專利名稱：一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于磨床進給量和磨床主電機功率在線狀態(tài)的檢測與分析系統(tǒng)。
背景技術：
磨床作為機械零件加工的關鍵設備，對保證產品質量起著至關重要的作用，因而倍受人們的關注。先進的數(shù)控磨床，可按預定的進給運動規(guī)律進行控制，能大大減少人為誤差、穩(wěn)定加工質量。然而，如果前道工序的尺寸散差較大而進給運動規(guī)律設置的不合理時，仍然難以達到應有的效果。因此，如何根據(jù)生產的實際情況，建立合理的進給運動規(guī)律，使被加工工件質量最優(yōu)，是一個值得研究的問題。據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，目前市場上尚缺乏能夠解決該問題的有效手段或輔助系統(tǒng)，這已成為制約磨削加工質量進一步提高的瓶頸。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，用以研究磨床進給參數(shù)對工件(套圈)加工質量的影響規(guī)律、優(yōu)化磨削加工的工藝參數(shù)、提高磨削加工質量。
為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案，它包括1)檢測信號預處理板模塊包括一端與檢測磨床進給量的傳感器信號連接、另一端與擴展板的一信號輸入端連接的第一采集板；一端與檢測磨床主電機功率量的傳感器信號連接、另一端與擴展板的另一信號輸入端連接的第二采集板；2)擴展板模塊包括兩輸入端分別與兩塊采集板連接、兩輸出端分別與智能主板模塊中的多路模擬開關連接的擴展板；3)智能主板模塊包括多路模擬開關的輸出端經低通濾波電路、模數(shù)A/D轉換電路接數(shù)據(jù)采集單片機，多路模擬開關的多路模擬信號輸入端接擴展板，多路模擬開關的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機；數(shù)據(jù)采集單片機和數(shù)據(jù)處理單片機通過內部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機和數(shù)據(jù)處理單片機分別與各自的監(jiān)控器電路連接；數(shù)據(jù)處理單片機分別經擴展板接第一網絡接口并和第二、三網絡接口與上位機通信；數(shù)據(jù)存儲卡的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時間芯片的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲器的地址輸入端分別通過地址鎖存器和數(shù)據(jù)處理單片機的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡的片選端、數(shù)據(jù)存儲器的片選端、時間芯片的片選端分別通過地址譯碼器和數(shù)據(jù)處理單片機的片選信號端連接；4)顯示和鍵盤處理模塊按鍵處理單片機一端與按鍵信號連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機連接；液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊的地址輸入端通過地址鎖存器和數(shù)據(jù)處理單片機的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊的片選端通過地址譯碼器和數(shù)據(jù)處理單片機的片選信號端連接；5)掉電保護和電壓轉換模塊電源開關的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉換電路連接，輸出端的另一路與掉電保護電路連接，通過掉電檢測電路與數(shù)據(jù)處理單片機連接；掉電保護電路輸出端接+5V電壓轉換電路后，分別接+15V和-15V電壓轉換電路和-5V電壓轉換電路。
本實用新型具有的有益的效果是該系統(tǒng)是一種上、下位微機系統(tǒng)，其間能實現(xiàn)網絡高速通訊。用下位機通過高速、智能檢測系統(tǒng)承擔磨床運行狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視；用上位機負責誤差特性分析，進給量與主電機功率的相關分析以及進給參數(shù)設置對工件質量的影響分析與工藝參數(shù)優(yōu)化。該系統(tǒng)采用線位移差動變壓器LVDT、互感器電流檢測裝置，用儀表放大器對模擬信號實施調理放大處理，再通過擴展板上擴展槽的擴展總線連接到智能主板，借助于數(shù)據(jù)采集單片機控制模擬信號的選擇和A/D轉換，借助于數(shù)據(jù)處理單片機對采集到的數(shù)據(jù)進行保存，并把采集到的進給量位移值和主電機功率值用曲線通過大屏幕液晶顯示。下位機可通過以太網或RS-232網絡接口或RS-485網絡接口與上位機保持高速通信，從而將數(shù)據(jù)傳輸給PC機，由PC機進行進一步分析、計算相關參數(shù)，進行加工誤差源的分析、診斷、工序參數(shù)優(yōu)化與質量控制。


圖1是本實用新型的總體電路模塊結構框圖；圖2是模擬信號預處理板結構框圖；圖3是擴展板模塊框圖；圖4是模擬信號選擇與A/D轉換電路圖；圖5是單片機間通訊電路圖；圖6是智能主板中的網絡功能、顯示功能、鍵盤功能、數(shù)據(jù)保存處理功能電路圖；圖7是掉電保護及電壓轉換電路圖。
圖中a、檢測信號預處理板模塊，b、擴展板模塊，c、智能主板模塊，d、顯示和鍵盤處理模塊，e、掉電保護和電壓轉換模塊，1、第一采集板，2、第二采集板，3、擴展板，4、多路模擬開關，5、低通濾波電路，6、模數(shù)A/D轉換電路，7、數(shù)據(jù)采集單片機，8、第一監(jiān)控器電路，9、數(shù)據(jù)處理單片機，10、第二監(jiān)控器電路，11、第二網絡接口，12、第三網絡接口，13、地址鎖存器，14數(shù)據(jù)存儲器，15、數(shù)據(jù)存儲卡，16、時間芯片，17、地址譯碼器，18、按鍵處理單片機，19、液晶顯示模塊，20電源開關，21、第一網絡接口，22、掉電保護電路，23、+5電壓轉換電路，24、+15V和-15V電壓轉換電路，25、-5V電壓轉換電路，26、+24V電壓轉換電路，27、掉電檢測電路。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括1)檢測信號預處理板模塊a包括一端與檢測磨床進給量的傳感器信號連接、另一端與擴展板3的一信號輸入端連接的第一采集板1；一端與檢測磨床主電機功率量的傳感器信號連接、另一端與擴展板3的另一信號輸入端連接的第二采集板2。檢測磨床進給量的傳感器信號輸入第一采集板1，經過LVDT調理和信號放大電路的信號放大后輸入擴展板3。檢測磨床主電機功率量的傳感器信號通過第二采集板2選擇后輸入擴展板3。
2)擴展板模塊b包括兩輸入端分別與采集板1、2連接、兩輸出端分別與智能主板模塊c中的多路模擬開關4連接的擴展板3。由采集板1輸出的信號和采集板2輸出的信號通過擴展板3輸入到智能主板模塊c中的多路模擬開關4。
3)智能主板模塊c包括多路模擬開關4的輸出端經低通濾波電路5、模數(shù)A/D轉換電路6接數(shù)據(jù)采集單片機7，多路模擬開關4的多路模擬信號輸入端接擴展板3，多路模擬開關4的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機7；數(shù)據(jù)采集單片機7和數(shù)據(jù)處理單片機9通過內部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機7和數(shù)據(jù)處理單片機9分別與各自的監(jiān)控器電路8和10連接；數(shù)據(jù)處理單片機9分別經擴展板3接第一網絡接口21并和第二、三網絡接口11、12與上位機通信；數(shù)據(jù)存儲卡15的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲器14的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時間芯片16的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機9地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡15的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲器14的地址輸入端分別通過地址鎖存器13和數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡15的片選端、數(shù)據(jù)存儲器14的片選端、時間芯片16的片選端分別通過地址譯碼器17和數(shù)據(jù)處理單片機9的片選信號端連接。采集板1輸出的信號和采集板2輸出的信號都通過擴展板3輸出后進入多路模擬開關4，數(shù)據(jù)采集單片機7通過控制輸入端選擇一路模擬信號輸出到低通濾波電路5，濾除其中的高頻成分后輸入模數(shù)A/D轉換電路6，模數(shù)轉換后輸出數(shù)字信號到數(shù)據(jù)采集單片機7；通過內部數(shù)據(jù)串行總線，數(shù)據(jù)采集單片機7采集到的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)處理單片機9進行處理；數(shù)據(jù)處理單片機9的標定數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)采集單片機7后再送入第一監(jiān)控器電路8進行保存；數(shù)據(jù)處理單片機9的標定數(shù)據(jù)送入第二監(jiān)控器電路10進行保存；數(shù)據(jù)處理單片機9分別經擴展板3接第一網絡接口21以及第二、三網絡接口11、12與上位機通信；數(shù)據(jù)處理單片機9通過地址鎖存器13向數(shù)據(jù)存儲卡15、數(shù)據(jù)存儲器14提供地址信號，數(shù)據(jù)處理單片機9通過地址譯碼器17向數(shù)據(jù)存儲卡15、數(shù)據(jù)存儲器14、時間芯片16提供片選信號，通過內部數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處理單片機9和數(shù)據(jù)存儲卡15、數(shù)據(jù)存儲器14、時間芯片16實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。
4)顯示和鍵盤處理模塊d按鍵處理單片機18一端與按鍵信號連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機9連接；液晶顯示模塊19的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機9地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊19的地址輸入端通過地址鎖存器13和數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊19的片選端通過地址譯碼器17和數(shù)據(jù)處理單片機9的片選信號端連接。按鍵信號輸入按鍵處理單片機18，經過鍵盤編碼處理，鍵碼值送入數(shù)據(jù)處理單片機9；數(shù)據(jù)處理單片機9通過地址鎖存器13向液晶顯示模塊19提供地址信號，數(shù)據(jù)處理單片機9通過地址譯碼器17向液晶顯示模塊19提供片選信號，通過內部數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)處理單片機9和液晶顯示模塊19實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。
5)掉電保護和電壓轉換模塊e電源開關20的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉換電路26連接，輸出端的另一路與掉電保護電路22連接，通過掉電檢測電路27與數(shù)據(jù)處理單片機9連接；掉電保護電路22輸出端接+5V電壓轉換電路23后，分別接+15V和-15V電壓轉換電路24和-5V電壓轉換電路25。220V電壓經電源開關20轉換輸出+12V和+30V電壓，+12V電壓輸入掉電檢測電路27，當電源開關產生掉電情況時，掉電檢測電路27輸出一個中斷信號到數(shù)據(jù)處理單片機9，數(shù)據(jù)處理單片機9進入中斷程序進行數(shù)據(jù)保存處理；掉電保護電路22在當開關電源產生掉電情況時，起到臨時電源的作用向系統(tǒng)供電，從而數(shù)據(jù)處理單片機能進行數(shù)據(jù)保存工作；+5V電壓轉換電路23將+12V的電源電壓轉換為系統(tǒng)標準的+5V的VCC電壓輸出，+15V和-15V電壓轉換電路24將VCC電壓轉換為+15V和-15V電壓輸出，-5V電壓轉換電路25將VCC電壓轉換為-5V電壓輸出，+24V電壓轉換電路26將+30V的電源電壓轉換為+24V電壓輸出。
如圖2所示，檢測信號預處理板模塊a中的第一采集板1包括一端與檢測磨床進給量的傳感器信號連接的ZHDT-I型LVDT模塊，其輸出端接儀表放大器INA114芯片；由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構成的調零電路接儀表放大器INA114芯片的IN+端和IN-端；由電容C7、C8構成的電源濾波電路和由電容C5、C6構成的電源濾波電路分別接在INA114芯片的正負端；由電阻R12、R13、R14構成的放大倍數(shù)電路接在INA114芯片的RA1端和RA2端；由電容C9、電阻R15構成的濾波電路一端與INA114芯片的VREF端和VO端連接，另一端通過轉換接頭CON3選擇后由AIN0～AIN7中的一個端口輸出；第二采集板2包括轉換接頭CON4，它一端連接檢測磨床主電機功率量的傳感器信號，另一端通過AIN0～AIN7中的一個端口輸出至擴展板3。磨床進給量經過電感式位移傳感器轉換成檢測磨床進給量的傳感器信號后輸入ZHDT-I型LVDT模塊處理后輸出，然后通過調理放大電路后輸出模擬信號SIGNAL；信號調理放大電路以儀表放大器INA114芯片為主體，由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構成的調零電路對測量信號進行調零，由電容C5、C6構成的電源濾波電路對+15V的電源電壓進行濾波，由電容C7、C8構成的電源濾波電路對-15V的電源電壓進行濾波，由電阻R12、R13、R14構成的放大倍數(shù)電路對放大倍數(shù)進行選擇，最后通過由電容C9、電阻R15構成的濾波電路后輸出模擬信號SIGNAL。然后該信號通過轉換接頭CON3接通AIN0～AIN7中的一個引腳輸入擴展板3；另外，磨床主電機功率量經過功率傳感器轉換成檢測磨床主電機功率量的傳感器信號后輸入轉換接頭CON4，通過轉換接頭CON4接通AIN0～AIN7中的一個引腳輸入擴展板3。
如圖3所示，擴展板3的擴展槽J1分別與擴展插腳CON1、CON2連接，其余擴展槽J2、J3、J4、J5也與擴展插腳CON1、CON2連接。J1是擴展板上的擴展槽，需添加的功能板(第一采集板1、第二采集板2，以太網接口21)插入擴展槽，擴展板上的信號可通過其上的擴展插腳CON1和CON2與智能主板相連；擴展板上一共有五個一樣的擴展槽J1、J2、J3、J4、J5(J2、J3、J4、J5沒有畫出)，從而擴展多種功能；由第一采集板1或第二采集板2輸入的信號通過擴展槽的AIN0～AIN7模擬信號引腳輸入到擴展板，再通過擴展插腳CON2的AIN0～AIN7模擬信號引腳將模擬信號輸出到智能主板c的多路模擬開關4；以太網接口21的信號通過擴展槽的RXD、TXD引腳輸入到擴展板，再通過擴展插腳CON2的RXD、TXD引腳與智能主板的數(shù)據(jù)處理單片機9的串行口相連；+15V、-15V、+24V可為添加的功能板提供相應的電源電壓；另外，根據(jù)需要，可擴充RXD1、TXD1作為二次儀表的串行總線，它們與智能主板的數(shù)據(jù)采集單片機7的串行口相連；可擴充P2.0～P2.4、IO0作為輸入輸出引腳，INT3作為IRQ，它們均與數(shù)據(jù)采集單片機7引腳相連。
如圖4所示，多路模擬開關4芯片CD4051的多路模擬信號輸入端與多路模擬信號連接的，控制輸入端接W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7，另一端通過由電阻R6、電容C1構成的低通濾波電路5輸入模數(shù)AD1674芯片的10Vin端；模數(shù)AD1674芯片的BIPOFF端和由電阻R3、R4、R5構成的單極性電路連接，或和由電阻R1、R2構成的、一端和模數(shù)AD1674芯片相連的雙極性電路連接；模數(shù)AD1674芯片通過數(shù)據(jù)線、狀態(tài)線與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7連接，同時也通過地址鎖存器74HC373芯片與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7連接。采集板1輸出的信號和采集板2輸出的信號都通過擴展板3的擴展槽和擴展插腳后進入智能主板模塊c的多路模擬開關4芯片CD4051，它選擇一路模擬信號通過，而具體選擇哪一路模擬信號由來自W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7的控制信號A、B、C確定。然后選定的模擬信號輸入由電阻R6、電容C1構成的低通濾波電路5，濾除其中的高頻成分后輸入模數(shù)AD1674芯片。W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7通過地址鎖存器74HC373芯片向模數(shù)AD1674芯片提供各種控制信號，而模數(shù)AD1674芯片通過STS向W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7提供狀態(tài)信號；模數(shù)AD1674芯片還能選擇由電阻R1、R2構成的雙極性電路或電阻R3、R4、R5構成的單極性電路；最終模擬信號通過模數(shù)轉換成數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)線DB0～DB8輸出到W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7。
如圖5所示，W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7通過內部串行總線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7通過它的SPI接口線、片選線和第一塊X5045芯片連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9通過它的SPI接口線、片選線和第二塊X5045芯片連接；由電容C2、電阻R7構成的復位電路與第一塊X5045芯片連接；由電容C30、電阻R7、74HC04芯片構成的復位電路與第二塊X5045芯片連接。W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9通過內部串行總線進行通訊，數(shù)據(jù)采集單片機W77E58采集到的數(shù)據(jù)可送到數(shù)據(jù)處理單片機W77E516上進行處理；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機7和第一塊X5045芯片連接，X5045芯片內部512k的E2PROM用來保存永久性數(shù)據(jù)，X5045芯片還提供了掉電檢測和watchdog功能，通過電容C2、電阻R7構成的復位電路為系統(tǒng)的各部分芯片提供復位信號；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9和第二塊X5045芯片連接，X5045芯片內部512k的E2PROM用來保存永久性數(shù)據(jù)，X5045芯片還提供了掉電檢測和watchdog功能，通過電容C30、電阻R7、74HC04芯片構成的復位電路為系統(tǒng)的低電平復位的芯片提供復位信號。
如圖6所示，是智能主板中的網絡功能、顯示功能、鍵盤功能、數(shù)據(jù)保存處理功能電路圖；包括1)由MAX485芯片構成的第二網絡接口11一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過串行線和控制線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接；由MAX232芯片構成的第三網絡接口12一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過串行線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接；RJ45頭一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過EMCORE-AT芯片、再通過擴展板3與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接。W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9通過串行口TXD、RXD實現(xiàn)網絡化功能，從而與上位機通訊。為了能在不同的條件下組網，本實用新型采用三種組網方式并存，對其進行選擇。第一種通過MAX485芯片實現(xiàn)第二網絡接口11，由于其是單工方式，W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9用一條控制線控制它的接收和發(fā)送；第二種通過MAX232芯片實現(xiàn)第三網絡接口12；第三種通過EMCORE-AT芯片和RJ45頭實現(xiàn)第一網絡接口21，該接口卡利用擴展板3中的擴展槽與智能主板c中W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的串行口連接。
2)AT89C2051按鍵處理單片機18一端與按鍵信號連接，另一端通過并行口線和狀態(tài)線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接。AT89C2051按鍵處理單片機18完成鍵盤掃描、鍵盤編碼等一系列工作，它通過并行口與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的并行口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并且通過連接W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的外部中斷口INT0以中斷的方式通知W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9進行數(shù)據(jù)接受。
3)SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡15的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲器14芯片6264數(shù)據(jù)輸入/輸出端、TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊19的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和DALLAS12887時間芯片16的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線DB0～DB8和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接；SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡15的地址輸入端通過A0～A3地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接；數(shù)據(jù)存儲器14芯片6264的低位地址輸入端通過A0～A7地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，它的高位地址輸入端通過A8～A12地址線直接和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接，TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊19的地址輸入端通過A0地址線與地址鎖存器13芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的地址/數(shù)據(jù)信號端連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的片選信號端連接地址譯碼器17芯片74HC138，經譯碼后，其Y1端與數(shù)據(jù)存儲器14芯片6264的片選端連接，Y2端與DALLAS12887時間芯片16的片選端連接，Y3端與SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡15的片選端連接，Y0端與TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊19的片選端連接。地址線A0～A12及片選線Y1連接數(shù)據(jù)存儲器14芯片6264(起始地址為A000H)；片選線Y2連接DALLAS12887時間芯片16(起始地址為C000H)；地址線A0～A3及片選線Y3連接SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡15(起始地址為E000H)；地址線A0及片選線Y0連接TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊19(I/O地址為8000H)。
如圖7所示，開關電源20輸出的+12V電壓經過由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構成的掉電保護電路后與MC7805芯片連接，MC7805芯片的電壓輸出端經過由電容C13、C14構成的濾波電路分別與NR5D15芯片和MAX660芯片連接，NR5D15芯片的的一個電壓輸出端經過由電容C15、C16構成濾波電路輸出，NR5D15芯片的的另一個電壓輸出端經過由電容C17、C18構成濾波電路輸出，MAX660芯片電壓輸出端經過由電容C19構成濾波電路輸出；開關電源20輸出的+12V電壓經過由電阻R18、R19、電容C11構成的測量端電路后與比較器LM339芯片正端連接，由電阻R16、R17、電容C10構成的參考端電路與比較器LM339芯片負端連接，比較器LM339芯片的輸出端與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9連接；電源開關20輸出的+30V電壓經過由電容C21、C22構成的濾波電路與MC7824芯片連接，MC7824芯片的電壓輸出端經過由電容C23、C24構成濾波電路輸出。開關電源將輸入的+220V電壓轉換為+12V和+30V電壓輸出；在掉電檢測電路中，+12V電壓經過電阻R18、R19、電容C11構成的測量端電路輸入比較器LM339，基準電壓VCC經由電阻R16、R17、電容C10構成的參考端電路輸入比較器LM339，比較器LM339比較器輸出的信號作為IRQ連接到W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9的外部中斷接口INT1，這樣，當產生掉電情況時，W77E516數(shù)據(jù)處理單片機9就能收到一個中斷信號，然后進入中斷程序進行數(shù)據(jù)保存處理。+12V電壓輸入由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構成的掉電保護電路22，當產生掉電情況時，C12起到臨時電源的作用向系統(tǒng)供電，從而數(shù)據(jù)處理單片機能進行數(shù)據(jù)保存工作。由MC7805芯片和電容C13、電容C14構成的+5V電壓轉換電路將+12V的電源電壓轉換為系統(tǒng)標準的+5V的VCC電壓輸出；由NR5D15芯片和電容C15、電容C16、電容C17、電容C18構成的+15V和-15V電壓轉換電路將VCC電壓轉換為+15V和-15V電壓輸出；由MAX660芯片和電容C19、電容C20構成的-5V電壓轉換電路將VCC電壓轉換為-5V電壓輸出；由MC7824芯片和電容C21、電容C22、電容C23、電容C24構成的+24V電壓轉換電路將+30V的電源電壓轉換為+24V電壓輸出。
權利要求1.一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于包括1)檢測信號預處理板模塊(a)包括一端與檢測磨床進給量的傳感器信號連接、另一端與擴展板(3)的一信號輸入端連接的第一采集板(1)；一端與檢測磨床主電機功率量的傳感器信號連接、另一端與擴展板(3)的另一信號輸入端連接的第二采集板(2)；2)擴展板模塊(b)包括兩輸入端分別與采集板(1、2)連接、兩輸出端分別與智能主板模塊(c)中的多路模擬開關(4)連接的擴展板(3)；3)智能主板模塊(c)包括多路模擬開關(4)的輸出端經低通濾波電路(5)、模數(shù)A/D轉換電路(6)接數(shù)據(jù)采集單片機(7)，多路模擬開關(4)的多路模擬信號輸入端接擴展板(3)，多路模擬開關(4)的控制輸入端接數(shù)據(jù)采集單片機(7)；數(shù)據(jù)采集單片機(7)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)通過內部串行總線通信；數(shù)據(jù)采集單片機(7)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)分別與各自的監(jiān)控器電路(8、10)連接；數(shù)據(jù)處理單片機(9)分別經擴展板(3)接第一網絡接口(21)并和第二、三網絡接口(11、12)與上位機通信；數(shù)據(jù)存儲卡(15)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲器(14)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和時間芯片(16)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(9)地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡(15)的地址輸入端、數(shù)據(jù)存儲器(14)的地址輸入端分別通過地址鎖存器(13)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，數(shù)據(jù)存儲卡(15)的片選端、數(shù)據(jù)存儲器(14)的片選端、時間芯片(16)的片選端分別通過地址譯碼器(17)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)的片選信號端連接；4)顯示和鍵盤處理模塊(d)按鍵處理單片機(18)一端與按鍵信號連接，另一端與數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；液晶顯示模塊(19)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理單片機(9)地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊(19)的地址輸入端通過地址鎖存器(13)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，液晶顯示模塊(19)的片選端通過地址譯碼器(17)和數(shù)據(jù)處理單片機(9)的片選信號端連接；5)掉電保護和電壓轉換模塊(e)電源開關(20)的輸入端與交流電壓連接，輸出端的一路與+24V電壓轉換電路(26)連接，輸出端的另一路與掉電保護電路(22)連接，通過掉電檢測電路(27)與數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；掉電保護電路(22)輸出端接+5V電壓轉換電路(23)后，分別接+15V和-15V電壓轉換電路(24)和-5V電壓轉換電路(25)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于檢測信號預處理板模塊(a)中的第一采集板(1)包括一端與檢測磨床進給量的傳感器信號連接的ZHDT-I型LVDT模塊，其輸出端接儀表放大器INA114芯片；由電容C3、電容C4、電阻R9、R10、R11構成的調零電路接儀表放大器INA114芯片的IN+端和IN-端；由電容C7、C8構成的電源濾波電路和由電容C5、C6構成的電源濾波電路分別接在INA114芯片的正負端；由電阻R12、R13、R14構成的放大倍數(shù)電路接在INA1 14芯片的RA1端和RA2端；由電容C9、電阻R15構成的濾波電路一端與INA114芯片的VREF端和VO端連接，另一端通過轉換接頭CON3選擇后由AIN0～AIN7中的一個端口輸出；第二采集板(2)包括轉換接頭CON4，它一端連接檢測磨床主電機功率量的傳感器信號，另一端通過AIN0～AIN7中的一個端口輸出至擴展板(3)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于擴展板(3)的擴展槽J1分別與擴展插腳CON1、CON2連接，其余擴展槽J2、J3、J4、J5也與擴展插腳CON1、CON2連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于多路模擬開關(4)芯片CD4051的多路模擬信號輸入端與多路模擬信號連接的，控制輸入端接W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(7)，另一端通過由電阻R6、電容C1構成的低通濾波電路(5)輸入模數(shù)AD1674芯片的10Vin端；模數(shù)AD1674芯片的BIPOFF端和由電阻R3、R4、R5構成的單極性電路連接，或和由電阻R1、R2構成的、一端和模數(shù)AD1674芯片相連的雙極性電路連接；模數(shù)AD1674芯片通過數(shù)據(jù)線、狀態(tài)線與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(7)連接，同時也通過地址鎖存器74HC373芯片與W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(7)連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(7)通過內部串行總線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；W77E58數(shù)據(jù)采集單片機(7)通過它的SPI接口線、片選線和第一塊X5045芯片連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)通過它的SPI接口線、片選線和第二塊X5045芯片連接；由電容C2、電阻R7構成的復位電路與第一塊X5045芯片連接；由電容C30、電阻R7、74HC04芯片構成的復位電路與第二塊X5045芯片連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于1)由MAX485芯片構成的第二網絡接口(11)一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過串行線和控制線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；由MAX232芯片構成的第三網絡接口(12)一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過串行線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；RJ45頭一端輸出信號與上位機通訊，另一端通過EMCORE-AT芯片、再通過擴展板(3)與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；2)AT89C2051按鍵處理單片機(18)一端與按鍵信號連接，另一端通過并行口線和狀態(tài)線與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；3)SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡(15)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端、數(shù)據(jù)存儲器(14)芯片6264數(shù)據(jù)輸入/輸出端、TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端和DALLAS12887時間芯片(16)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端通過內部數(shù)據(jù)總線DB0～DB8和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，；SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡(15)的地址輸入端通過A0～A3地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接；數(shù)據(jù)存儲器(14)芯片6264的低位地址輸入端通過A0～A7地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接，它的高位地址輸入端通過A8～A12地址線直接和W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接，TRULY M240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的地址輸入端通過A0地址線與地址鎖存器(13)芯片74HC373連接后再與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)的地址/數(shù)據(jù)信號端連接；W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)的片選信號端連接地址譯碼器(17)芯片74HC138，經譯碼后，其Y1端與數(shù)據(jù)存儲器(14)芯片6264的片選端連接，Y2端與DALLAS12887時間芯片(16)的片選端連接，Y3端與SDCFB-16型數(shù)據(jù)存儲卡(15)的片選端連接，Y0端與TRULYM240128-1A1型液晶顯示模塊(19)的片選端連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置，其特征在于開關電源(20)輸出的+12V電壓經過由二極管F1、F2、電容C12、電阻R21構成的掉電保護電路后與MC7805芯片連接，MC7805芯片的電壓輸出端經過由電容C13、C14構成的濾波電路分別與NR5D15芯片和MAX660芯片連接，NR5D15芯片的的一個電壓輸出端經過由電容C15、C16構成濾波電路輸出，NR5D15芯片的的另一個電壓輸出端經過由電容C17、C18構成濾波電路輸出，MAX660芯片電壓輸出端經過由電容C19構成濾波電路輸出；開關電源(20)輸出的+12V電壓經過由電阻R18、R19、電容C11構成的測量端電路后與比較器LM339芯片正端連接，由電阻R16、R17、電容C10構成的參考端電路與比較器LM339芯片負端連接，比較器LM339芯片的輸出端與W77E516數(shù)據(jù)處理單片機(9)連接；電源開關(20)輸出的+30V電壓經過由電容C21、C22構成的濾波電路與MC7824芯片連接，MC7824芯片的電壓輸出端經過由電容C23、C24構成濾波電路輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種面向磨削工藝優(yōu)化的計算機輔助檢測裝置。包括檢測信號預處理板模塊；用于擴展外部總線的擴展板模塊；控制數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理、保存的智能主板模塊；液晶顯示以及鍵盤處理模塊；掉電保護和電壓轉換模塊。下位機通過高速、智能檢測系統(tǒng)承擔磨床主電機功率和進給量的實時數(shù)據(jù)采集，并對進給量位移值和主電機功率值的曲線通過大屏幕液晶顯示；上位機負責誤差特性分析及進給量與主電機功率的相關分析。上、下位機之間用以太網、RS－232接口或RS－485接口實現(xiàn)高速通信。
文檔編號B24B49/00GK2705264SQ20042002305
公開日2005年6月22日 申請日期2004年5月22日 優(yōu)先權日2004年5月22日
發(fā)明者劉和義, 余忠華, 殷建軍, 項文君, 黃兆熊 申請人:寧波摩士集團股份有限公司, 浙江大學