【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及划片机振动测量及控制，具体为龙门式划片机的振动优化结构及振动反馈控制系统。
技术介绍
1、划片机是综合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备。主要用于硅集成电路，发光二极管，铌酸锂，压电陶瓷，砷化镓，蓝宝石，氧化铝，氧化铁，石英，玻璃，陶瓷，太阳能电池片等材料的划切加工。其中砂轮划片机国内也称为精密砂轮切割机。
2、而在传统划片机加工的过程中产生的振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面质量，低频振动时会产生波度；振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速砂轮的磨损；振动使夹具连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致划片机丧失精度，因此需要划片机精密加工的过程中需要实时完成振动的反馈以及振动的控制，目前现有技术对于振动数据的采集使用传感器，主轴、移动面的x、y以及z轴、机身以及加工面均存在传感器，而在传感器传输数据进行处理的过程中，难以进行整合，而不能与加工组件进行实时控制调节，并且因为现有技术现常采用ncs安装结构控制主轴刀片高度，因此难以根据振动大小实时配合主轴控制。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了龙门式划片机的振动优化结构及振动反馈控制系统，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：龙门式划片机的振动反馈控制系统，包括振动检测模块、振动信号处理模块、振动分析模块、振动控制决策生成模块，所述振动检测模块由设置于划片机主轴
3、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述振动检测模块由设置于主轴、机身以及加工面的传感器完成振动信号获得，其振动信号通过传感器转换成可输出的输出信号，其输出信号由信号调整单元完成信号放大，并抑制输出信号内干扰的高频信号，所得二次处理振动信号由数据采集卡收集并传输至振动信号处理模块，其中信号调整单元通过电路设计将首次接收的振动信号放大，且与数据采集卡中模拟转换器a/d相匹配，并将振动信号频带压缩以降低采样频率，避免信号产生混叠，从而达到抑制干扰的高频信号的目的。
4、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述识别单元基于数据融合技术完成二次处理振动信号的融合处理和预保存，获取具备多个振动源的能量波形，所述识别单元对相关系数波形进行幅值、频率和相位的特征分析，特征分析值输入至mlfnn网络进行参数训练，并根据参数训练结果识别融合处理信号传递的多种当前振动源类型，其中基于时频变换特征mlfnn网络识别算法目前较为成熟，具体为振动信号求自相关系数，自相关是以信号能量高的部分作为自相关模板，把自相关系数进行小波分解并求指定层小波的能量占比，把能量占比作为一个优化的mlfnn的输入进行训练，不再赘述；
5、而二次处理振动信号的融合处理不同于现有技术的是，目前的振动源确定以及振动信号的处理往往将单个传感器传递的振动信号数据单独处理，难以实现划片机共振的整合和缩短信号数据处理时间，因此：
6、设置n个传感器所检测的振动信号，，...，进行整体相关计算，以此实现多组振动信号的整合，有下式：
7、，其中n为振动信号总的数据个数，m=0,1，...，k为振动信号作整体相关计算的时间坐标移动值，单个振动信号的能量公式为：，其中为每个信号在整体整合时经过计算后所得到的信号能量，综上述两个公式可知总数为i个传感器信号的总能量为：，即第i个传感器所测得的信号依次与其他传感器所测得的信号进行累加得到的信号能量之和，便于后续识别单元对多个振动源的相关系数波形进行整体的识别，基于整体上识别单个振动源，大幅缩短和简略了识别时间的和识别过程。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述控制单元和监测单元根据识别单元所得识别结果基于visual basic上进行显示、绘图以及状态报警，其报警界限设置警戒阈值，其整合后的波形在超越警戒阈值时所述监测单元根据识别单元的判断结果，通过控制单元接通对应区域的报警灯，其中将振动信号数据以图形方式显示在visual basic图形显示区的图片框中。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述振动模型根据主轴、机身以及加工面的位移量建立位移函数，其中需注意的是在振动信号处理模块所得的能量波形中，各区域规律片段的最高点和最低点的距离分别为主轴、机身以及加工面的位移量，所述位移函数根据振动的规律存在两个边界条件，且划片机振动来源于主轴加工，所述振动模型由周期为主轴转动周期t1的主轴切削颤振子模型，以及机身和加工面的随机振动子模型组成，其预保存的二次处理振动信号数据输入至振动模型内匹配得振动变化规律，所述分析单元根据振动变化规律引入故障树模型至振动控制决策生成模块，其中振动规律的两个边界调节有振动最大边界和振动最小边界，振动最大边界为，其中为主轴位移函数，振动最小边界为，式中为主轴振动函数，振动的最大边界对应的是上述中报警界限设置警戒阈，而振动的最小边界是传感器所检测到的最小值，若单个传感器所采集的振动信号数据超出最小边界，意味着这个传感器失灵或异常。
10、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述故障树模型为划片机内扭矩力传输系统、主轴加工系统、装配系统以及工位系统内的独立事件e1和划片机内扭矩力传输系统、主轴加工系统、装配系统以及工位系统内另一独立事件e2，其故障率分别为1和2且在振动的情况下单独故障和连续故障的分别概率，其中需说明的是在划片机整个运行任务中都对e1进行检查，在所有n个任务中对e2进行一次检查，那么意味着，对e2进行检查就要对e1进行检查；那么在一个任务周期间隔时间为t0=t1；对e2进行两次检查的时间间隔为e2=nt0=t2；因此综上，在i任务期间e1和e2同时出现故障，那么轨道车辆系统将无法运行，因此在检查的期间，e1和e2的故障一个接一个地出现的概率为：p1=1t0×2t0=12t02；若e1出现故障，在任务i之前，e2也出现了故障，概率为：p2=1t0×2（i-1）t0=12t02（i-1）。根据概率论可知，任务i的概率：p=p1+p2==12t02[1+（i-1）]=12t02i；在e2的两个连续修复之间，总故障概率为，p==12t02×=；因此最终可得时间概率，p=12（t0n+t0）/2=；上式中，t0n=t2即为对e2做两次检查的时间；t0=t1即为对e1做两次检查的时间；最终得到在该振动环境下故障率p=。
11、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述主轴切削颤振子模型基于神经网络算法并结合即时切削力、切削力系数、工件材料与切削条件的数学形式的表示完成构建。所述随机振动子模型基于神经网络算法并结合切削力波动频率以及主轴转速完成构建，其中主轴切削颤振子模型结合即时切削力、切削力系数、工件材料与切本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：包括振动检测模块、振动信号处理模块、振动分析模块、振动控制决策生成模块，所述振动检测模块由设置于划片机主轴、机身以及加工面处的传感器、信号调整单元以及数据采集卡组成，所述振动信号处理模块包括接收由传感器通过数据采集卡所传输的信号的识别单元、对振动信号进行连续检测的监测单元以及对振动信号进行处理的控制单元，所述振动分析模块包括振动模型和分析单元。
2.根据权利要求1所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述振动检测模块由设置于主轴、机身以及加工面的传感器完成振动信号获得，其振动信号通过传感器转换成可输出的输出信号，其输出信号由信号调整单元完成信号放大，并抑制输出信号内干扰的高频信号，所得二次处理振动信号由数据采集卡收集并传输至振动信号处理模块。
3.根据权利要求2所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述识别单元基于数据融合技术完成二次处理振动信号的融合处理和预保存，获取具备多个振动源的能量波形，所述识别单元对相关系数波形进行幅值、频率和相位的特征分析，特征分析值输入至MLFNN网络进行
4.根据权利要求3所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述控制单元和监测单元根据识别单元所得识别结果基于Visual Basic上进行显示、绘图以及状态报警，其报警界限设置警戒阈值，其整合后的波形在超越警戒阈值时监测单元根据识别单元的判断结果，通过控制单元接通对应区域的报警灯，其中将振动信号数据以图形方式显示在Visual Basic图形显示区的图片框中。
5.根据权利要求1所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述振动模型根据主轴、机身以及加工面的位移量建立位移函数，所述位移函数根据振动的规律存在两个边界条件，所述振动模型由周期为主轴转动周期T1的主轴切削颤振子模型，以及机身和加工面的随机振动子模型组成，其预保存的二次处理振动信号数据输入至振动模型内匹配得振动变化规律，所述分析单元根据振动变化规律引入故障树模型至振动控制决策生成模块。
6.根据权利要求5所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述故障树模型为划片机内扭矩力传输系统、主轴加工系统、装配系统以及工位系统内的独立事件E1和划片机内扭矩力传输系统、主轴加工系统、装配系统以及工位系统内另一独立事件E2，其故障率分别为1和2且在振动的情况下单独故障和连续故障的分别概率。
7.根据权利要求5所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：其特征在于：所述主轴切削颤振子模型基于神经网络算法并结合即时切削力、切削力系数、工件材料与切削条件的数学形式的表示完成构建。
8.根据权利要求7所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述随机振动子模型基于神经网络算法并结合切削力波动频率以及主轴转速完成构建。
9.龙门式划片机的振动优化结构，应用于权利要求1-8任一所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：包括传感器、接收器、处理器、存储器，传感器设置于主轴、机身以及加工面处，所述接收器用于接收传感器信号，存储器其上存储有计算机可读指令，指令被处理器执行时使得处理器执行实现任一指令。
...【技术特征摘要】
1.龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：包括振动检测模块、振动信号处理模块、振动分析模块、振动控制决策生成模块，所述振动检测模块由设置于划片机主轴、机身以及加工面处的传感器、信号调整单元以及数据采集卡组成，所述振动信号处理模块包括接收由传感器通过数据采集卡所传输的信号的识别单元、对振动信号进行连续检测的监测单元以及对振动信号进行处理的控制单元，所述振动分析模块包括振动模型和分析单元。
2.根据权利要求1所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述振动检测模块由设置于主轴、机身以及加工面的传感器完成振动信号获得，其振动信号通过传感器转换成可输出的输出信号，其输出信号由信号调整单元完成信号放大，并抑制输出信号内干扰的高频信号，所得二次处理振动信号由数据采集卡收集并传输至振动信号处理模块。
3.根据权利要求2所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述识别单元基于数据融合技术完成二次处理振动信号的融合处理和预保存，获取具备多个振动源的能量波形，所述识别单元对相关系数波形进行幅值、频率和相位的特征分析，特征分析值输入至mlfnn网络进行参数训练，并根据参数训练结果识别融合处理信号传递的多种当前振动源类型。
4.根据权利要求3所述的龙门式划片机的振动反馈控制系统，其特征在于：所述控制单元和监测单元根据识别单元所得识别结果基于visual basic上进行显示、绘图以及状态报警，其报警界限设置警戒阈值，其整合后的波形在超越警戒阈值时监测单元根据识别单元的判断结果，通过控制单元接通对应区域的报警灯，其中将振动信号数据以图形方式显示在visual ba...
【专利技术属性】
技术研发人员：林正华，廖谊淙，林健，范风山，
申请(专利权)人：福建恒而达新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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