面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统，包括传感器组，与传感器组连接的数据采集模块，与数据采集模块连接的分析处理模块，和模糊控制模块；一个参数序列构成所述的参数矩阵中的一行数据；以泵的流量作为模糊控制模块的被控变量，以当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵的匹配程度值和变换率作为模糊控制模块的输入值；所述的匹配程度值和变换率通过传输模块输入显示模块中，所述的数据采集模块通过所述的传输模块与所述的显示模块连接，所述的传感器组获取的实际信号显示于所述的显示模块。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密模具抛光领域，主要是一种面向固-液两相软性磨粒流精密模具抛光设备的测控系统。
技术介绍
随着人们现代化生活要求的提升以及国际化商品市场的激烈竞争，我国模具工业无论在设计能力上，数量上，还是在制造质量上都有了较大突破，但是，如日化用品和饮料包装器，IT行业产品，更有光学镜片，相机镜头，镭射唱片等都对模具表面粗糙度提出了极高要求。目前模具的成型工艺，采用铣削、电火花、线切割、电铸等方法。但是，加工出来的模具表面粗糙度Ra值为10 μ m,采用高水平的电加工机床表面粗糙度Ra值为0. 8-1. 6 μ m, 但它的机床设备昂贵并且加工时间较长。在模具设计，制造，粗加工打精加工及最后的抛光过程中，由于模具的表面粗糙度与模具的使用寿命，制品的外观以及是否便于脱模关系密切，因此作为最后一道加工工序——抛光，正变得越来越重要，解决这类表面以及相似的表面的抛光具有重要意义。现有方法一般都利用工具接触或者靠近工件表面进行加工，如电解光整加工需使用工具电极，研磨抛光需使用研磨具和抛光工具。但是，当需要对精密模具中的沟、槽、孔、 棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行光整加工时，由于这类被加工表面过于细微，加之部分模具表面存在有直角转角等难以加工的区域，所以上述有工具加工方法难以对其进行全方位光整加工。为了突破对精密模具中的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行光整加工的瓶颈。国内外专家提出了流体加工技术，由于流体的流动特性，可以使流体与加工表面形成 “无缝”接触，因此流体加工技术在一些特定的加工场合有着不可比拟的优势。利用带有磨削作用的固体颗粒与粘性液体混合构成磨粒流进行加工是近几年新兴的加工方法。其中固-液两相软性磨粒流精密加工技术是利用处于湍流状态的磨粒流对模具的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行微力微量的磨削作用。目前关于基于软性磨粒流的抛光主要集中在基础理论研究尤其在对湍流进行精密加工机理的分析。目前两相流参数检测与应用领域中，根据流型图和流型转换判据虽然可以确定流型，但是在实际工程中最有效的方法还是利用某种仪表直接测量管道内两相流的实际流态。流态的检测方法，根据工作原理可分为二类①直接测量法，根据两相流的流动形式， 直接确定流态，如目测法，高速摄像法，射线衰减法和接触探头法等。②间接测量法，通过对反应两相流波动特性的信号进行统计分析，确定流态。常用的统计分析方法有概率密度函数(PDF)和功率谱密度函数(PSD)，常测量的反应两相流波动特性的信号由静压力，空隙率寸。所述两相流检测方法具有较大的局限性，难以满足实际工程需要；首先，直接测量法中的目测法，在固-液两相软性磨粒流进行高精密加工中，无法通过目测进行检测流态，同时，由于高速摄像法，射线衰减法和接触探头法等方法中的仪器十分昂贵，使用成本太高，难以普及工程应用；其次，在间接测量法中，由于固-液两相软性磨粒流精密加工的微小流道，以及湍流的突出特点是表现其流速，压力等动力特征做紊乱的，无序的脉动，无法用简单的空间和时间函数对湍流进行完整的分析，因此，很难使用测量反应两相流波动特性的信号的静压力，空隙率等这些参数。在固-液两相软性磨粒流精密模具抛光研究领域，目前探究具有约束模块的流道内磨粒流流动状态与抛光的相关性，主要还在于理论分析与数值仿真计算上。因具有约束模块的流道内的固-液两相软性磨粒流流动的动态特性非常复杂，研究它的运动规律比较困难，不仅需要理论的推导，同时也需要实验的证明和辅助。
技术实现思路
为克服现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种可准确检测固-液两相软性磨粒流流态，造价低、成本低的面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统。面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统，包括安装于磨粒流流道上的获取当前时刻的磨粒流流动状态参数的传感器组，与传感器组连接的数据采集模块，与数据采集模块连接、将每个传感器获取的流动状态参数转换为参数序列、并用所有的参数序列构成参数矩阵的分析处理模块，和将当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵比较、通过控制流道上的泵的流量使磨粒流的流动状态保持稳定的模糊控制模块；一个参数序列构成所述的参数矩阵中的一行数据；以泵的流量作为模糊控制模块的被控变量，以当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵的匹配程度值和变换率作为模糊控制模块的输入值；所述的匹配程度值和变换率通过传输模块输入显示模块中，所述的数据采集模块通过所述的传输模块与所述的显示模块连接，所述的传感器组获取的实际信号显示于所述的显示模块。进一步，所述的传感器组包括安装于流道、获取流道的实际振动信号的振动传感器，安装于流道底部、获取磨粒流流过时产生的实际压力信号的压力传感器，获取磨粒流实际温度信号的温度传感器，获取磨粒流当前的实际流速信号的流速传感器，获取流道内磨粒流的实际流量信号的流量传感器。进一步，所述的传感器组与数据采集模块之间设有将各传感器获取的信号转换为单片机能处理的信号的调理模块和将调理模块输出的信号转换为数字信号的A/D转换器。进一步，所述的数据采集模块包括滤除信号中的干扰噪声、形成纯净信号的数字滤波单元，将纯净信号做标度变换、形成正确比例信号的标度变换单元和补偿正确比例信号的温度漂移的修正补偿单元；对于压力信号与振动信号采用数字低通滤波Y(k) = (l-a)Y(k-l)+aX(k)其中，a是一个小于1的常数a = T/(T+RC)，T是采样周期，RC为时间常数；对于温度信号采用一阶滞后滤波，Y(k) = (I-Q) Y(K-I)+QX(K)其中，滤波系数Q = Τ/(Τ+ τ ) ；T为采样周期，τ为数字滤波器的时间常数；对于流量信号采用滑动平均滤波法，Y(K) = Q1X(K) +Q2X(K-I)+Q3X(Κ-2)；其中 0^ + = 1，且 Gl1 > Gl2 > 仏。进一步，所述的分析处理模块为对来自数据采集模块的信号进行多尺度细化、形成参数序列的小波包分析单元。或者，所述的分析处理模块为通过基-2时间抽取快速傅里叶变换算法将参数信号转换为参数序列的快速傅里叶变换分析单元。本专利技术的技术构思是通过在磨粒流流道上设置传感器组来获取流道内的流动条件参数，经分析处理模块将参数转换为参数序列、形成参数矩阵，以当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵的匹配程度值和变换率作为模糊控制模块的输入值，以泵的流量作为模糊控制模块的被控变量，利用模糊控制算法使磨粒流处于稳定的流动状态。只需获取不同流动条件下磨粒流的状态参数，即可模拟磨粒流的运动规律。压力传感器、振动传感器、流量传感器、流速传感器、温度传感器的输出信号，经过各自信号调理电路后进入具有多路通道A/D转换器的前端微控制器。在基于有限状态机自动机理论的应用软件架构中，根据实验人员与集成数据采集模块与信号分析与处理模块装置的交互情况，切换并控制不同数据采集通道的开通或关断以此选择不同的测量信号变量，之后通过软件配置选择不同数字信号处理算法来处理数据。在基于有限状态机自动机理论的应用软件架构中针对采集不同的传感器的信号，调用不同的数字滤波程序、采样数据的标度变换程序、温度补偿及引入修正量校正系统误差程序进行数据的预处理。调理电路主要在考虑放大器的精度(失调及温漂)、速度、幅度(工作电压范本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．面向固－液两相软性磨粒流精密加工的测控系统，其特征在于：包括安装于磨粒流流道上的获取当前时刻的磨粒流流动状态参数的传感器组，与传感器组连接的数据采集模块，与数据采集模块连接、将每个传感器获取的流动状态参数转换为参数序列、并用所有的参数序列构成参数矩阵的分析处理模块，和将当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵比较、通过泵的输出流量控制流道上的磨粒流的流动状态保持稳定的模糊控制模块；一个参数序列构成所述的参数矩阵中的一行数据；以泵的流量作为模糊控制模块的被控变量，以当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵的匹配程度值及其变换率作为模糊控制模块的输入值；所述的匹配程度值及其变换率通过传输模块输入显示模块中，所述的数据采集模块通过所述的传输模块与所述的显示模块连接，所述的传感器组获取的实际信号显示于所述的显示模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：计时鸣，兰信鸿，谭大鹏，李琛，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86
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