Общая характеристика проекта

Проект посвящен методам обработки радиолокационных сигналов для контроля вращения вала и обнаружения повреждений. Предполагается разработка прототипа устройства на базе радиолокационной станции миллиметрового диапазона, позволяющего обнаруживать дефекты вращения промышленных валов и сигнализировать об этом обслуживающему персоналу промышленных машин. Ключевой задачей является разработка алгоритма анализа доплеровского сигнала, получаемого с помощью радиолокационной станции, с помощью которого возможно будет детектировать проблемы вращения вала. Кроме того, ставится задача разработки программного обеспечения (ПО), реализующего данный алгоритм. В качестве конечного продукта будет получено задокументированное описание алгоритма обработки доплеровского сигнала, программное обеспечение, реализующее описанный алгоритм и устройство-прототип на радиолокационной станции миллиметрового диапазона для демонстрационных целей.

Проблема

Вращающиеся валы часто являются основными частями многих промышленных машин. Непрерывное движение приводит к износу валов и подшипников, что, в свою очередь, приводит к неравномерности вращения вала, появлению “биений”. При этом равномерность вращения, как правило, очень важна для обеспечения высокого качества работы и безопасности оборудования. Следовательно, непрерывный контроль состояния вращающегося вала является важной и актуальной задачей, которую необходимо решать.

Решение

В настоящее время для оценки качества вращения валов могут применяться различные способы - от ручной диагностики до использования виброметров, датчиков Холла и средств оптической диагностики, таких как видеокамеры и лидары. Особое место среди подобных датчиков занимают радиолокационные системы, способные детектировать движение без непосредственного контакта с оборудованием. Кроме того, радиолокационные датчики способны работать в условиях недостаточной видимости, в условиях запыления и загрязнения.

В рамках данного проекта предлагается разработать устройство на основе радиолокационного датчика мм-диапазона, способное обеспечить непрерывную диагностику вращающихся элементов промышленных машин за счет анализа, отраженного доплеровского радиолокационного сигнала. Путем анализа фазового смещения, спектральной плотности мощности и автокорреляционной функции из полученного сигнала будет извлекаться информация о качестве вращения вала. О возникновении неполадок будет оповещаться обслуживающий персонал промышленного оборудования.

Описание продукта

Разрабатываемое устройство будет представлять из себя печатную плату с размещенной на ней микрополосковой MIMO-антенной в диапазоне 77 ГГц на основе микросхемы AWR1642.

Излучающая антенна посылает пачку радиоимпульсов с линейной частотной модуляцией, которые отражаются от объекта интереса - вращающегося вала - регистрируются приемной антенной и преобразуются в цифровую форму для обработки в цифровом процессоре. Реализуется алгоритм обработки полученной с принимающей антенны информации с целью анализа спектрального состава отраженного сигнала.

Анализ выполняется с помощью быстрого преобразования Фурье, автокорреляции, методов частотно-временного и вейвлет-анализа.

Вырабатывается сигнал решения о качестве вращения, выдаваемый для оповещения персонала.

Потребители

Предприятия-производители гофрокартона; предприятия деревообрабатывающей промышленности.

На страницу проекта