一种缝纫机在线噪音和力矩的自动化测试系统

2022-04-01张家友唐德姣

日用电器 2022年2期

梅武张家友唐德姣

（中国电器科学研究院股份有限公司广州 510300）

引言

目前，各大缝纫机生产厂家在缝纫机在线测试噪音和力矩都未有实现自动化，测试都是采用人工操作，在线噪音和力矩测试系统是一套能够实现缝纫机生产线上无人操作的自动测试系统，充分对产品的噪音做详细的测试分析，同时也对手轮传动的力矩做测试，达到快速准确的检测效果，为产品生产的质量提供帮助。

现有的缝纫机在线噪音和力矩测试都是通过人工进行操作，如做噪音检测，是人工插接线束，然后开机运行，通过人耳听取缝纫机运行的声音，并辨别是否有异常声响。对于力矩检测，则是通过人手旋转手轮感受力矩的大小，凭借工人的经验判断是否合格。现有的这种人工检测方式，带来了很多不确定因素，对工人的经验要求高，判断的结果会因人而异，难免出现误判。而本套系统解决这一问题，通过自动检测录取相关测试数据，设置合格参数，系统通过采集的数据自动判断产品是否合格。

1 系统技术特点

力矩测试与产品对接夹具是采用的软橡胶圆盘结构，将圆盘套入手轮，具体结构如图1。扭矩传感器的原理【1】是将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上并组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。

噪音测试采用色谱图做频谱分析[2]，如图2正常工作噪音和图3异响噪音色谱图。图2和图3为良好机和故障机的色谱图对比，从色谱图的颜色深浅度可以看出，噪声幅值差异在频率段1 000～6 000 Hz最为明显，即故障机在1 000～6 000 Hz有明显的红色带。频率选定范围1 000～20 000 Hz，且根据噪声总值-时间的曲线图可以看出良好机的噪声值为79.7 dB,故障机的噪声值为86.0 dB。

图2 正常工作噪音色谱图

图3 异响噪音色谱图

本系统力矩和噪音测试在缝纫机生产线上实现自动化检测的控制系统。

2 系统功能介绍

本系统主要应用于缝纫机在线噪音和力矩的检测，在缝纫机主要传动部件组装完成，并且进行了跑合测试后，对其进行噪音、力矩的测试，将不合格产品检测出来。

噪音测试是在缝纫机正常运行时进行检测，可测试缝纫机不同工作速度，速度可根据用户要求进行设定。噪音测试是缝纫机本身电机运作，采用噪音传感器测试发出的异常声音，若声音超过设某定值，如设定值为78 dB，则超过78 dB判断为不合格，测试系统给出不合格提示。传感器采用的是动态信号采集仪和传声器，信号采集仪频率范围是1 Hz～80 kHz（±0.1 dB），传声器动态范围是12～142 dB。

力矩测试是在转速2 r/min的条件下进行，测试时间为1 min，可根据用户要求设定。力矩的测试是靠外界的电机驱动缝纫机的传动机构，通过力矩传感器来读取力矩的大小，若力矩超过某设定值，如设置值为0.4 Nm，则超过0.4 Nm判断为不合格，测试系统给出不合格提示。

3 系统组成结构

本系统主要由四部分组成：机械输送结构、力矩测试系统、噪音测试系统、隔音室（如图4）。机械结构包含工件定位机构、工件进入检测工位的伸缩结构、工件夹紧固定机构。力矩测试包含测试台架、测力机构、测控设备、工控电脑等。噪音测试包含噪音传感器，主机采集仪、操作计算机。

本系统中机械结构、力矩测试系统、噪音测试系统相互之间的联动是通过串口信号进行交互，彼此之间的动作都是有序进行，无人化自动完成整套测试过程。

本系统考虑到隔音室的隔音效果，将隔音房做成全封闭形式，即产品进出隔音室的门也要完全进行封闭；则将机械输送结构设计成可伸缩形式，产品进入隔音室时，将产品缩进房内，自动门完全关闭；产品送出隔音室时，打开门，将产品伸出房外。通过这种方式，既能达到隔音效果，也能平稳输送产品，并且产品也能精准定位。

本系统工作流程图如图5。

3.1 力矩测试系统

力矩测试，通过移动平台，将软橡胶圆盘与被测物手轮表面嵌合，在摩擦力带动下旋转被测物。通过力矩传感器采集旋转的力矩，并且收集数据保存在工控电脑里，判断合格与否。

测力机构由移动平台、拖动伺服电机及减速器、动态扭矩传感器、旋转编码器、联轴器、支架和对接连杆组成。对接连杆用于对接被测物，其一端为软橡胶圆盘，其表面带有能与被测物轮盘内表面凸状结构嵌合的凹槽，通过摩擦力带动被测物转动。

力矩测试系统如图6所示。测试软件采用 VB+Access数据库编写，用于整个测试过程的步骤控制、数据采集、合格判断、数据存储以及数据交互。所有测试数据，包括条码信息、扭矩、转速、测试日期、测试时间、是否合格等都会存入数据库中。用户可通过测试软件检索、查看并导出历史测试数据。数据可导出成 excel 表格。

图6 力矩测试系统

3.2 噪音测试系统

噪音测试，主机采集仪可以采集到噪声和频率，比人工单纯通过噪声判断多了频率的判断，在噪音和频率双方面精准采集数据，达到更好的效果。

本套设备可用于噪声的多通道测试分析，主要由“主机采集仪”“操作计算机”“传感器”三方面组成。

系统的主要功能有：

1）根据主系统给与的激发信号，开始、或停止采样。

2）可设置采样时间，频谱分析限定值；测试完毕后自动停止。

3）可根据用户观察故障机型的结果，针对若干个固定的频段，设置限制。当被测机超出该限值时，系统输出报警信号。

4）当被测机及格的时候，输出及格信号。

5）每次采样结束后，在计算机内自动保存本次数据。

3.3 隔音室

隔音室，结构包括主体隔音房间结构、悬浮隔振机构、电气系统。隔声隔振结构采用单层隔声结构（内层、外层），隔室壳体采用钢混合隔声结构。地面采用100 mm钢混结构，隔振采用独立悬浮隔振地基。在现有地面安装弹簧隔振器，将隔声板安装在悬浮隔振器基座上，整个消声室压在弹簧减振器上。隔振器为螺旋等节距金属弹簧，弹簧带护套，消声室地坪比厂房地坪约高出250 mm。钢筋砼地面上铺地砖，吸声系数小于0.06。吸音结构采用100 mm吸声层。

在环境噪声不大于70 dB下，且在150 m半径范围内无大型振动源，隔音室本底噪音可达到40 dB，为噪音测试提供有效的条件。