本发明专利技术公开了一种外圆磨削多参数集成质量监控装置，其信号采集装置包括功率传感器、位移传感器、加速度传感器和声发射传感器；滤波与放大器包括采集板、恒流适配器、前置放大器和前放供电分离信号器；功率传感器与配线端子板连接；位移传感器和采集板连接；加速度传感器和恒流适配器连接；声发射传感器和前置放大器连接；前置放大器和前放供电分离信号器连接；采集板、恒流适配器、前放供电分离信号器分别与配线端子板连接；配线端子板与数据采集卡连接；数据采集卡与信号分析与显示装置连接。本发明专利技术可建立磨削过程中的相关状态特征参数与产品质量指标之间耦合关系以指导磨削加工工艺参数调整，提高质量监测、判断的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于对外圆磨床在磨削时的砂轮进给位移、磨床主电机功率、砂 轮振动量和磨削区声发射进行多参数采集、分析并得出砂轮进给位移、磨床主 电机功率、砂轮振动量和磨削区声发射信号与粗糙度、圆度、沟形误差等耦合 关系的质量监测装置及方法。
技术介绍
外圆磨削作为轴类零件精加工的关键工序，对保证其加工质量起着至关重 要的作用，因而倍受人们的关注。先进的数控外圆磨床大大减少了操作者的干 预程度，因而避免了许多的人因误差，稳定了加工质量。然而，由于磨削过程的质量影响极其复杂，不可避免地会受到待磨削工件 质量、砂轮与工装磨损、热变形、电磁干扰及磨床动态特性变异等诸多因素的 影响，难以始终保持加工的稳定性或质量的一致性。因而，对磨削过程状态参 数的监测研究，己成为人们关注的焦点，提出一些解决方案。现有技术提出了磨床进给位移与主电机功率的监测方案；另有针对磨削砂轮的振动、声发射等 信号的监测方案，这些方案都在一定程度上解决了磨削过程的状态监测问题， 但也都存在着一些局限性。如前者更多的是着眼于运动状态的监测，后者主要 着眼于动态信息的监测，另外后者仅仅通过对振动、声发射的监测来判断磨削 时砂轮的状态。而对磨削过程来说，需要多尺度、多参数、更全面的集成状态 监测及分析方法，以建立磨削过程中的多状态参数与磨削工件的多质量指标之 间的耦合关系，这是一个值得研究的问题。然而，目前市场上尚缺乏能够有效 解决这一问题的装置或辅助系统，这正是提出本项专利技术的重要背景。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够建立磨削过程中的多状态参数与磨削工件多 质量指标之间耦合关系的外圆磨削质量监测装置。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案该外圆磨削多参数集成质量 监测装置主要包括信号采集装置、滤波与放大器、配线端子板、数据采集卡和信号分析与显示装置；所述信号采集装置包括功率传感器、位移传感器、加速度传感器和声发射传感器；所述滤波与放大器包括采集板、恒流适配器、前置 放大器和前放供电分离信号器；所述功率传感器与配线端子板连接；所述位移4传感器和釆集板连接；所述加速度传感器和恒流适配器连接；所述声发射传感 器和前置放大器连接；所述前置放大器和前放供电分离信号器连接；所述采集 板、恒流适配器、前放供电分离信号器分别与配线端子板连接；所述配线端子 板与数据采集卡连接；所述数据采集卡与信号分析与显示装置连接。使用本专利技术监测装置进行外圆磨削多参数集成质量监测的方法主要包括如 下步骤(1) 由功率传感器、位移传感器、加速度传感器和声发射传感器对工件磨 削过程中的主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削区声发射信号分别进 行实时采集并输送到滤波与放大器；(2) 由滤波与放大器对所述主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削 区声发射信号分别进行滤波与放大处理，再通过配线端子板将处理后的上述信 号输入到数据采集卡；(3) 由数据采集卡对输入的主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削 区声发射信号进行模/数转换；(4) 由信号分析装置对数据采集卡输入的数字信号进行存储，并将数字信 号波形输出至显示装置上；(5) 由信号分析装置分别对主电机功率信号和砂轮振动信号进行时域分析 和频域分析，分别选取主电机功率信号和砂轮振动信号的时域方差和幅值谱作 为所述主电机功率信号和砂轮振动信号的特征值；(6) 由信号分析装置对磨削区声发射信号进行时域分析和频域分析，选取 磨削区声发射信号的时域均方根及幅值谱最大值作为该磨削区声发射信号的特 征值；(7) 由信号分析装置对砂轮进给位移信号进行时域分析和频域分析，选取 砂轮进给位移信号的时域均值和方差作为该砂轮进给位移信号的特征值；(8) 由信号分析装置将主电机功率信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信 号和砂轮进给位移信号的特征值分别输入到人工神经网络ANN，得到主电机功 率信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信号和砂轮进给位移信号的特征值与工 件的粗糙度、圆度、沟形误差等质量指标之间的对应耦合关系。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是本专利技术装置的传感器分别采 用线性位移差动变压器LVDT、互感器电流检测装置、ICP型压电式加速度传感 器、声发射传感器，砂轮进给量、磨床主电机功率、砂轮振动量、磨削区声发射信号传感器模拟信号经过调理放大处理后，经过配线端子板输入数据采集卡， 数据采集卡经过模/数转换，将转换后的数字信号存储至计算机中。数据采集卡 与PC机通过PCI接口可保持高速通信。本专利技术通过对磨削过程中的砂轮进给量、 磨床主电机功率、砂轮振动量、磨削区声发射信号分别进行实时采集、存储， 并对位移信号、功率信号、振动信号、声发射信号分别进行特征提取，利用人工神经网络ANN算法建立砂轮进给量、磨床主电机功率、砂轮振动量、磨削区 声发射信号与磨削工件质量指标之间的耦合关系，以指导磨削加工工艺参数调 整，扩大了磨削过程状态参数的监测范围，实现其运动状态与动力学状态的集 成监测，以提高其质量监测、判断的可靠性和准确性，减少产品质量缺陷数量 与返工率，降低产品的检验成本，提高产品的合格率和生产效率。 附图说明图l是本专利技术的总体结构框图2是砂轮进给位移模拟量采集板21的结构框图3是恒流源适配器22的内部结构框图4是配线端子板3的引脚定义图5是信号分析装置的程序流程图中1、信号采集装置，2、滤波与放大器，3、配线端子板，4、数据采 集卡，5、信号分析与显示装置，11、功率传感器，12、位移传感器，13、加速 度传感器，14、声发射传感器，21、采集板，22、恒流适配器，23、前置放大 器，24、前放供电分离信号器，3、配线端子板，4、数据采集卡，51、信号分 析装置，52、显示装置，221、 ICP (内置集成电路的压电传感器)型加速度传 感器，222、恒流源，223、指示灯，224、高通滤波器，225、放大器，226、低 通滤波器，227、放大器 具体实施例方式如图1所示，本专利技术外圆磨削多参数集成质量监测装置的结构主要包括以 下部分1)信号采集装置l:包括四组传感器，分别为位移传感器12，用于测量磨头径向进给位移的砂轮进给位移传感器，可采 用中原量仪生产的LVDT型差动变压式位移传感器DG09。该差动变压式位移传 感器的测量范围为士5mm，总行程llmm，前行程5.1~5.3mm，线性误差±0.5%， 重复性误差0.2pm，测力0.7 0.9N。位移传感器的输出端接入滤波与放大器2中的采集板21。功率传感器11为用于测量磨床主电机功率的主电机功率传感器，可采用绵阳维博电子的WBP312P71型三相有功功率隔离传感器，将功率传感器11接触 磨床主轴电机电网，功率传感器11可将其变换为标准的直流电压输出(VZ)。该 功率传感器ll的精度等级为0.5，输出标称值为0 5V，负载能力5mA，静态电 流S35mA，电压输入10OV 5O0V， 50Hz。功率传感器11的输出端接入配线 端子板3 。加速度传感器13，用于测量磨床在磨削过程中产生的振动，可采用扬州科 动电子有限责任公司生产的ICP型压电式加速度传感器KD1005L，该传感器的 电压灵敏度50mV,安装谐振频率28KHz，使用频率范围0.5 8KHz，最大横向 灵敏度比小于5，最大量程10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外圆磨削多参数集成质量监测装置，其特征在于包括信号采集装置（１）、滤波与放大器（２）、配线端子板（３）、数据采集卡（４）和信号分析与显示装置（５）；所述信号采集装置（１）包括功率传感器（１１）、位移传感器（１２）、加速度传感器（１３）和声发射传感器（１４）；所述滤波与放大器（２）包括采集板（２１）、恒流适配器（２２）、前置放大器（２３）和前放供电分离信号器（２４）；所述功率传感器（１１）与配线端子板（３）连接；所述位移传感器（１２）和采集板（２１）连接；所述加速度传感器（１３）和恒流适配器（２２）连接；所述声发射传感器（１４）和前置放大器（２３）连接；所述前置放大器（２３）和前放供电分离信号器（２４）连接；所述采集板（２１）、恒流适配器（２２）、前放供电分离信号器（２４）分别与配线端子板（３）连接；所述配线端子板（３）与数据采集卡（４）连接；所述数据采集卡（４）与信号分析与显示装置（５）连接。
【技术特征摘要】
1.一种外圆磨削多参数集成质量监测装置，其特征在于包括信号采集装置(1)、滤波与放大器(2)、配线端子板(3)、数据采集卡(4)和信号分析与显示装置(5)；所述信号采集装置(1)包括功率传感器(11)、位移传感器(12)、加速度传感器(13)和声发射传感器(14)；所述滤波与放大器(2)包括采集板(21)、恒流适配器(22)、前置放大器(23)和前放供电分离信号器(24)；所述功率传感器(11)与配线端子板(3)连接；所述位移传感器(12)和采集板(21)连接；所述加速度传感器(13)和恒流适配器(22)连接；所述声发射传感器(14)和前置放大器(23)连接；所述前置放大器(23)和前放供电分离信号器(24)连接；所述采集板(21)、恒流适配器(22)、前放供电分离信号器(24)分别与配线端子板(3)连接；所述配线端子板(3)与数据采集卡(4)连接；所述数据采集卡(4)与信号分析与显示装置(5)连接。2.使用权利要求1所述的监测装置进行外圆磨削多参数集成质量监测的方 法，其特征在于包括如下步骤(1) 由功率传感器(11)、位移传感器(12)、加速度传感器(13)和声发 射传感器(14)对工件磨削过程中的主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、 磨削区声发射信号分别进行实时采集并输送到滤波与放大器(2);(2) 由滤波与放...
【专利技术属性】
技术研发人员：余忠华，杨振生，郑乾，汪虹，
申请(专利权)人：浙江大学，宁波摩士集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。