[發明專利]一種自動化雙頭氣動鉆控制系統

有效

• 申請號: 201610890485.5
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN106346039B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 高明忠;張茹;劉強;汪文勇;陳海亮;李安強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B23B39/24
• 分類號: B23B39/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

1.一種自動化雙頭氣動鉆控制系統，其特征在于，所述自動化雙頭氣動鉆控制系統包括：變頻器、IO接線板、數控系統、脈沖命令、伺服驅動器、動力配線、編碼器配線、伺服馬達、氣缸傳動和雙頭氣動鉆；

所述變頻器與IO接線板電性連接；所述IO接線板與數控系統電性連接；所述數控系統通過脈沖命令與伺服驅動器電性連接；所述伺服驅動器的一端通過動力配線與伺服馬達電性連接；所述伺服驅動器的另一端通過編碼器配線與伺服馬達電性連接；所述伺服馬達通過氣缸傳動與雙頭氣動鉆連接；

所述數控系統內設置有脈沖命令發生器；所述數控系統采用A2P數控系統，并且設置有A2P-1單軸控制器；

所述自動化雙頭氣動鉆控制系統的控制方法包括以下步驟：

步驟一、在自動化雙頭氣動鉆夾具上設定定位點，把矢狀軸通過定位點的水平線設定為x軸；把冠狀軸通過定位點的水平線設定為z軸；把垂直軸通過定位點且與水平線互相垂直的垂線設定為y軸；通過對卷積數據進行反投影后與進行歸一化處理后的加權因子做乘積處理，具體包括：

步驟二、通過下式獲得歸一化的加權因子W_Norm(θ，dq)：

其中，θ為當前CT球管的角度；

q為檢測器的排數編號，從0到h-1，h為檢測器的排數；

Ext_ratio為擴展檢測器的比例；

步驟三、在定位點設置十字標記，十字標記與x軸、z軸平行，十字標記的中心點和x軸、z軸的交點均與X射線中心點相吻合，移動紅外定位器使紅外射線中心點通過定位點；

步驟四、通過加速度傳感器測量獲取自動化雙頭氣動鉆夾具相對于坐標系的三維加速度，通過傾角傳感器測量獲取所述坐標系的坐標軸與重力加速度方向的夾角，所述坐標系為以自動化雙頭氣動鉆夾具的十字標記為原點的動態坐標系，所述坐標系的原點和其坐標軸的方向隨自動化雙頭氣動鉆夾具的運動而變化；

步驟五、獲取待檢測的自動化雙頭氣動鉆夾具振動信號，對所述振動信號進行濾波處理，對濾波后的振動信號進行傅里葉變換，得到所述振動信號的頻域圖像；

步驟六、對該頻域圖像進行校正獲得校正數據，對校正數據進行除噪處理獲得除噪數據，對除噪數據進行重排獲得重排數據，對重排數據進行卷積獲得卷積數據，對卷積數據進行反投影處理獲得視野圖像，根據視野圖像獲得誤差圖像；

步驟七、獲取經步驟五處理后的頻域圖像中振動有效頻段內的最大能量值和次大能量值；

步驟八、計算自動化雙頭氣動鉆夾具從靜止開始，到某一時刻的初始速度，獲取自動化雙頭氣動鉆夾具的初始速度；根據自動化雙頭氣動鉆夾具相對于坐標系的三維加速度和坐標系的坐標軸與重力加速度方向的夾角，以及自動化雙頭氣動鉆夾具物體的初始速度，確定自動化雙頭氣動鉆夾具在z軸與重力加速度方向反向平行的水平坐標系中的位移；對自動化雙頭氣動鉆相對于坐標系的三維加速度和所述坐標系的坐標軸與重力加速度方向的夾角每隔一個采樣時間間隔采樣一次；并且，確定自動化雙頭氣動鉆在水平坐標系中的位移的方法為：根據每個采樣時間間隔開始時采樣得到的自動化雙頭氣動鉆相對于坐標系的三維加速度和所述坐標系的坐標軸與重力加速度方向的夾角，以及所述自動化雙頭氣動鉆的初始速度，確定所述自動化雙頭氣動鉆在所述采樣時間間隔結束后在水平坐標系中的位移；

步驟九、加載同一條件下的若干位移序列，選取其中一個序列作為觀察序列，其余序列作為定位序列；

步驟十、根據所述定位序列對應的位置信息構建三維視圖，獲取所述觀察序列與所述定位序列的相對位置關系，在三維空間定位所述觀察序列，確定自動化雙頭氣動鉆夾具的三維位置。