[發明專利]一種面向無心內圓磨床的在線防碰撞監控裝置

有效

• 申請號: 201110403886.0
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103128661A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 余忠華;謝超;汪虹;李罡
• 申請（專利權）人: 浙江大學;摩士集團股份有限公司
• 主分類號: B24B49/00
• 分類號: B24B49/00;B24B5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種面向無心內圓磨床的在線防碰撞監控裝置。

背景技術

在現代磨削加工中，自動化系統可以按照設定自動完成進刀和加工過程，這樣可以減少外界干預，消除人因誤差，提高精加工產品的質量。但是由于缺少在線監測系統，砂輪進給時有可能與工件發生碰撞，這樣不僅產生了不合格品，還會損傷砂輪或機器，進而造成生產的中斷。特別是在微型軸承高速磨削加工中，由于軸承孔徑比較小，砂輪與軸承的相對定位要求更加高；而且在砂輪高速旋轉中，一旦發生碰撞，對系統的損壞將會非常嚴重。因此，需要一種面向無心內圓磨床的在線防碰撞監控裝置，在砂輪和工件發生意外接觸時，及時監測到這種接觸信號，并判斷是否為碰撞，若是碰撞則及時控制砂輪回跳，阻止惡性碰撞的發生，同時該監控裝置必須要有很低的誤判率，以減少不必要的損失。

聲發射(AE，Acoustic?Emission)檢測技術是一種靈敏度高、頻響范圍廣、信息量大的動態無損檢測技術，并具有實時、在線和整體檢測的特點。利用材料斷裂或碰磨時發生的AE信號的特征參數及其變化可以判斷斷裂或碰磨的產生及強度?；谶@一原理的AE檢測技術在石化、電力、航空、冶金、交通、機械等領域都有廣泛的技術研究和應用。但是由于AE源的多樣性和噪聲干擾的復雜性，AE的特征識別和提取是一個比較難解決的問題。

在現有技術中，CN88103673.0發明專利提出了一種產品的聲發射檢測裝置，其利用脈沖發生器和時間窗測量部件獲取聲發射信號；CN?91233425.8實用新型專利提出了一種聲發射磨削接觸檢測裝置，其利用峰值檢測判斷碰撞發生的方法；這些方法的信號處理過程過于簡單，其準確性難以滿足高速磨削加工的需要。而CN200780019078.6發明專利提出了一種針對損壞檢測的裝置和方法，并不能適用于碰撞檢測；其它基于聲發射傳感器的碰撞監測裝置有些僅僅通過波峰、幅值作為判斷標準來判斷碰撞，其準確性和可靠性較低，特別是在強噪聲環境下，很容易發生誤判，造成時間損失；而有些并沒有提出具體的判斷碰撞的算法，可操作性和實用性無法令人滿意；還有些針對其他種類的加工方式，對于微型軸承套圈的高速無心內圓磨削有一定的局限性。

因此，有必要提出這樣一種面向無心內圓磨床的在線防碰撞監控裝置，它能夠通過對AE信號和加工狀態的監測和分析判斷出是否會發生碰撞，防止惡性碰撞的發生，并把誤判率降到最低程度；而且，該監控裝置能夠應用于微型軸承套圈的高速磨削中，并具有較高的實時性和準確性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向無心內圓磨床的，特別是在微型軸承的高速磨削加工中，能夠準確有效地監測和防止砂輪與工件碰撞的，基于聲發射的在線防碰撞監控裝置。

為了達到上述目的，本發明所述的面向無心內圓磨床的在線防碰撞監控裝置包括如下幾個部分：在無心內圓磨床的工件支承上安裝一個聲發射(AE)傳感器(1)，其輸出信號線與前置放大器(2)連接；前置放大器(2)與濾波器(3)連接；濾波器(3)與A/D轉換器(4)連接；A/D轉換器(4)與DSP(5)連接；DSP(5)與PLC(6)連接；DSP(5)與PC上位機(8)連接；PLC(6)分別與顯示報警系統(7)、PC上位機(8)和伺服驅動系統(9)連接；其中顯示報警系統(7)包括觸摸顯示屏、報警燈和蜂鳴器。

所述聲發射傳感器安裝在微型軸承套圈高速磨床的工件臺的工件支承上，面向磨削區，可以接收砂輪與工件接觸時產生的聲發射信號以及其它構件或液體之間碰撞、摩擦等產生的噪聲和干擾信號。其一般輸入頻率為100KHz-400KHz。

所述前置放大器(簡稱前放)為聲發射檢測系統的一個重要部件，其主要作用為提高信噪比，保證高增益和低噪聲。由于在微型高速磨削系統中，聲發射檢測通常在較強的機械噪聲(頻帶通常低于50KHz)、液體噪聲(頻帶通常100KHz-1MHz)和電氣噪聲的環境中進行，還要求前置放大器具有一定的強抗干擾能力和抑制噪聲的能力。前放是模擬電路，輸入為聲發射傳感器輸出的電壓信號，輸出為放大后的模擬信號。

所述濾波器為適合砂輪與工件接觸的聲發射信號采集的帶通濾波器，可以將信號中的各種頻率幅度的混雜噪聲信號最大程度的剔除，提取監測所需要的某頻帶信號。

所述A/D轉換器是將輸入的模擬信號轉換為輸出的數字信號的裝置，其輸出的數字信號可以輸入DSP進行信號處理。