[發(fā)明專(zhuān)利]基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810201974.0
• 申請(qǐng)日: 2008-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101396807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳榮蓮;汪地;王琦;胡志宏;王秀榮;程維明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B24B49/12
• 分類(lèi)號(hào): B24B49/12;B24B49/14;B24B19/12
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)電工程領(lǐng)域中的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法，特別是一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

磨削過(guò)程對(duì)于去除的單位體積材料有極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量集中在磨削區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度升高，磨削溫度的升高對(duì)凸輪加工表面質(zhì)量有極大的影響。而凸輪是內(nèi)燃機(jī)主要的部件之一，其加工質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，數(shù)控方法磨削凸輪時(shí)，磨削區(qū)的溫度是影響凸輪加工表面質(zhì)量的主要因素。目前通常都是采用經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，往往在速度和效果方面很難得到折中；或者是進(jìn)行有限元計(jì)算及計(jì)算機(jī)模擬的方法來(lái)獲得加工的溫度場(chǎng)，再將此結(jié)果反映到加工的工藝當(dāng)中。對(duì)于凸輪這樣的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，砂輪的加工過(guò)程更為復(fù)雜，通過(guò)這種開(kāi)環(huán)的控制很難達(dá)到預(yù)定的要求。

因而需要開(kāi)發(fā)一種新型的凸輪磨削控制系統(tǒng)，以被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)為輸入變量，通過(guò)模糊控制算法來(lái)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服目前凸輪在磨床上加工時(shí)其加工表面的溫度難以控制的局限性，提供一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法，能有效地實(shí)時(shí)拍攝到凸輪加工表面溫度場(chǎng)，以被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)為輸入變量，通過(guò)模糊控制算法來(lái)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)，包括被加工凸輪、砂輪支架、PC機(jī)、控制單元、伺服電機(jī)、滾珠絲杠、直線電機(jī)、主軸單元及砂輪，其特征在于有一個(gè)紅外熱像儀通過(guò)連桿固連在所述砂輪支架上，所述紅外熱像儀的攝像頭對(duì)準(zhǔn)砂輪加工表面。而其輸出口通過(guò)1394接口和PC機(jī)連接，PC機(jī)通過(guò)控制單元連接砂輪主軸單元和伺服電機(jī)，以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)；紅外熱像儀實(shí)時(shí)拍攝到的凸輪加工表面溫度場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)輸?shù)絇C機(jī)。

一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，采用上述的系統(tǒng)實(shí)行控制，其特征在于以紅外熱像儀測(cè)得的砂輪被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)為輸入變量，通過(guò)PC機(jī)進(jìn)行模糊控制算法來(lái)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)步：

(1)簡(jiǎn)便精確的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤磨削過(guò)程的溫度場(chǎng)變化，不影響凸輪在數(shù)控磨床上的加工，保證加工中凸輪表面的瞬時(shí)溫度不會(huì)過(guò)高而影響其表面質(zhì)量。

(2)紅外熱像儀能實(shí)時(shí)拍攝凸輪加工表面溫度場(chǎng)，以及顯示溫度場(chǎng)的最高溫度。

(3)以紅外熱像儀、PC機(jī)、控制單元、以及砂輪主軸單元和伺服電機(jī)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制凸輪的磨削工藝。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中凸輪、砂輪和紅外熱像儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本發(fā)明中凸輪磨削控制系統(tǒng)的控制原理框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是：參見(jiàn)圖1-3，本基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)，包括被加工凸輪1、紅外熱像儀2、砂輪支架4、1394數(shù)據(jù)接口5、PC機(jī)6、控制單元7、伺服電機(jī)8、滾珠絲杠9、直線電機(jī)10、主軸單元11、砂輪12、連桿3、頭架14、尾架15、頭架電動(dòng)機(jī)13等部件。頭架14和尾架15夾緊被加工凸輪1，使凸輪1在頭架電動(dòng)機(jī)13的作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。砂輪12固定連接在砂輪支架4上，在直線電機(jī)10、滾珠絲杠11和伺服電機(jī)8的作用下做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸單元11使砂輪12同時(shí)做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿3把紅外熱像儀2和砂輪支架4固連起來(lái)，使紅外熱像儀2隨著砂輪12一起做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，保證紅外熱像儀2的鏡頭始終對(duì)準(zhǔn)砂輪12和凸輪1的磨削線。然后用1394高速數(shù)據(jù)線5把紅外熱像儀2和PC機(jī)6連接起來(lái)，并連接控制單元7、以及砂輪主軸單元11和伺服電機(jī)8，以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，采用上述的系統(tǒng)實(shí)行控制，通過(guò)模糊控制算法來(lái)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元11的轉(zhuǎn)速和砂輪12的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。