[發明專利]用于磨床加工環境監測系統的數據采集與傳輸同步化方法

有效

• 申請號: 201210501191.0
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103056776A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 郭隱彪;張東旭;劉強;王振中;潘日
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B24B55/00
• 分類號: B24B55/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森;劉勇

技術領域

本發明屬于精密磨削加工技術領域，涉及一種用于磨床加工環境監測系統的數據采集與傳輸同步化方法。

背景技術

隨著光學、電子信息技術在社會各個領域中的普遍應用，以及航空航天、天文、國防等快速發展的需要，高精度光學元件的需求量不斷增大。（參考文獻：姜晨，郭隱彪，潘日，等.離軸楔形非球面平行磨削及補償技術研究[J].機械工程學報，2011，47(3)）由于超精密磨削加工材料去除率較低，因此能夠獲得高精度和高表面質量的光學元件，現在超精密磨削技術已成為不可缺少的關鍵技術。（參考文獻：陳東祥，田延嶺.超精密磨削加工表面形貌建模與仿真方法[J].機械工程學報，2010，46(13)：186-191.）精密磨床裝備的技術水平直接影響到光學元件的精度、表面質量、成品率和生產效率。

在精密磨削加工中，加工環境（振動、溫度和濕度等）對加工精度有較大影響，因此，對磨床裝備的內部、外部狀態等光學加工環境因素進行綜合監測的重要意義逐漸得到學術界共識，（參考文獻：Liang?S?Y，Hecker?R?L,Landers?R?G.Machining?process?monitoring?andcontrol:the-state-of-the-art[J].Journal?of?Manufacturing?Science?and?Engineering.2004,126(5):297-310.）成為改進加工質量、提高成品率、預防故障和評估設備磨損程度的有效技術途徑。

目精密磨床監測系統需要測量磨削加工中穩態、瞬態和動態變化的各種參數，由于實際測量中各前端信號采集電路的采樣周期不同，信號參數頻率變化范圍大，且時分制異步采集、通道并行同步采集、音頻視頻等各種采集方式同時存在，這些因素增加了監控系統信息融合的難度，導致測量誤差增大，系統可靠性下降。采用多傳感器數據融合技術是解決該問題的主要手段，（參考文獻：Rhee?I，Lee?J，Kim?J.Clock?synchronization?in?wireless?sensor?networks:an?overview[J].Sensors.2009,9:56-85.）但目前研究進展并不理想。首先，多傳感器數據融合領域的相關研究主要集中在同步數據融合，其前提是假定傳感器間具有相同或整數倍的采樣速率，并不適合精密磨床監測系統；有關異步多傳感器數據融和的研究相對較少，主要有最優異步融合算法，基于有理數倍采樣的融合估計算法，基于同步提升的融合估計算法，這些算法計算量大，工程實際應用的難度很大。

發明內容

本發明的目的在于克服精密磨床加工環境監測系統數據采集與傳輸頻率有細微差別導致系統可靠性下降的問題，提供一種用于磨床加工環境監測系統的數據采集與傳輸同步化方法。

本發明所述磨床加工環境監測系統，設有母板電路板、電源電路板、視頻采集與無線通訊電路板、傳感器信號采集電路板和子系統多功能接口電路板；母板電路板用于與各電路板之間的數據通訊；電源電路板用于為各電路板提供電源信號；視頻采集與無線通訊電路板用于接收視頻音頻信號和其他電路板傳送的數據，并將這些數據打包，然后通過無線網絡向外發送；傳感器信號采集電路板用于接收各個傳感器采集到的數據，并對原始數據進行數據融合處理，然后傳輸給視頻采集與無線通訊電路板；子系統多功能接口電路板用于與精密磨床數控系統進行通訊，并對獲取的原始數據進行數據融合處理，然后傳輸給視頻采集與無線通訊電路板。

本發明所述用于磨床加工環境監測系統的數據采集與傳輸同步化方法，包括以下步驟：

1）將監測系統的視頻采集與無線通訊電路板的采樣周期T作為監測系統的硬件同步信號，視頻采集與無線通訊電路板第k個采樣時刻對應的時間值為t_k，設定監測系統各個電路板采集數據的方式為等距采集，在母板電路板上安裝硬件定時器，分別測出各個電路板采集數據的時刻與同步信號之間的時間差值Δt_k；

2）通過Δt_k和監測系統的實際測量值即在（t_k-Δt_k）時刻的測量值采用基于線性外推理論的補償方法，計算出（t_k-Δt_k）時刻的數據變化率計算方程式（1）如下：