專利名稱：基于pc和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電工程領(lǐng)域中的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法，特別是一種基于PC和 紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景磨削過程對(duì)于去除的單位體積材料有極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量集 中在磨削區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度升高，磨削溫度的升高對(duì)凸輪加工表面質(zhì)量有極大的影響。 而凸輪是內(nèi)燃機(jī)主要的部件之一，其加工質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，數(shù)控方 法磨削凸輪時(shí)，磨削區(qū)的溫度是影響凸輪加工表面質(zhì)量的主要因素。目前通常都是采用經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，往往在速度和效果方面很難得到折中；或者是進(jìn)行有限元計(jì)算及計(jì)算機(jī)模擬的方法來 獲得加工的溫度場，再將此結(jié)果反映到加工的工藝當(dāng)中。對(duì)于凸輪這樣的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，砂輪 的加工過程更為復(fù)雜，通過這種開環(huán)的控制很難達(dá)到預(yù)定的要求。因而需要開發(fā)一種新型的凸輪磨削控制系統(tǒng)，以被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場數(shù)據(jù)為輸入 變量，通過模糊控制算法來動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和砂輪的進(jìn)給量，從而在保證 質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服目前凸輪在磨床上加工時(shí)其加工表面的溫度難以控制的局限 性，提供一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)及方法，能有效地實(shí)時(shí)拍攝到凸輪 加工表面溫度場，以被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場數(shù)據(jù)為輸入變量，通過模糊控制算法來動(dòng)態(tài) 跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工 藝。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)，包括被加工凸輪、砂輪支架、PC機(jī)、 控制單元、伺服電機(jī)、滾珠絲杠、直線電機(jī)、主軸單元及砂輪，其特征在于有一個(gè)紅外熱像 儀通過連桿固連在所述砂輪支架上，所述紅外熱像儀的攝像頭對(duì)準(zhǔn)砂輪加工表面。而其輸出口通過1394接口和PC機(jī)連接，PC機(jī)通過控制單元連接砂輪主軸單元和伺服電機(jī)，以組成閉 環(huán)控制系統(tǒng)；紅外熱像儀實(shí)時(shí)拍攝到的凸輪加工表面溫度場圖像實(shí)時(shí)輸?shù)絇C機(jī)。一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，采用上述的系統(tǒng)實(shí)行控制，其特征在于 以紅外熱像儀測得的砂輪被加工區(qū)域中的實(shí)時(shí)溫度場數(shù)據(jù)為輸入變量，通過PC機(jī)進(jìn)行模糊控 制算法來動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)步(1) 簡便精確的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤磨削過程的溫度場變化，不影響凸輪在數(shù)控磨床上的加 工，保證加工中凸輪表面的瞬時(shí)溫度不會(huì)過高而影響其表面質(zhì)量。(2) 紅外熱像儀能實(shí)時(shí)拍攝凸輪加工表面溫度場，以及顯示溫度場的最高溫度。(3) 以紅外熱像儀、PC機(jī)、控制單元、以及砂輪主軸單元和伺服電機(jī)組成 的閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制凸輪的磨削工藝。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明中凸輪、砂輪和紅外熱像儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本發(fā)明中凸輪磨削控制系統(tǒng)的控制原理框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是參見圖1-3，本基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)，包括被加工凸輪l、紅外熱像儀2、砂輪支架4、 1394數(shù)據(jù)接口5、 PC機(jī)6、控制單元7、伺 服電機(jī)8、滾珠絲杠9、直線電機(jī)10、主軸單元11、砂輪12、連桿3、頭架14、尾架15、頭 架電動(dòng)機(jī)13等部件。頭架14和尾架15夾緊被加工凸輪1，使凸輪1在頭架電動(dòng)機(jī)13的作 用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。砂輪12固定連接在砂輪支架4上，在直線電機(jī)IO、滾珠絲杠ll和伺服電 機(jī)8的作用下做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸單元11使砂輪12同時(shí)做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿3把紅外 熱像儀2和砂輪支架4固連起來，使紅外熱像儀2隨著砂輪12 —起做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，保證紅外熱 像儀2的鏡頭始終對(duì)準(zhǔn)砂輪12和凸輪1的磨削線。然后用1394高速數(shù)據(jù)線5把紅外熱像儀 2和PC機(jī)6連接起來，并連接控制單元7、以及砂輪主軸單元11和伺服電機(jī)8，以組成閉環(huán) 控制系統(tǒng)?；赑C和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，采用上述的系統(tǒng)實(shí)行控制，通過模糊 控制算法來動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元11的轉(zhuǎn)速和砂輪12的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前 提下合理的運(yùn)用磨削工藝。
權(quán)利要求
1. 一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)，包括被加工凸輪(1)、砂輪支架(4)、PC機(jī)(6)、控制單元(7)、伺服電機(jī)(8)、滾珠絲杠(9)、直線電機(jī)(10)、主軸單元(11)、砂輪(12)，其特征在于有一個(gè)紅外熱像儀(2)通過連桿(3)固連在所述砂輪支架(4)上，所述紅外熱像儀(2)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)砂輪(12)加工表面。而其輸出口通過1394接口和PC機(jī)(6)連接，PC機(jī)(6)通過控制單元(7)連接砂輪主軸單元(11)和伺服電機(jī)(8)，以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)；紅外熱像儀(2)實(shí)時(shí)拍攝到的凸輪(1)加工表面溫度場圖像實(shí)時(shí)輸?shù)絇C機(jī)(6)。
2. —種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，采用權(quán)利要求1所述的基于PC和紅外熱 像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)實(shí)行控制，其特征在于以紅外熱像儀(2)測得的砂輪被加工區(qū) 域中的實(shí)時(shí)溫度場數(shù)據(jù)為輸入變量，通過PC機(jī)(6)進(jìn)行模糊控制算法來動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂 輪主軸單元(11)的轉(zhuǎn)速和伺服電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)砂輪(12)的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的 前提下合理的運(yùn)用磨削工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統(tǒng)和方法。本系統(tǒng)包括被加工凸輪、砂輪支架、PC機(jī)、控制單元、伺服電機(jī)、滾珠絲杠、直線電機(jī)、主軸單元及砂輪，有一個(gè)紅外熱像儀通過一個(gè)連桿固連在砂輪支架上，紅外熱像儀的攝像頭對(duì)準(zhǔn)砂輪加工表面，其輸出口通過1394接口和PC機(jī)連接。本方法是將紅外熱像儀測得的砂輪被加工區(qū)域的溫度場數(shù)據(jù)作為輸入變量，通過PC機(jī)進(jìn)行模糊控制算法來動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)節(jié)砂輪主軸單元的轉(zhuǎn)速和砂輪的進(jìn)給量，從而在保證質(zhì)量的前提下合理的運(yùn)用磨削工藝，達(dá)到在保證加工效率的同時(shí)，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。
文檔編號(hào)B24B49/00GK101396807SQ20081020197
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者地 汪, 琦 王, 王秀榮, 程維明, 胡志宏, 陳榮蓮 申請(qǐng)人:上海大學(xué)