[發明專利]模態寬頻振動消除應力設備及方法

有效

• 申請號: 201310320254.7
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103397174A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 鄭軒
• 申請（專利權）人: 北京翔博科技有限責任公司
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C21D11/00
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 路遠

1.一種模態寬頻振動消除應力設備，包括帶動工件產生時效振動的振動源部分，和采集振動源工況信號、驅動振動源振動的控制電路部分，其特征在于：

所述振動源包括直線電機，通過直線電機的輸出軸帶動工件振動；

所述控制電路包括位置傳感器模塊、實時驅動控制模塊、集成顯示處理模塊，位置傳感器模塊用于采集振動源的時域工況信號；實時驅動控制模塊用于接收所述時域工況信號，實施完成模態分析和振動數據計算，將相應計算結果的頻域振動數據轉換為驅動信號輸出至振動源的直線電機的控制電路；集成顯示處理模塊用于提供系統間的數據通信端口和人機交互界面。

2.根據權利要求1所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述振動源還包括底座（1）、工件夾緊裝置（3）和導軌（4），所述直線電機（2）固定安裝在底座（1）上，所述工件夾緊裝置（3）通過導軌（4）安裝在底座（1）上，所述直線電機（2）的輸出軸固定連接在工件夾緊裝置（3）上，所述直線電機（2）的輸出軸的軸線與導軌（4）平行。

3.根據權利要求2所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述導軌（4）為直線導軌，導軌（4）的固定元件固定安裝在底座（1）上，導軌（4）的移動元件與工件夾緊裝置（3）固定連接。

4.根據權利要求3所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述底座（1）上固定安裝有回復裝置，所述工件夾緊裝置（3）與回復裝置連接，所述回復裝置用于提供回復力，平衡消除導軌（4）的非線性摩擦力。

5.根據權利要求4所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述工件夾緊裝置（3）包括工作臺和夾持定位裝置，工作臺用于固定夾持定位裝置，夾持定位裝置用于工件在工作臺上的定位，將完成定位的工件緊固在工作臺上。

6.根據權利要求1至5任一所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述位置傳感器模塊（100）包括光柵尺位移傳感器（110）和激光位移傳感器（120），

光柵尺位移傳感器（110），用于采集模態寬頻振動消除應力設備的寬頻激振器（50）的直線電機工況時的位移信號；

激光位移傳感器（120），用于采集模態寬頻振動消除應力設備的寬頻激振器（50）的直線電機工況時夾緊裝置固定的工件的位移信號。

7.根據權利要求6所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述實時驅動控制模塊（200）包括數字信號處理器（210）和可編程門陣列（220），數字信號處理器（210）和可編程門陣列（220）間通過數據總線連接；

數字信號處理器（210），用于完成模態分析實時計算過程，生成振動數據傳送至可編程門陣列（220）；接收可編程門陣列（220）傳送的寬頻激振器（50）的工況數據，完成對寬頻激振器（50）的實時控制；

可編程門陣列（220），用于將生成的寬頻激振器（50）的驅動數據轉換為寬頻激振器（50）直線電機的驅動信號，將寬頻激振器（50）的工況信號轉換為工況數據，將驅動數據和工況數據按相應通信協議封裝，發送相應通信端口。

8.根據權利要求7所述的模態寬頻振動消除應力設備，其特征在于：所述集成顯示處理模塊（300）包括嵌入式處理器（310），用于將寬頻激振器（50）的工況參數與不同系統進行數據交換，生成人機交互數據。

9.根據權利要求1至8任一所述的模態寬頻振動消除應力設備進行時效振動的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

初始化控制電路，通過集成顯示處理模塊（300）的人機交互界面輸入針對工件的初始化數據，調整時效處理模型工作參數，通過嵌入式處理器（310）形成控制數據；

實時驅動控制模塊（200）中的數字信號處理器（210）接收控制數據進行振動數據計算生成驅動數據，可編程門陣列（220）將驅動數據轉換為驅動信號輸出，模態寬頻振動消除應力設備的寬頻激振器（50）進行相應振動；

光柵尺位移傳感器（110）采集振動過程中直線電機工況時的位移信號，激光位移傳感器（120）采集模態寬頻振動消除應力設備（50）的直線電機工況時夾緊裝置固定的工件的位移信號，實時驅動控制模塊（200）通過可編程門陣列（220）實時接收位移信號，傳送至數字信號處理器（210）修正振動數據計算生成過程。

10.利用權利要求1至8任一所述的模態寬頻振動消除應力設備控制電路進行信號處理的方法，其特征在于包括以下步驟：

初始化控制電路及直線電機；

控制電路通過傳感器檢測直線電機和工件的時域信號；

控制電路發送第一掃頻信號控制直線電機輸出軸往復運動，同時采集工件的時域信號；

控制電路將采集的時域信號轉換為頻域的模態參數，由上位機進行模態分析；

控制電路根據上位機形成的頻率數據，形成第二掃頻信號，控制直線電機完成振動時效處理。