[發明專利]柔性工裝狀態在線控制方法、在線檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201810803397.6
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN109048495B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 楊吟飛;李亮;周冬生;郝秀清;趙國龍;陳妮;李曉月;樊龍欣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23Q17/12
• 分類號: B23Q17/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

1.一種柔性工裝在線檢測裝置，其特征在于：所述在線檢測裝置包括若干檢測模塊，所述檢測模塊安裝于工裝與工件之間，其通過內置的機械共振結構采集所在位置處的振動信號，所述機械共振結構包括彈性結構與壓電陶瓷，內置無線編碼發射模塊將振動信號進行編碼，并發射出去；所述在線檢測裝置還包括無線編碼接收模塊和數據分析與控制模塊，所述無線編碼接收模塊接收編碼信號并傳遞至數據分析與控制模塊，所述數據分析與控制模塊根據接收的編碼信號對工裝狀態進行分析并控制工裝執行相應的行動；

所述檢測模塊是由機械共振結構、壓電轉換模塊、無線編碼發射模塊構成，并且所述的檢測模塊是由上述部分封裝成為一個整體，其安裝于柔性工裝的多個卡爪上；所述壓電轉換模塊中包含壓電陶瓷，切削加工過程中切削沖擊載荷由工件傳遞至卡爪引發機械共振結構振動，驅動壓電陶瓷產生電壓信號，進一步通過無線編碼發射模塊發射出編碼信號；

所述的機械共振結構還包括上殼體、絕緣體以及下殼體，無線編碼發射模塊與所述機械共振結構串聯；所述彈性結構包括第一彈簧、第二彈簧與第三彈簧，第二彈簧、第三彈簧的彈性系數相等，其中，第一彈簧連接在壓電陶瓷一面的中間位置以及上殼體之間，第二彈簧、第三彈簧位于壓電陶瓷另一面的兩端，且分別連接到下殼體上；通過調節三只彈簧的彈性系數和所述絕緣體的質量，或者通過單獨調節所述壓電陶瓷質量來設置機械共振結構的共振頻率；所述壓電陶瓷均為d33方向極化的壓電薄膜。

2.根據權利要求1所述的一種柔性工裝在線檢測裝置，其特征在于：所述的檢測模塊與工裝之間采用膠粘或焊接的方式連接。

3.根據權利要求1所述的一種柔性工裝在線檢測裝置的在線控制方法，其特征在于：

當所述數據分析與控制模塊綜合分析出所有的檢測模塊均未產生振動，控制模塊發出“機床未進行加工”的信號；

當所述數據分析與控制模塊分析所有檢測模塊均未發生顫振，但都發生振動時，控制模塊發出“加工狀態良好”的信號，并且通過數據分析與控制模塊綜合分析所接收編碼信號，判斷出檢測模塊的振動狀態變化過程以進行相應工裝移動，實現“卡爪避讓”和 “卡爪重夾”功能；

當所述數據分析與控制模塊分析出檢測模塊部分發生顫振、部分發生振動或者全部發生顫振時，控制模塊發出“機床停機”的警報信號，并通過所述數據分析與控制模塊控制機床停機。

4.根據權利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述編碼信號的格式為“頻率編碼+幅值編碼+頻率變化編碼+地址編碼”，所述編碼信號具體為“000000+地址N”表示標號為N的檢測模塊未產生振動，所述的頻率編碼為“01”表示該檢測模塊未產生振動；所述的頻率編碼為“10”表示該檢測模塊產生振動但未發生顫振；所述的頻率編碼為“11”表示該檢測模塊發生顫振，所述的幅值編碼為“01”表示該檢測模塊未產生振動；所述的幅值編碼為“10”表示該檢測模塊產生振動但未發生顫振；所述的幅值編碼為“11”表示該檢測模塊發生顫振，所述的頻率變化編碼為“00”表示檢測模塊附近產生頻率幾乎不變化的振動；所述的頻率變化編碼為“01”表示檢測模塊附近產生頻率由低到高的振動；所述的頻率變化編碼為“10”表示檢測模塊附近產生頻率由高到低的振動，當編碼組合為“0101+地址N”、“0110+地址N”表示標號為N檢測模塊未產生振動；當編碼組合為“1001+地址N”、“1010+地址N”、“1011+地址N”表示標號為N檢測模塊產生振動但未發生顫振；當編碼組合為“1110+地址N”、“1111+地址N”表示標號為N檢測模塊發生顫振，當編碼組合為“100100+地址N”、“101000+地址N”、“101100+地址N”表示標號為N檢測模塊附近產生頻率幾乎不變的振動；當編碼組合為“100101+地址N”、“101001+地址N”、“101101+地址N”表示標號為N檢測模塊附近產生振動的劇烈程度從低到高；當編碼組合為“100110+地址N”、“101010+地址N”、“101110+地址N”表示標號為N檢測模塊附近產生振動的劇烈程度從高到低。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于：工裝狀態處于“加工狀態良好”下，所述數據分析與控制模塊分析出振動的劇烈程度從低到高時，控制模塊發出指令并控制相應工裝移動，實現“卡爪避讓”功能；所述數據分析與控制模塊分析出振動的劇烈程度由高到低時，控制模塊發出指令并控制相應工裝移動，實現“卡爪重夾”功能。