專利名稱：磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)及信號控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是以如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的所述的磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)，是基于這樣一種設(shè)計思想，在砂輪自動平衡過程中，因砂輪本身不平衡量與砂輪平衡頭質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)的共同作用，振動位移的幅值和相位在快速地發(fā)生變化，它的變化規(guī)律與平衡頭的工作原理有關(guān)。平衡過程需要實(shí)時跟蹤信號，并根據(jù)被測信號的幅值立即做出分析、判斷和處理，直至捕捉到的振動值達(dá)到預(yù)置值為止；其采用數(shù)字信號專用處理芯片，對磨床砂輪動態(tài)的測振傳感信號和測速傳感信號進(jìn)行隔波采樣及隔波處理，通過離散付立葉變換并做出分析處理變換計算來提取基波分量，得到精確的基波信號的幅值和相位，抑制其它噪聲的干擾，將信號提供給雙橋馬達(dá)專用集成控制器經(jīng)功率放大驅(qū)動砂輪平衡頭傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)砂輪的動態(tài)平衡。
所述的磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)的測振傳感器(1)拾取機(jī)械振動信號供給前置電路積分器(2)進(jìn)行積分變換，將振動的速度量轉(zhuǎn)換成振動位移量，集成程控放大器(3)在DSP芯片(9)的控制下自動進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換，集成數(shù)字低通跟蹤濾波器(4)起抗混淆作用，濾去高于有用信號2倍的頻率成份，平移動電路(5)將雙向電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟?shù)轉(zhuǎn)換器所需的單電壓信號；DSP芯片(9)內(nèi)含十位A/D轉(zhuǎn)換器；霍爾測速傳感器(6)拾取主軸的轉(zhuǎn)速信號f0，經(jīng)整形、鎖相倍頻產(chǎn)生128 f0和穩(wěn)定的f0二路信號，作為采樣間隔控制、轉(zhuǎn)速測量和數(shù)字濾波的時鐘脈沖；數(shù)字信號處理(DSP)專用芯片TMS320F240產(chǎn)生PWM脈沖，經(jīng)緩沖隔離處理(12)，提供給雙橋馬達(dá)專用集成控制器(13)，經(jīng)其功率放大后，控制砂輪平衡頭(17)在電磁驅(qū)動器(16)控制下，對砂輪(18)進(jìn)行質(zhì)量補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)砂輪的動態(tài)平衡。
所述磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)隔波采樣及隔波處理程序設(shè)計為當(dāng)測量系統(tǒng)進(jìn)入砂輪自動平衡狀態(tài)時，DSP向雙橋馬達(dá)控制器提供PWM脈沖，砂輪質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)開始工作?；l振動位移的幅值和相位在發(fā)生快速變化。測量單元跟蹤信號捕捉最佳點(diǎn)。在砂輪轉(zhuǎn)動的上一圈采樣128點(diǎn)，在下一圈內(nèi)完成對128樣點(diǎn)的離散付立葉變換計算，提取基波的分量，并將其與預(yù)置值比較，同時將計算結(jié)果提供給液晶顯示器顯示，便于觀察測量狀態(tài)。當(dāng)測值大于預(yù)置值時，繼續(xù)下一個輪回，當(dāng)測值小于等于預(yù)置值時，立即停PWM輸出，自動平衡過程結(jié)束，砂輪質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)鎖定狀態(tài)。
由于采用了如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
本發(fā)明通過計算方法提取基波分量，大大提高了砂輪自動平衡測控單元測量精度，采樣點(diǎn)數(shù)影響著離散付立葉變換精度，單波中采樣點(diǎn)數(shù)越多，計算精度越高，當(dāng)樣點(diǎn)數(shù)為128時，計算誤差為0.2E-3；本發(fā)明對被測信號能快速跟蹤、快速反應(yīng)、抑制干擾能力強(qiáng)；通過計算方法提取基波分量，大大提高了砂輪自動平衡測控單元測量精度。
本發(fā)明對被測信號快速跟蹤，快速反應(yīng)，抑制干擾能力強(qiáng)，在砂輪自動平衡系統(tǒng)中得到成功的運(yùn)用。
圖2是磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)隔波采樣及隔波處理程序設(shè)計圖。
如

圖1中所示，圖中1-測振傳感器；2-積分器；3-集成程控放大器；4-集成數(shù)字低通跟蹤濾波器；5-電平移動；6-霍爾測速傳感器；7-整形電路；8-鎖相環(huán)；9-數(shù)字信號處理(DSP)系統(tǒng)；10-RS-232和I/O輸出；11-CNC設(shè)備；12-緩沖、隔離；13-雙橋馬達(dá)集成控制器；14-液精顯示模板；15-鍵輸入；16-電磁驅(qū)動器；17-平衡頭；18-砂輪。
如圖2中所示磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)的測控電路的組成及工作原理測振傳感器(1)拾取的振動信號供給集成運(yùn)放IC1構(gòu)成的積分器，R1和C1為積分電阻電容。IC1信號輸出端6接程控放大器PGA103信號輸入端VIN。PGA103的A0和A1是信號增益控制端，控制信號來自主芯片TMS320F240(以下簡稱DSP)多功能端IOPA0和IOPA1。PGA103信號輸出端V0接數(shù)字低通濾波器MAX291的IN端，MAX291的OP IN和OP OUT為器件內(nèi)部放大器的輸入和輸出端，MAX291的CLK為時鐘頻率輸入端，本電路中需要的時鐘頻率為砂輪軸轉(zhuǎn)動頻率f0的128倍，由鎖相環(huán)提供。MAX291的輸出端OUT信號經(jīng)隔直電容C2供IC2構(gòu)成的電平移動電路，IC2-6信號輸出供DSP內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端ADCIN3。IC2-3端接參考電壓Vt。
測速傳感器6拾取的砂輪軸轉(zhuǎn)動頻率信號f0供雙單穩(wěn)電路CD4528-B端，CD4528-Q端與CD4046-AIN端連接。CD4046和CD4040構(gòu)成鎖相環(huán)。CD4046-VCOUT端與CD4040-CLK端連接，CD4040-Q7端與CD4046-BIN端連接產(chǎn)生128 f0時鐘信號和穩(wěn)定的f0信號。脈沖信號128f0分別供MAX291-CLK、DSP-CAP4和DSP-C AP1；脈沖信號f0供DSP-CAP3。
DSP數(shù)據(jù)總線D0～D15的低八位接液晶顯示器MDLS204612的數(shù)據(jù)總線DB0～DB7，DSP的地址線A1和A2接MDLS204612的使能信號端和寄存器、數(shù)據(jù)操作選擇端E和RS，DSP的外部器件寫允許端/WE經(jīng)反相器74LS04接MDLS204612的讀、寫操作選擇端R/W。
權(quán)利要求
1.一種磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)，其基于這樣一種設(shè)計思想，在砂輪自動平衡過程中，因砂輪本身不平衡量與砂輪平衡頭質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)的共同作用，振動位移的幅值和相位在快速地發(fā)生變化，它的變化規(guī)律與平衡頭的工作原理有關(guān)，平衡過程需要實(shí)時跟蹤信號，并根據(jù)被測信號的幅值立即做出分析、判斷和處理，直至捕捉到的振動值達(dá)到預(yù)置值為止，其特征在于采用數(shù)字信號專用處理芯片，對磨床砂輪自動平衡過程中的振動信號進(jìn)行隔波采樣及隔波處理，通過離散付立葉變換計算來提取基波分量，得到精確的基波信號的幅值和相位，抑制其它噪聲的干擾，經(jīng)過對被測信號的分析處理，判斷是否需要將PWM信號提供給雙橋馬達(dá)專用集成控制器，來驅(qū)動砂輪平衡頭傳動機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)砂輪的動態(tài)平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)，其特征在于其平衡測控系統(tǒng)的測振傳感器(1)拾取機(jī)械振動信號供給前置電路積分器(2)進(jìn)行積分變換，將振動的速度量轉(zhuǎn)換成振動位移量，集成程控放大器(3)在DSP芯片(9)的控制下自動進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換，集成數(shù)字低通跟蹤濾波器(4)起抗混淆作用，濾去高于有用信號2倍的頻率成份平移動電路(5)將雙向電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟?shù)轉(zhuǎn)換器所需的單電壓信號；DSP芯片(9)內(nèi)含十位A/D轉(zhuǎn)換器；霍爾測速傳感器(6)拾取主軸的轉(zhuǎn)速信號f0，經(jīng)整形、鎖相倍頻產(chǎn)生128f0和穩(wěn)定的f0二路信號，作為采樣間隔控制、轉(zhuǎn)速測量和數(shù)字濾波的時鐘脈沖；數(shù)字信號處(DSP)專用芯片TMS320F240產(chǎn)生PWM脈沖，經(jīng)緩沖隔離處理(12)，提供給雙橋馬達(dá)專用集成控制器(13)，經(jīng)其功率放大后驅(qū)動砂輪平衡頭的電磁驅(qū)動器(16)；DSP芯片完成整機(jī)時序運(yùn)行，被測信號的采樣分析處理、脈沖捕捉、PWM輸出、人機(jī)對話和測量結(jié)果顯示等各種控制；RS-232串行口和I/O口用于與CNC設(shè)備聯(lián)機(jī)通訊；砂輪平衡頭(17)在電磁驅(qū)動器控制下，對砂輪(18)，進(jìn)行質(zhì)量補(bǔ)償，使其達(dá)到動態(tài)平衡。
3.如權(quán)利要求1所述的磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)，其特征在于其平衡測控系統(tǒng)的隔波采樣及隔波處理程序設(shè)計為當(dāng)測量系統(tǒng)進(jìn)入砂輪自動平衡狀態(tài)時，DSP向雙橋馬達(dá)控制器提供PWM脈沖，砂輪質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)開始工作；基頻振動位移的幅值和相位在發(fā)生快速變化；測量單元跟蹤信號捕捉最佳點(diǎn)；在砂輪轉(zhuǎn)動的上一圈采樣128點(diǎn)，在下一圈內(nèi)完成對128樣點(diǎn)的離散付立葉變換計算，提取基波的分量，并將其與預(yù)置值比較，同時將計算結(jié)果提供給液晶顯示器顯示，便于觀察測量狀態(tài)，當(dāng)測值大于預(yù)置值時，繼續(xù)下一個輪回，當(dāng)測值小于等于預(yù)置值時，立即停止PWM輸出，自動平衡過程結(jié)束，砂輪質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)鎖定狀態(tài)。
全文摘要
一種磨床砂輪動態(tài)平衡測控系統(tǒng)，其采用數(shù)字信號專用處理芯片，對磨床砂輪自動平衡過程中的振動信號進(jìn)行隔波采樣及隔波處理，通過離散付立葉變換計算來提取基波分量，得到精確的基波信號的幅值和相位，抑制其它噪聲的干擾，經(jīng)過對被測信號的分析處理，判斷是否將PWM信號提供給雙橋馬達(dá)專用集成控制器，來驅(qū)動砂輪平衡頭傳動機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)砂輪的動態(tài)平衡。其可快速跟蹤，快速反應(yīng)，抑制干擾能力強(qiáng)。
文檔編號G01M1/16GK1405541SQ0214878
公開日2003年3月26日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者高冰, 蘇健, 鐘小濱, 張衛(wèi)軍 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司