卫星结构修整过程颤振监测系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星结构修整过程颤振监测系统及方法，该系统包括数控落地铣床、数控刀柄、可移动式转台、可调节升降平台、激光测振仪、数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机；其特征在于，所述可调节升降平台通过转台导轨安装在机床隔振沟外地面上，所述可调节升降平台滑动安装在所述转台导轨的上方，所述激光测振仪放置在所述可调节升降平台上方，通过电缆与所述数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机相连，用于实现振动数据的采集和A/D信号转换；所述数控刀柄安装于所述数控落地铣床的主轴内。本发明专利技术能够有效实现卫星结构平台装配修整过程中的颤振监测与抑制，提高修整表面质量，降低卫星修整过程颤振引起星体损伤的风险。

Flutter monitoring system and method for satellite structure trimming process

The invention discloses a chatter monitoring system and method for the process of satellite structure trimming, which includes a CNC landing milling machine, a CNC handle, a movable turntable, an adjustable lifting platform, a laser vibrometer, a data collector, and an industrial control computer with a vibration data processing software. The lifting platform is mounted on the outer ground of the vibration isolation ditch through the turntable guide rail, and the adjustable lifting platform is slid above the guide rail of the turntable. The laser vibrator is placed above the adjustable lifting platform and is connected with the data collector by the cable and the industrial computer with the vibration data processing software. The numerical control knife handle is installed in the spindle of the CNC Floor milling machine, and is used for realizing the acquisition of vibration data and the conversion of A/D signals. The invention can effectively realize the flutter monitoring and suppression in the process of assembling and trimming the satellite structure platform, improve the surface quality and reduce the risk of star damage caused by the chatter of the satellite dressing process.

【技术实现步骤摘要】
卫星结构修整过程颤振监测系统与方法
本专利技术涉及机械制造
，具体地，涉及一种卫星结构修整过程颤振监测系统与方法。
技术介绍
卫星结构一般采用筒板及桁架组合而成的可重复拆装箱式结构，需要为星载仪器设备提供固定的安装界面并保持一定精度。由于卫星结构大多是弱刚性的薄壁、桁架，组合加工修整过程中容易产生颤振，当振幅过大会使得切深过大，刀具的切削力增大，这不仅会恶化加工表面的质量，无法保证安装面的位置精度，甚至会损坏星体结构，造成巨大损失。传统卫星修整加工过程中，主要依靠操作人员的经验，根据切削面的振纹和切削过程中的声音判断加工是否颤振，无法实时和定量的判定颤振情况，增加了加工风险和难度。鉴于传统方法存在的缺点，本专利技术创新设计了一种应用于卫星结构平台的“卫星结构修整过程颤振监测系统与方法”，有效地实现了卫星结构平台修整过程中颤振的实时监测，并根据监测结果优化切削参数，能够满足卫星结构平台的制造精度和质量要求。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种卫星结构平台卫星结构修整过程颤振监测系统与方法，解决了传统卫星修整加工过程中无法实时和定量的判定颤振使得加工过程存在加工表面质量差、星体存在损坏风险等问题，适用于卫星结构平台的装配制造过程。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种卫星结构修整过程颤振监测系统，包括数控落地铣床、数控刀柄、可移动式转台、可调节升降平台、激光测振仪、数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机；所述可调节升降平台通过转台导轨安装在机床隔振沟外地面上，所述可调节升降平台滑动安装在所述转台导轨的上方，所述激光测振仪放置在所述可调节升降平台上方，通过电缆与所述数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机相连，用于实现振动数据的采集和A/D信号转换；所述数控刀柄安装于所述数控落地铣床的主轴内。本专利技术还提供了一种卫星结构修整过程颤振监测方法，包括以下步骤：步骤1：完成卫星结构修整过程颤振监测系统的搭建；步骤2：将卫星结构吊装至可移动式转台上，装夹固定；步骤3：在机床上安装千分表，压表测量卫星结构顶板上贴片，根据测量数据，计算贴片加工余量；步骤4：在机床数控刀柄上安装铣削刀具，编制数控加工程序，设置加工参数，进行卫星贴片的加工；步骤5：通过转动或移动可移动式转台，调整卫星待加工贴片位置，使得激光振仪可以采集贴片周边振动信号；步骤6：通过激光测振仪采集振动信号，根据振幅监测修整过程颤振情况，若出现颤振则停止切削，重新优化加工参数；步骤:7：重复进行步骤5和步骤6，完成所有卫星贴片加工；步骤8：测量卫星贴片组成面精度，若精度不满足要求，则重复步骤5-步骤7，直至精度满足要求。优选地，所述步骤1具体包括如下步骤：步骤1.1：将激光测振仪(含支架)安装在可升降平台上；步骤1.2：调节升降平台，使得激光测振仪测头高度高于卫星结构被加工面；步骤1.3：调节激光测振仪测头角度，使得激光束能测量卫星结构被加工贴片周边结构板板表面；步骤1.4：通过电缆将连接激光测振仪与数据采集器相连；步骤1.5：设置数据采集软件，采样率一般为400Hz0-5500Hz，时间间隔为1/4000s-1/6000s，频率分辨率一般选取为1Hz-1.5Hz；分别设置输入位移信号通道、输入速度信号通道；设置颤振振幅，一般取±0.01mm。优选地，所述步骤6具体包括如下步骤：步骤6.1：通过转动或移动可移动式转台，调整卫星待加工贴片位置，使得激光振仪可以采集贴片周边振动信号，步骤6.2：激光测振仪测头的激光发射窗口发射激光束，对准被加工贴片周边结构板表面；步骤6.3：数据采集器采集振动信号，通过数据接口将振动信号实时导入到工控计算机上的数据采集软件中，实时记录和观测切削振动幅值，若振动幅值大于设置的颤振幅值，则停止切削，重新设置加工参数。优选地，所述步骤5具体包括如下步骤：步骤5.1：根据被加工贴片位置，移动或转动转台，使得激光测振仪测头发射的激光束能够监测到贴片周边结构表面；步骤5.2：若激光束被机床主轴干涉无法检测贴片，则调整激光测振仪高度及角度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提出的卫星结构修整过程颤振监测系统与方法，能够实时监测卫星结构修整过程中颤振情况，根据监测结果优化切削参数，降低星体结构损伤风险，能够满足卫星结构平台的制造精度和质量要求；本专利技术在航天领域有着广泛的应用前景，本专利技术还可推广至有类似需求的其他行业，经济效益可观。附图说明图1为本专利技术一种卫星结构修整过程颤振监测系统工作状态下的整体结构示意图。图2为本专利技术一种卫星结构修整过程颤振监测系统组成图。图3为本专利技术一种卫星结构修整过程颤振监测方法的步骤流程图。图中：1-数控落地铣床；2-卫星结构；3-卫星结构载荷安装贴片；4-可移动式转台；5-转台导轨；6-可调节升降平台；7-激光测振仪；8-数控刀柄；9-激光测振仪安装支架；10-数据采集器；11-内载振动数据处理软件的工控计算机；12-激光测振仪发出的激光束；13-电缆。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1-图2所示，本专利技术实施例提供了一种卫星结构修整过程颤振监测系统，包括数控落地铣床1、可调节升降平台6、激光测振仪7、激光测振仪安装支架9、数据采集器10和内载振动数据处理软件的工控计算机及11，可调节升降平台6固定在机床隔振沟外地面上，所述激光测振仪7安装至激光测振仪安装支架9，放置在所述可调节升降平台6的上方，调节可调节升降平台的高度及位置，确保激光测振仪测头高度高于卫星结构被加工面且激光束可监测到被加工贴片周边结构板表面，所述激光测振仪7通过电缆与数据采集器10连接实现振动数据的采集和A/D信号转换，所述数据采集器10通过电缆13与工控计算机11相连实现振动数据处理，所述数控刀柄8安装于所述数控落地铣床1主轴内。如图3所示，本专利技术实施例还提供了一种卫星结构修整过程颤振监测方法，包括以下步骤：步骤1：完成卫星结构修整过程颤振监测系统的搭建，具体包括：步骤1.1：将激光测振仪(含支架)安装在可升降平台上；步骤1.2：调节升降平台，使得激光测振仪测头高度高于卫星结构被加工面；步骤1.3：调节激光测振仪测头角度，使得激光束能测量卫星结构被加工贴片周边结构板板表面；步骤1.4：通过电缆将连接激光测振仪与数据采集器相连；步骤1.5：设置数据采集软件，采样率为一般为400Hz0-5500Hz，时间间隔为1/4000s-1/6000s，频率分辨率一般选取为1Hz-1.5Hz；分别设置输入位移信号通道、输入速度信号通道；设置颤振振幅，一般取±0.01mm。步骤2：将卫星结构吊装至可移动式转台上，装夹固定；步骤3：在机床上安装千分表，压表测量卫星结构顶板上贴片，根据测量数据，计算贴片加工余量；步骤4：在机床数控刀柄上安装铣削刀具，编制数控加工程序，设置加工参数，进行卫星贴片的加工；步骤5：通过转动或移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星结构修整过程颤振监测系统，包括数控落地铣床、数控刀柄、可移动式转台、可调节升降平台、激光测振仪、数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机；其特征在于，所述可调节升降平台通过转台导轨安装在机床隔振沟外地面上，所述可调节升降平台滑动安装在所述转台导轨的上方，所述激光测振仪放置在所述可调节升降平台上方，通过电缆与所述数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机相连，用于实现振动数据的采集和A/D信号转换；所述数控刀柄安装于所述数控落地铣床的主轴内。

【技术特征摘要】
1.一种卫星结构修整过程颤振监测系统，包括数控落地铣床、数控刀柄、可移动式转台、可调节升降平台、激光测振仪、数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机；其特征在于，所述可调节升降平台通过转台导轨安装在机床隔振沟外地面上，所述可调节升降平台滑动安装在所述转台导轨的上方，所述激光测振仪放置在所述可调节升降平台上方，通过电缆与所述数据采集器、内载有振动数据处理软件的工控计算机相连，用于实现振动数据的采集和A/D信号转换；所述数控刀柄安装于所述数控落地铣床的主轴内。2.一种卫星结构修整过程颤振监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：完成卫星结构修整过程颤振监测系统的搭建；步骤2：将卫星结构吊装至可移动式转台上，装夹固定；步骤3：在机床上安装千分表，压表测量卫星结构顶板上贴片，根据测量数据，计算贴片加工余量；步骤4：在机床数控刀柄上安装铣削刀具，编制数控加工程序，设置加工参数，进行卫星贴片的加工；步骤5：通过转动或移动可移动式转台，调整卫星待加工贴片位置，使得激光振仪可以采集贴片周边振动信号；步骤6：通过激光测振仪采集振动信号，根据振幅监测修整过程颤振情况，若出现颤振则停止切削，重新优化加工参数；步骤:7：重复进行步骤5和步骤6，完成所有卫星贴片加工；步骤8：测量卫星贴片组成面精度，若精度不满足要求，则重复步骤5-步骤7，直至精度满足要求。3.根据权利要求2所述的卫星结构修整过程颤振监测方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦，胡晶晶，周志涛，吴璋，汪超，刘良威，
申请(专利权)人：上海卫星装备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31