Návrh embedded systému pro aplikaci akcelerometrů v technické diagnostice

Abstract

Tato práce se zaměřuje na návrh a implementaci vestavěného systému pro diagnostiku ložisek využívajícího MEMS akcelerometry. Systém je konstruován na základě platformy Raspberry Pi 5 a je kompatibilní s různorodými typy MEMS akcelerometrů, které jsou pečlivě vybírány s ohledem na jejich praktické použití. Pomocí speciálně vytvořeného grafického rozhraní může uživatel konfigurovat měření, zobrazit časový průběh vibrací a provést analýzu signálu včetně výpočtu obálky a spektra. Součástí aplikace je také výpočet frekvencí typických pro poškození ložiska na základě jeho geometrie, případně je možné použít k detekci vad funkci automatické detekce, která nalezne největší amplitudu obálky a nalezne k ní její příslušné harmonické násobky. Výsledky měření jsou zobrazeny přehledně přímo v GUI. Celé řešení je navrženo jako nízkonákladová, flexibilní a snadno rozšiřitelná alternativa k profesionálním diagnostickým nástrojům a je vhodné jak pro laboratorní použití, tak pro výukové účely nebo další vývoj.

This thesis focuses on the design and implementation of an embedded bearing diagnostics system using MEMS accelerometers. The system is designed based on the Raspberry Pi 5 platform and is compatible with a variety of MEMS accelerometers, which are carefully selected with respect to their practical applications. Using a specially designed graphical interface, the user can configure measurements, view the vibration time history and perform signal analysis including envelope and spectrum calculations. The application also includes the calculation of frequencies typical of bearing damage based on the bearing geometry, or an auto-detection function can be used to detect defects by finding the largest envelope amplitude and finding its corresponding harmonic multiples. The measurement results are clearly displayed directly in the GUI. The whole solution is designed as a low-cost, flexible and easily extensible alternative to professional diagnostic tools and is suitable for laboratory use, educational purposes or further development.