升降维修车衡故障诊断与容错技术研究进展   顺德升降维修车出租, 顺德升降维修车租赁, 顺德升降维修车   数字式电子升降维修车衡随着传感器技术、微电子技术、计算机与通信技术、信息处理技术等发展，升降维修车衡技术获得了长足的发展，出现了数字式电子升降维修车衡。与模拟式升降维修车衡相比，数字式电子升降维修车衡的最大特点是利用数字称重传感器代替了模拟称重传感器，其工作原理为：当被测载荷加载在承载器上时，在载荷重力作用下，称重传感器弹性体产生形变，粘贴于弹性体上的应变计桥路阻抗失去平衡，输出与重量成比例的电信号，经传感器内部的调理、A/D转换、微处理器数据处理后，输出数字信号，各传感器输出的数字信号经接线盒进入称重显示仪表直接显示称重结果。如果显示仪表与计算机、打印机等连接，仪表可同时把重量数据传输给计算机等设备，组成称量管理系统。数字称重传感器由应变计电桥、调理电路、微处理器和通信接口等电路组成，称重信号以数字信号形式经过通信接口输出。数字式电子升降维修车衡由于采用数字称重传感器，具有许多独特的优点：（1）数字式电子升降维修车衡具有数字化通讯功能，解决了传输信号弱等问题。模拟式称重传感器的最大输出信号一般为几毫伏到数十毫伏，在电缆传输中很容易受到噪声、电磁等干扰，从而造成系统工作不稳定，降低计量的准确度，而数字式称重传感器以数字信号输出，其抗干扰能力远大于模拟信号；同时数字称重传感器采用总线通信技术，实现了称重信号的远距离传输。（2）数字式电子升降维修车衡的数字称重传感器具有温度和蠕变误差的自动补偿功能。数字称重传感器能够利用存储在微处理器内部的补偿修正软件，实现传感器温度和蠕变误差的自动补偿，从而减少升降维修车衡的称重误差。（3）数字式电子升降维修车衡具有数字化校准功能，偏载误差调整更加方便。数字式升降维修车衡能够自动进行偏载调整，获得一定精度的偏载误差补偿，改变了模拟式升降维修车衡需要人工反复调节偏载误差补偿电位器所导致的低效率和低精度，使偏载误差调整更加简单，提高了升降维修车衡的称重准确度。（4）数字式电子升降维修车衡具有良好的一致性与互换性，多路传感器并联组秤后，可用软件方法实现线性修正及性能补偿，减少系统误差，简化了秤体的现场安装与调试。（5）数字式电子升降维修车衡具有故障自检能力。数字式升降维修车衡具有先进的人机对话接口，使用过程中能不断检测升降维修车衡的工作状况，当检测到传感器失效时，能及时发出提示信息，判断故障点，避免了因故障而造成的损失。（6）数字式电子升降维修车衡抗干扰、防作弊能力强。数字称重传感器大部分电子元器件都安装在传感器屏蔽体内，受外部干扰信号影响小；传感器内部PCB采用了防雷击设计，提高了系统的防雷击能力；数字信号传输中采用加密技术，防作弊能力强。然而，数字式电子升降维修车衡由于价格高影响了市场的进一步推广；同时数字式电子升降维修车衡偏载误差调整虽然简单，但误差补偿准确度需要进一步提高；另外数字式电子升降维修车衡不具有容错功能，其故障诊断功能需进一步加强。

     升降维修车衡偏载误差补偿技术研究进展,  偏载误差是影响电子升降维修车衡称重误差的主要因素之一。提出了一种数字载荷偏移补偿方法，利用位置传感器检测载荷加载在承载器上的位置，根据位置信息实现偏载误差补偿和称重融合。该方法适合小承载器的电子秤，对于大承载器的升降维修车衡，需要进一步改进，同时该方法需要增加位置传感器，增加了升降维修车衡的成本，且不易于工程实现，实用性不强。利用标准砝码加载在升降维修车衡各受力支点上（即称重传感器），得到一组线性方程，通过求解该方程获得各称重传感器通道的增益系数(即称重融合系数)，从而实现良好的角差修正。正常工作时，系统利用该增益系数完成称重融合和偏载误差修正（即升降维修车衡角差调整），以减小升降维修车衡称重误差。其原理阐述如下：设xiq为标准砝码加载在升降维修车衡承载器q处时称重传感器i的输出（q,i=1,2,…,N,N为升降维修车衡的受力支点，即称重传感器的个数），m0为标准砝码的质量，求解线性方程组，获得偏载补偿（即角差调整）系数β1,β2,…,βN并保存在系统微处理器中。升降维修车衡工作时，完成被测载荷mt的测量，NNm=αβx+βx++βxL   xi为称重传感器的输出；α为升降维修车衡线性度校准系数。事实上，为数字式升降维修车衡称重融合和偏载误差补偿原理。这种方法简单，易于实现，但是存在如下缺陷：只要将标准砝码加载在升降维修车衡N个受力支点上，可获得惟一的解向量β1,β2,…,βN。然而实际上由于各路称重传感器相互关联，xiq相互影响，且受砝码加载点位置与噪声影响，解向量β1,β2,…,βN并非惟一，很难获得最优解，从而导致加载相同载荷时，获得的升降维修车衡称重结果相差较大，即偏载误差较大。（2）忽略了承载器的刚度与强度、升降维修车衡加工与安装过程中产生的内应力、机械形变与尺寸误差等非线性因素以及称重传感器灵敏度的分散性对偏载误差的影响，因此将产生较大的称重误差。为了减少砝码加载点位置、噪声等对称重结果的影响，提出了一种大型升降维修车衡称重系统偏载荷数字化补偿方法，建立了升降维修车衡的多维线性回归模型，利用最小二乘法（LMS），获得回归模型的参数，以完成升降维修车衡称重融合和偏载误差补偿，其原理如下：设xiq为载荷mq加载在承载器q点处时称重传感器i的输出，则建立关于xiq与mq的多维线性回归模型为01NqiiqimAAx=%=+∑（1.3）式中，Ai(i=0,1,2,…,N)为回归模型的加权系数；qm%为被测载荷的估计值。利用LMS，在升降维修车衡承载器的不同位置施加Q次标准载荷(Q>N)，即可获得回归模型的参数。设mq为标准载荷，Eq为融合误差，J为性能指标，根据多元函数求极值理论，取J关于Ai的偏导，并取极小值有，xiq、mq已知，因此求解方程（1.7）即可获得模型参数Ai。称重时，系统将模型参数Ai和采集到的传感器称重信号xiq代入式（1.3）即可完成升降维修车衡称重融合和升降维修车衡偏载误差补偿，获得最终的称重结果。这种基于LMS的称重融合方法实现简单，但多维线性回归模型同样忽略了承载器的刚度与强度、升降维修车衡加工与安装过程中产生的内应力、机械形变和尺寸误差等非线性因素以及称重传感器灵敏度的分散性对偏载误差的影响，因此同样将产生较大的称重误差。升降维修车衡偏载误差补偿的准确性和便捷性仍然是亟待解决的技术难题。

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    升降维修车衡故障诊断与容错技术研究进展,   升降维修车衡的故障诊断与容错技术是提高升降维修车衡称重可靠性的关键技术之一，提出了一种称重传感器亚健康及早诊断方法，给出了升降维修车衡称重传感器亚健康的故障特征，利用空载与加载标准砝码时各传感器的输出信息，完成称重传感器的故障诊断；该方法有效，但需要较多的人工干预，自动化程度低。根据称重传感器对称分布关系，在某一传感器失效时，利用其相应的对称传感器输出代替失效传感器的输出，实现失效传感器称重信号的估计；在均匀负载、对称加载的理想情况下，该方法有效，但升降维修车衡加载称量不可能处于均匀负载、对称加载的理想情况，这种估计的结果受加载位置和载荷非均匀性影响较大，不能满足升降维修车衡的实际需要。近年来，各种故障诊断方法发展迅速，如基于神经网络的故障诊断方法、基于多源信息融合的故障诊断方法、基于模糊理论的故障诊断方法、基于专家系统的故障诊断方法、基于灰色理论的故障诊断方法、基于粗糙集理论的故障诊断方法及其它们的组合方法等，这些方法对升降维修车衡称重传感器故障诊断具有重要的参考价值。对于具有典型多传感器系统特征的升降维修车衡，基于神经网络融合的智能故障诊断方法是最可借鉴的。针对不同的诊断目的，国内外专家提出了模糊神经网络诊断方法、小波神经网络诊断方法及遗传神经网络诊断方法等比较有代表性的神经网络故障诊断方法，这些研究成果都为本文研究提供了重要的参考。

     称重传感器的研究现状与发展趋势,   作为升降维修车衡的关键部件之一，称重传感器的性能直接决定了升降维修车衡称重的准确性、稳定性与可靠性。升降维修车衡采用的电阻应变式称重传感器将4个电阻应变片粘贴在弹性敏感元件上，然后组成惠斯登电桥。当称重传感器不承受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，应变片的电阻不变，电桥平衡，输出电压为零；反之，当称重传感器承受载荷时，其电阻改变，电桥失去平衡，输出与被测载荷重量成比例的电压信号。称重传感器经历了从模拟称重传感器向数字称重传感器的发展过程，但目前国内大多数升降维修车衡仍然采用模拟称重传感器。由于模拟称重传感器输出信号小、传输距离短、抗干扰能力差、安装调试不方便等原因，早在上世纪80年代人们就在传感器壳内设置了放大与A/D转换电路，即模拟式传感器+数字变送，构成了第一代“数字化称重传感器”或初始阶段的数字化称重传感器（业界俗称“假数字称重传感器”）。这种传感器由于输出数字信号，克服了模拟称重传感器输出信号小、传输距离短、抗干扰能力差等缺点，但由于传感器各项指标受本身制造、补偿和调整工艺的影响，所以没有突破原有功能。目前国内众多的称重传感器制造商主推的产品都属于此类型。第一代“数字化称重传感器”必须首先要保证所设计和选用的数字变送电路及器件不能降低整个传感器的力学与温度指标，也就是说必须使数字变送电路本身的温漂和时漂不影响由传感器本身的制造、补偿、调整工艺所决定的力学与温度指标。第一代“数字化称重传感器”可以分成以下三种形式：

    （1）第一代初级“数字化称重传感器”。这类传感器仅仅把原本放在称重仪表内的放大与A/D转换电路，置于称重传感器罩壳内或附近的接线盒内，完全没有突破原有传感器的力学与温度指标。此类传感器的数字变送电路一般分辨率可做到60000内码，采样速率可做到50次/秒，温度漂移可做到2×10-4/10℃，而时漂指标一般不确定。

   （2）第一代高级“数字化称重传感器”。此类传感器与第一代初级“数字化称重传感器”的最大区别是改善了传感器的局部功能，增加了线性补偿功能，但是仍然不能改变由传感器本身的制造、补偿、调整工艺所决定的力学与温度指标，不能提高传感器综合性能。

   （3）分离型模块化数字传感器。这类数字传感器是将原先在传感器内部的A/D转换电路移至接线盒内，通常将具有A/D转换模块的接线盒称为数字接线盒，再将数字接线盒输出的数字信号传递给显示控制器。这类传感器也没有突破原有传感器的力学与温度指标，只是实现了称重数字信号的传送。随着计算机技术、传感器技术、微电子技术和信息处理技术等的发展，出现了称之为“数字式智能化称重传感器”的第二代数字式称重传感器。这类数字称重传感器增加了传感器软件智能化补偿功能，可以进行非线性、滞后性、蠕变等补偿；内装温度传感器可进行实时温度补偿；地址可调，便于互换、远程诊断与校正等。这类数字称重传感器的基本配置为：模拟式传感器+数字变送（放大与A/D电路）+传感器智能化补偿软件，其核心是传感器软件智能化补偿技术。这种传感器采用了模糊数学、人工智能等方面的理论，采用合理的数据处理方法实现传感器误差的智能化补偿，避免了传统称重传感器繁琐的模拟补偿。此类传感器已具备了数字补偿智能化技术的基本要求。

      第三代数字式智能称重传感器由模拟传感器、数字变送（放大与A/D转换）、传感器补偿软件和智能化自控软件组成，能够完成称重信号检测和处理、逻辑判断、闭环控制、双向通信、循环自检、自动校正和补偿等功能[，它们已经开始应用于各种多用途与多分量测量的智能化闭环控制、高速动态数字信号处理以及网络通信等多种场合。对于电阻应变式称重传感器，弹性体是其关键部件之一，采用现代科技手段对传感器弹性体进行力学分析和优化设计，建立力学模型并进行参数优化。采用有限元的分析方法和CAD建立应力场、应变场和位移场，分析敏感区应变量大小及分布规律、额定负荷与灵敏度的关系、弹性体刚度与非线性和滞后性的关系、边界支承及安装力对敏感区的影响等，最后确定各有关尺寸数据，获得最优参数，从而在机械机构上保证称重传感器的性能波动最小。近年来，许多工业发达国家开展了称重传感器新的测量原理、新型敏感元件材料和新的制造技术与工艺等方面的研究，取得了许多成果。 近年来美国研制了以精细陶瓷、非晶半导体、形状记忆合金、恒弹性合金、碳纤维、光纤维以及钛酸铅和锆酸铅为主要材料的压电薄膜称重传感器，并开始应用到包括升降维修车衡在内的称重系统中。这些称重传感器推动了现有升降维修车衡的技术改造，提高了升降维修车衡的性能，但这些称重传感器本身并不具有真正意义上的故障自诊断与容错功能。称重传感器除了向智能化、新材料方向发展外，集成化也是一个重要的发展方向。如利用硬铝合金材料，成功研制了称重传感器与秤体一体化的便携式静、动态电子轮轴秤，实现了量程小于26kg的称重；利用与承载器传力、定位限位装置一体化的称重传感器（即该称重传感器同时具备称重、定位与限位功能），实现了升降维修车衡的称重功能。另外，从近几年国际传感器展览会可以看出，小型化、多维化是称重传感器发展的另一方向。小型化是指传感器体积小、外形薄、重量轻；多维化是指多功能化，如传感器除了基本的称重功能外，还能输出容积信息、温度信息等，具有功能集成的特点。

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