接收模塊15接 收這些壓力數(shù)據(jù)并解析出膠輥徑向所受壓力的數(shù)據(jù)、膠輥周向所受壓力的數(shù)據(jù)以及膠輥的 運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，再發(fā)送給上位機(jī)16,以供監(jiān)測(cè)、分析、記錄、存儲(chǔ)。由此可見，本實(shí)用新型實(shí)施 例所提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、安全可靠、防爆防腐蝕，而 且能夠?qū)I(yè)膠輥的運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而可以提高工業(yè)膠輥固 定安裝的準(zhǔn)確性，以及工業(yè)膠輥所加工出產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要 使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他附圖。
[0015] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0016] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0017] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖1所示膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)示 〇
[0018] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖2所示膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)示 〇
[0019] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖三。
[0020] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖四。
[0021] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖5所示膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)示 〇
[0022] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖6所示膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的截面結(jié)構(gòu)示 〇
[0023] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖五。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí) 施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲 得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0025] 首先需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置主要適用 于半徑范圍在150?165mm的工業(yè)膠輥。本申請(qǐng)文件中主要以造紙工藝中對(duì)紙面進(jìn)行壓光 處理的工業(yè)膠輥為例進(jìn)行說明，但這并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí) 施例所提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026] 如圖1至圖9所示，一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其具體結(jié)構(gòu)包括：上位機(jī)16、無 線接收模塊15、無線發(fā)射模塊14、單片機(jī)13、貼片溫度傳感器12和壓力傳感器11 ;壓力傳 感器11設(shè)于膠輥的外覆膠層3的表面或內(nèi)部，并且與單片機(jī)13電連接；貼片溫度傳感器12 設(shè)于膠輥的外覆膠層3的內(nèi)部，并且也與單片機(jī)13電連接；單片機(jī)13和無線發(fā)射模塊14 均設(shè)于膠輥的輥頸2上，并且單片機(jī)13與無線發(fā)射模塊14電連接；無線發(fā)射模塊14與無 線接收模塊15通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；無線接收模塊15與上位機(jī)16電連接；
[0027] 單片機(jī)13通過壓力傳感器11采集膠輥的外覆膠層3的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)，并通過貼 片溫度傳感器12采集膠輥的外覆膠層3的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，再將外覆膠層3的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù) 和運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射模塊14發(fā)送給無線接收模塊15 ;無線接收模塊15接收外覆 膠層3的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)和運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送給上位機(jī)16。
[0028] 其中，該膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可以包括如下的具體實(shí)施方案：
[0029] (1)如圖3、圖4、圖7、圖8和圖9所示，由于工業(yè)膠輥上安裝的溫度傳感器12數(shù)量 過多會(huì)影響工業(yè)膠輥運(yùn)行的動(dòng)態(tài)平衡，而且同一個(gè)工業(yè)膠輥在同一次運(yùn)行過程中外覆膠層 3表面的各處溫度相差不大，因此為了保障工業(yè)膠輥運(yùn)行的動(dòng)態(tài)平衡，并且保障測(cè)量工業(yè)膠 輥運(yùn)行溫度的準(zhǔn)確性，貼片溫度傳感器12最好為三個(gè)（例如：圖9中所示的貼片溫度傳感 器1、貼片溫度傳感器2和貼片溫度傳感器3這三個(gè)貼片溫度傳感器），并且這三個(gè)貼片溫 度傳感器12最好處于同于圓周上，而且沿膠輥的周向φ平均分布，從而使這三個(gè)貼片溫度 傳感器12所在的橫截面上任意兩個(gè)貼片溫度傳感器12的圓心角均為120°。
[0030] 在實(shí)際應(yīng)用中，貼片溫度傳感器12與膠輥的外覆膠層3的表面之間的距離不小于 3mm，且不大于20mm。如果貼片溫度傳感器12與外覆膠層3的表面之間距離過大，那么貼片 溫度傳感器12可能無法精確地檢測(cè)到外覆膠層3表面出現(xiàn)的較小的溫度變化，這會(huì)給對(duì)膠 輥運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)帶來誤差。如果貼片溫度傳感器12與外覆膠層3的表面之間距離過小， 那么膠輥之間相互擠壓的壓力可能導(dǎo)致貼片溫度傳感器12被壓壞。
[0031] (2)壓力傳感器11為一組或多組；每組壓力傳感器11可以包括一個(gè)用于測(cè)量膠 輥徑向所受壓力的薄膜壓電傳感器和一個(gè)用于測(cè)量膠輥周向所受壓力的壓阻應(yīng)變片；膠輥 的外覆膠層3的表面或內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)，而每個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)設(shè)有一組壓力傳 感器11，即一個(gè)用于測(cè)量該壓力測(cè)量點(diǎn)處膠輥徑向所受壓力的薄膜壓電傳感器以及一個(gè)用 于測(cè)量該壓力測(cè)量點(diǎn)處膠輥周向所受壓力的壓阻應(yīng)變片。薄膜壓電傳感器和壓阻應(yīng)變片并 不是重疊地放置于同一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)的，而是采取并列放置或留有一定間隙等放置方式。 由于薄膜壓電傳感器和壓阻應(yīng)變片的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工業(yè)膠輥的尺寸，因此相對(duì)于工業(yè)膠輥 的體積而言，薄膜壓電傳感器和壓阻應(yīng)變片的體積可以忽略不計(jì)，從而同一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn) 不重疊地放置一個(gè)薄膜壓電傳感器和一個(gè)壓阻應(yīng)變片可以近似地認(rèn)為是對(duì)同一個(gè)壓力測(cè) 量點(diǎn)進(jìn)行壓力檢測(cè)。
[0032] 在實(shí)際應(yīng)用中，外覆膠層3的表面或內(nèi)部可以有規(guī)律地分布N個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)，每個(gè) 壓力測(cè)量點(diǎn)可以設(shè)有一組壓力傳感器11，即共有N組壓力傳感器11 ;而每組壓力傳感器11 又可以包括一個(gè)薄膜壓電傳感器和一個(gè)壓阻應(yīng)變片，因此只要每組壓力傳感器11中，薄膜 壓電傳感器和壓阻應(yīng)變片的間隙以及放置方式都保持一致，那么就可以使薄膜壓電傳感器 和壓阻應(yīng)變片形成一個(gè)規(guī)律分布的壓力傳感器陣列，這有助于對(duì)膠輥不同位置的運(yùn)行狀態(tài) 進(jìn)行更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和分析。
[0033] (2)當(dāng)壓力傳感器11設(shè)于膠輥的外覆膠層3的內(nèi)部時(shí)，壓力傳感器11距離外覆膠 層3的表面不大于15_，如果壓力傳感器11與外覆膠層3的表面距離過大，那么較少的壓 力可能不會(huì)被壓力傳感器11檢測(cè)到，這會(huì)給對(duì)膠輥運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)帶來誤差。
[0034] (3)膠輥的輥頸2上設(shè)有導(dǎo)電環(huán)17 ;壓力傳感器11和貼片溫度傳感器12通過 導(dǎo)電環(huán)17與單片機(jī)13電連接。在實(shí)際應(yīng)用中，該導(dǎo)電環(huán)17可以采用現(xiàn)有技術(shù)中型號(hào)為 SRM-12-06D的導(dǎo)電環(huán)。
[0035] (4)單片機(jī)13的外部設(shè)有金屬防爆殼；單片機(jī)13通過該金屬防爆殼固定在膠輥 的輥頸2上。由于工業(yè)膠輥的工作環(huán)境比較復(fù)雜，將單片機(jī)13設(shè)置于工業(yè)膠輥的輥頸2上 需要預(yù)防工作環(huán)境所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，因此單片機(jī)13先固定在金屬防爆殼內(nèi)，再通過該金屬防 爆殼固定在膠輥的輥頸2上，這可以提高單片機(jī)13對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力。
[0036] (5)無線發(fā)射模塊14與無線接收模塊15是基于IEEE802. 15. 4的通信電路；在實(shí) 際應(yīng)用中，無線發(fā)射模塊14可以采用現(xiàn)有技術(shù)中基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線發(fā)射電 路；無線接收模塊15可以采用現(xiàn)有技術(shù)中基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線接收電路。
[0037] (6)無線接收模塊15可以是一個(gè)獨(dú)立于上位機(jī)16的無線通訊模塊，也可以是上位 機(jī)16本身就具有的無線通訊模塊。無線接收模塊15與上位機(jī)16可以通過PCI接口、PCI-E 接口、USB接口或RS232串口進(jìn)行連接。
[0038] (7)單片機(jī)13最好采用現(xiàn)有技術(shù)中的本安型STM32單片機(jī)；本安型是本質(zhì)安全型 的簡(jiǎn)稱，是所有防爆型式最安全的一種防爆型式，本安型STM32單片機(jī)不管是內(nèi)部短路或 短路，均不能引起周圍環(huán)境的易燃易爆氣體爆炸，這可以使單片機(jī)13能夠更好地適應(yīng)工業(yè) 膠輥的工作環(huán)境，從而提高該膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行安全能力。
[0039] 具體地，由于工業(yè)膠輥在運(yùn)行過程中，其徑向和周向均受到壓力，因此該膠輥運(yùn)行 狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的工作過程如下：薄膜壓電傳感器獲取膠輥徑向所受壓力值，并將其轉(zhuǎn)換為 電壓值信號(hào)；壓阻應(yīng)變片獲取膠輥周向所受壓力值，也將其轉(zhuǎn)換為電壓值信號(hào)；貼片溫度 傳感器12獲取膠輥運(yùn)行溫度值，并將其轉(zhuǎn)換為電壓值信號(hào)；這些電壓值信號(hào)經(jīng)單片機(jī)13的 處理后，通過無線發(fā)射模塊14以無線電波的形式發(fā)送給無線接收模塊15 ;無線接收模塊15 接收這些無線電波，并解析出膠輥徑向所受壓力的數(shù)據(jù)、膠輥周向所受壓力的數(shù)據(jù)以及膠 輥運(yùn)行溫度的數(shù)據(jù)，再發(fā)送給上位機(jī)16,以供監(jiān)測(cè)、分析、記錄、存儲(chǔ)。
[0040] 此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的軟件編程技術(shù)和數(shù)學(xué)建模技術(shù)，可以在上位機(jī)16上編寫 特定程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輥徑向所受壓力的數(shù)據(jù)、膠輥周向所受壓力的數(shù)據(jù)、膠輥的運(yùn)行溫度 數(shù)據(jù)以及膠輥的運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析，并且針對(duì)不同的分析結(jié)果進(jìn)行不同的 響應(yīng)，例如：壓力不均報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)溢出報(bào)警等響應(yīng)。
[0041] 為了更加清晰地展現(xiàn)出本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案及所產(chǎn)生的技術(shù)效果，下面 以幾個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所提供的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0042] 實(shí)施例一
[0043] 如圖5、圖7和圖9所示，一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其具體結(jié)構(gòu)包括：上位機(jī) 16、無線接收模塊15、無線發(fā)射模塊14、單片機(jī)13、三個(gè)貼片溫度傳感器12和多組壓力傳感 器11 ;每組壓力傳感器11包括一個(gè)薄膜壓電傳感器和一個(gè)壓阻應(yīng)變片；三個(gè)貼片溫度傳感 器12沿膠輥的周向平均分布；每個(gè)薄膜壓電傳感器、壓阻應(yīng)變片和貼片溫度傳感器12均設(shè) 置于膠輥的外覆膠層3的內(nèi)部，并且均通過導(dǎo)電環(huán)17與單片機(jī)13電連接；導(dǎo)電環(huán)17、單片 機(jī)13和無線發(fā)射模塊14均設(shè)于膠輥的輥頸2上，并且單片機(jī)13與無線發(fā)射模塊14電連 接；無線發(fā)射模塊14與無線接收模塊15通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；無線接收模塊15與 上位機(jī)16電連接。
[0044] 其中，薄膜壓電傳感器的尺寸為：15X12X2mm;壓阻應(yīng)變片的尺寸為： 5. 4X7. 5X2mm ;每個(gè)薄膜壓電傳感器和壓阻應(yīng)變片與膠輥的外覆膠層3的表面之間的距 離均大于l〇mm，且小于15mm。貼片溫度傳感器的尺寸為：15X6X3mm;每個(gè)貼片溫度傳感 器與膠輥的外覆膠層3的表面之間的距離均為17mm。導(dǎo)電環(huán)17采用現(xiàn)有技術(shù)中型號(hào)為 SRM-12-06D的導(dǎo)電環(huán)；單片機(jī)13采用現(xiàn)有技術(shù)中的本安型STM32單片機(jī)；無線發(fā)射模塊14 采用現(xiàn)有技術(shù)中基于HRF2401射頻收發(fā)芯片的無線發(fā)射電路；無線接收模塊15采用現(xiàn)有技 術(shù)中基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線接收電路。無線接收模塊15是上位機(jī)16本身就具 有的無線通訊模塊，并且無線接收模塊15與上位機(jī)16可以通過PCI接口進(jìn)行連接。
[0045] 具體地，該膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的工作過程如下：薄膜壓電傳感器獲取膠輥徑 向所受壓力值，并將其轉(zhuǎn)換為電壓值信號(hào)；壓阻應(yīng)變片獲取膠輥周向所受壓力值，也將其轉(zhuǎn) 換為電壓值信號(hào)；貼片溫度傳感器12獲取膠輥運(yùn)行溫度值，并將其轉(zhuǎn)換為電壓值信號(hào)；這 些電壓值信號(hào)經(jīng)單片機(jī)13的處理后，通過無線發(fā)射模塊14以無線電波的形式發(fā)送給無線 接收模塊15 ;無線接收模塊15接收這些無線電波，并解析出膠輥徑向所受壓力的數(shù)據(jù)、膠 輥周向所受壓力的數(shù)據(jù)以及膠輥的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，再發(fā)送給上位機(jī)16,以供監(jiān)測(cè)、分析、記 錄、存儲(chǔ)。
[0046] 在實(shí)際應(yīng)用中，將該膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用在半徑為500mm、外覆膠層3厚度 為30mm的工業(yè)膠輥上，通過多次試驗(yàn)得知，該膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的壓力測(cè)量精度可以 達(dá)到20牛頓/cm2,其溫度測(cè)量精度可以達(dá)到±0. 5°C。
[0047] 綜上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、安全可靠、防爆、防腐蝕 等優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠?qū)I(yè)膠輥的運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的監(jiān) 測(cè)，而且可以提高工業(yè)膠輥固定安裝的準(zhǔn)確性，從而使工業(yè)膠輥所加工出產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量 得到有效保障。
[0048] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：上位機(jī)、無線接收模塊、無線發(fā)射 模塊、單片機(jī)、貼片溫度傳感器和壓力傳感器； 壓力傳感器設(shè)于膠輥的外覆膠層的表面或內(nèi)部，并且與單片機(jī)電連接；貼片溫度傳感 器設(shè)于膠輥的外覆膠層的內(nèi)部，并且也與單片機(jī)電連接；單片機(jī)和無線發(fā)射模塊均設(shè)于膠 輥的輥頸上，并且單片機(jī)與無線發(fā)射模塊電連接；無線發(fā)射模塊與無線接收模塊通過無線 電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；無線接收模塊與上位機(jī)電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，貼片溫度傳感器為三 個(gè)；這三個(gè)貼片溫度傳感器處于同于圓周上，并且沿膠輥的周向平均分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，貼片溫度傳感器與膠 輥的外覆膠層的表面之間的距離不小于3mm，并且不大于20mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，壓力傳感 器為一組或多組；每組壓力傳感器包括一個(gè)用于測(cè)量膠輥徑向所受壓力的薄膜壓電傳感器 和一個(gè)用于測(cè)量膠輥周向所受壓力的壓阻應(yīng)變片； 膠輥的外覆膠層的表面或內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)，而每個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)設(shè)置一組 壓力傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)壓力傳感器設(shè)于膠 輥的外覆膠層的內(nèi)部時(shí)，壓力傳感器距離外覆膠層的表面不大于15_。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，膠輥的輥 頸上設(shè)有導(dǎo)電環(huán)；壓力傳感器和貼片溫度傳感器通過導(dǎo)電環(huán)與單片機(jī)電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，單片機(jī)的 外部設(shè)有金屬防爆殼；單片機(jī)通過該金屬防爆殼固定在膠棍的棍頸上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，無線發(fā)射 模塊與無線接收模塊是基于IEEE802. 15. 4的通信電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，無線接收 模塊與上位機(jī)通過PCI接口、PCI-E接口、USB接口或RS232串口連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膠輥運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，單片機(jī) 采用本安型STM32單片機(jī)；無線發(fā)射模塊采用基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線發(fā)射電路； 無線接收模塊采用基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的無線接收電路。
【文檔編號(hào)】B65H43/00GK204162022SQ201420587224
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】張成聯(lián), 趙曰永, 徐偉, 邱寶松 申請(qǐng)人:棗莊學(xué)院