專利名稱：用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡工作大都是在動(dòng)平衡機(jī)上完成的，也有一部分是用 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)來對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，但是這些消除動(dòng)不平衡量的方法都是消除或 增加一部分質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)過程很復(fù)雜，所需要的時(shí)間也很長(zhǎng)，而且只要轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速或質(zhì)量分布 發(fā)生改變就需要將轉(zhuǎn)子拿到動(dòng)平衡機(jī)上重新做動(dòng)平衡。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的平衡過程復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，只要轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速或質(zhì)量分布發(fā)生改變 就需要將轉(zhuǎn)子拿到動(dòng)平衡機(jī)上重新做動(dòng)平衡的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種直接安裝于離心機(jī) 上、當(dāng)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)平衡調(diào)整的用于離心機(jī)的兩軸向 自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法。用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法包括以下步驟
(1)、在離心機(jī)的機(jī)臂上安裝分別沿兩個(gè)方向調(diào)節(jié)其動(dòng)平衡質(zhì)量塊的動(dòng)平衡執(zhí)行單元， 兩個(gè)調(diào)節(jié)方向相互垂直；
(2)、將驅(qū)動(dòng)機(jī)臂旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號(hào)，保證機(jī)臂每轉(zhuǎn)一 轉(zhuǎn)，不論機(jī)臂轉(zhuǎn)速高低，脈沖序列中的脈沖數(shù)一樣，實(shí)時(shí)記錄所述的脈沖序列信號(hào)；
(3)、在機(jī)臂上設(shè)定一個(gè)標(biāo)記，使得機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，標(biāo)記發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，且標(biāo)記的位 置在一個(gè)滑塊移動(dòng)方向上；并規(guī)定以機(jī)臂的回轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)，所述的標(biāo)記和所述的原點(diǎn)的 連線為X軸，從所述的原點(diǎn)到所述 的標(biāo)記處的方向?yàn)? ζ向，并按照右手定則找到7軸和+ 7向；
(4)、離心機(jī)在投入使用前，需要獲取機(jī)臂的加工誤差曲線，并將所述的加工誤差曲線
作為系統(tǒng)誤差保存下來；使機(jī)臂在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)-Vr轉(zhuǎn)，使動(dòng)不平衡量引起的振動(dòng)的大小
幾乎為0，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖信號(hào)作 為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)，對(duì)所述的機(jī)臂加工誤差曲線進(jìn)行整周期采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的
轉(zhuǎn)數(shù)為 ,機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣^s個(gè)點(diǎn)，獲得造成機(jī)臂的加工誤差曲線 Z3⑷(《 = 1，2，·",^^ )，記錄所述的加工誤差曲線；
(5)、使離心機(jī)處于正常工作狀態(tài)，獲取機(jī)臂的不平衡量引起的第一振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前 脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信 號(hào)，對(duì)所述的第一振動(dòng)信號(hào)采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一 樣，分別為A^r和13 ,獲得第一振動(dòng)響應(yīng)曲線(M = Ur^iVr-Vs);去除第一振動(dòng)響應(yīng)
曲線中的加工誤差巧(《)=巧O)-巧⑷^n = IX-,N1N,),
(7)、根據(jù)步驟(5)和步驟(6)得出的第一、第二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位，以及各滑 塊的移動(dòng)方向和位移量，使用影響系數(shù)法計(jì)算出機(jī)臂的原始不平衡量
根據(jù)所述的原始不平衡量，并分別取其在兩個(gè)滑塊移動(dòng)方向上的投影為A、Uy ,即
U=,得出為使離心機(jī)達(dá)到動(dòng)平衡、各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊需移動(dòng)的方向和距
離，計(jì)算公式如下
其中為正表示向+ ；[方向移動(dòng)，為負(fù)表示向方向移動(dòng)，dy為正表示向+ y方向移
動(dòng)，為負(fù)表示向W方向移動(dòng)為步驟(6)中兩個(gè)滑塊移動(dòng)的位移量; 為移動(dòng)部分質(zhì) 量，移動(dòng)部分包括滑塊、絲桿螺母、動(dòng)平衡質(zhì)量塊和聯(lián)接用的螺栓螺母；
(8)、使各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊移動(dòng)至要求的位置；獲取離心機(jī)當(dāng)前的振動(dòng)響應(yīng)，判 斷當(dāng)前振動(dòng)是否處于振動(dòng)允許范圍內(nèi)，若是，則保持各滑塊的位置；若否，則返回步驟(5)。
進(jìn)一步，步驟(8)中，在移動(dòng)滑塊前，先判斷滑塊是否會(huì)被移動(dòng)到導(dǎo)軌之外若是，
(6)、分別移動(dòng)χ、.y軸向上的動(dòng)平衡執(zhí)行單元的滑塊，并記錄兩個(gè)軸向上滑塊移動(dòng)的 位移量分別為χ、y，其中如果位移量為正表示向正方向移動(dòng)，為負(fù)表示向負(fù)方向移動(dòng)；
獲取機(jī)臂當(dāng)前的不平衡量引起的第二振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集 卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)對(duì)所述的第二振動(dòng)信號(hào) 進(jìn)行采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一樣，分別為Mj^nAZs,
獲得第二振動(dòng)響應(yīng)曲線巧(《) ( = 1，2，··％Α/μ4)；去除第二振動(dòng)響應(yīng)曲線中的加工誤差 = ζ摘-吻)(n = U…具Fs ),利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾法消除干擾信號(hào)、并獲取第 二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別為
利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)、并獲取第一振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別
為則發(fā)出報(bào)警，并提示無法完成動(dòng)平衡；若否，則移動(dòng)滑塊。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是通過在機(jī)臂上安裝動(dòng)平衡執(zhí)行單元，通過分析機(jī)臂的由不 平衡質(zhì)量引起的振動(dòng)響應(yīng)來獲取動(dòng)平衡執(zhí)行單元的調(diào)整參數(shù)，使機(jī)臂達(dá)到動(dòng)平衡。當(dāng)機(jī)臂 的轉(zhuǎn)速和質(zhì)量分布發(fā)生變化時(shí)，機(jī)臂的振動(dòng)響應(yīng)也相應(yīng)的發(fā)生變化，處理器將重新分析、計(jì) 算振動(dòng)響應(yīng)，重新移動(dòng)動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊，使機(jī)臂重新達(dá)到動(dòng)平衡。本發(fā)明具有直接安裝于離心機(jī)上、當(dāng)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)能實(shí)現(xiàn)自 適應(yīng)動(dòng)平衡調(diào)整，控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的示意圖。圖2為兩個(gè)動(dòng)平衡執(zhí)行單元安裝于機(jī)臂上的示意圖。圖3為動(dòng)平衡執(zhí)行單元的剖視圖。圖4為本發(fā)明的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明
用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法包括以下步驟
(1)、在離心機(jī)的機(jī)臂上安裝分別沿兩個(gè)方向調(diào)節(jié)其動(dòng)平衡質(zhì)量塊的動(dòng)平衡執(zhí)行單元， 兩個(gè)調(diào)節(jié)方向相互垂直；
(2)、將驅(qū)動(dòng)機(jī)臂旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號(hào)，保證機(jī)臂每轉(zhuǎn)一 轉(zhuǎn)，不論機(jī)臂轉(zhuǎn)速高低，脈沖序列中的脈沖數(shù)一樣，實(shí)時(shí)記錄所述的脈沖序列信號(hào)；
(3)、在機(jī)臂上設(shè)定一個(gè)標(biāo)記，使得機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，標(biāo)記發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，且標(biāo)記的 位置在一個(gè)滑塊移動(dòng)方向上；并規(guī)定以機(jī)臂的中心為原點(diǎn)，所述的標(biāo)記和所述的原點(diǎn)的連 線力τ軸，從所述的原點(diǎn)到所述的標(biāo)記處的方向?yàn)? ι向，并按照右手定則找到7軸和+Jj 向；
(4)、離心機(jī)在投入使用前，需要獲取機(jī)臂的加工誤差曲線，并將所述的加工誤差曲線
作為系統(tǒng)誤差保存下來；使機(jī)臂在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)外轉(zhuǎn)，使動(dòng)不平衡量引起的振動(dòng)的大小
幾乎為0，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖信號(hào)作 為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)，對(duì)所述的機(jī)臂加工誤差曲線進(jìn)行整周期采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的
轉(zhuǎn)數(shù)為Nt ,機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣^個(gè)點(diǎn)，獲得造成機(jī)臂的加工誤差曲線
巧⑷(《 = U···,巧沁)，記錄所述的加工誤差曲線；
(5)、使離心機(jī)處于正常工作狀態(tài)，獲取機(jī)臂的不平衡量引起的第一振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前 脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信 號(hào)，對(duì)所述的第一振動(dòng)信號(hào)采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一
樣，分別為和巧，獲得第一振動(dòng)響應(yīng)曲線巧(《) ( = U，一，AVVS)；去除第一振動(dòng)響應(yīng)
曲線中的加工誤差巧in = XX-,NfNs ),
利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)、并獲取第一振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別
64
φι = arctan
ss-1
COS
N1N5
Χχ(η) cos
s-1
2π
Λ
Ιπ
\ / I2 Γ 聊s
J/(肌)+ 2g
i) siii
/ %
2π
——^ .n
\Nb J
K^tNs
/MtM1f
Σ ^i( )sin
2π
--η
K^s j
(6)、分別移動(dòng)各動(dòng)平衡執(zhí)行單元的滑塊，并記錄兩個(gè)滑塊移動(dòng)方向上滑塊移動(dòng)的位移 量分別為ζ、7 ,其中如果位移量為正表示向正方向移動(dòng)，為負(fù)表示向負(fù)方向移動(dòng)；
獲取機(jī)臂當(dāng)前的不平衡量引起的第二振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采 集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)對(duì)所述的第二振動(dòng)信
號(hào)采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一樣，分別為IVr和Ms，
獲得第二振動(dòng)響應(yīng)曲線巧(《) ( = 1,2，···,AZj■巧)；去除第二振動(dòng)響應(yīng)曲線中的加工誤差
χ (η) = ζ2(η)-ζ·,{ ) (M=IX-,NrNs ),利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)、并獲取
第二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別為
JW 2 X X2 O) cos
f r·,\
ιπ
J
+
2 V X2 (μ) sin
Α.:
XnS J
MtNs)
Ψι = arctan X2 (η)
COE
π
馳Σι
//
/
、—/
/
Σ
sin
2π
--η
\Ns J
(7)、根據(jù)步驟(5)和步驟(6)得出的第一、第二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位，以及各滑 塊的移動(dòng)方向和位移量，使用影響系數(shù)法計(jì)算出機(jī)臂的原始不平衡量4.
ι+ jf)
根據(jù)所述的原始不平衡量，并分別取其在兩個(gè)滑塊移動(dòng)方向上的投影為R、Uy ,即
U= K+jl^ ,得出為使離心機(jī)達(dá)到動(dòng)平衡、各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊需移動(dòng)的方向和距 離，計(jì)算公式如下
d,
IL
m
χ , dv
IL
m
其中 < 為正表示向+ χ方向移動(dòng)，為負(fù)表示向-x方向移動(dòng)， 為正表示向+ J方向移
動(dòng)，為負(fù)表示向―1萬向移動(dòng)為步驟(6)中兩個(gè)滑塊移動(dòng)的位移量; 為移動(dòng)部分質(zhì) 量，移動(dòng)部分包括滑塊、絲桿螺母、動(dòng)平衡質(zhì)量塊和聯(lián)接用的螺栓螺母；
(8)、使各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊移動(dòng)至要求的位置；獲取離心機(jī)當(dāng)前的振動(dòng)響應(yīng)，判 斷當(dāng)前振動(dòng)是否處于振動(dòng)允許范圍內(nèi)，若是，則保持各滑塊的位置；若否，則返回步驟(5)。
步驟(8)中，在移動(dòng)滑塊前，先判斷滑塊是否會(huì)被移動(dòng)到導(dǎo)軌之外若是，則發(fā)出 報(bào)警，并提示無法完成動(dòng)平衡；若否，則移動(dòng)滑塊。
7
用于實(shí)現(xiàn)上述執(zhí)行方法的動(dòng)平衡執(zhí)行裝置，包括固定于離心機(jī)的機(jī)臂1上、分別 沿兩個(gè)方向調(diào)節(jié)其動(dòng)平衡質(zhì)量塊的動(dòng)平衡執(zhí)行單元2和執(zhí)行控制器7，所述的動(dòng)平衡執(zhí)行 單元2包括固定于所述的機(jī)臂1上的底座21，固定在所述的底座21上的導(dǎo)軌22，與所述的 導(dǎo)軌22滑動(dòng)連接的滑塊23和推動(dòng)所述的滑塊23沿所述的導(dǎo)軌22往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 所述的動(dòng)平衡質(zhì)量塊24固接與所述的滑塊23上，所述的動(dòng)平衡執(zhí)行單元2的兩個(gè)調(diào)節(jié)方 向垂直；動(dòng)平衡執(zhí)行單元2受控于所述執(zhí)行控制器7。所述的機(jī)臂1外設(shè)有采集由不平衡量引起的機(jī)臂1的周期性振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)采集 裝置，所述的數(shù)據(jù)采集裝置與一能獲取不同的平衡量引起的振動(dòng)響應(yīng)的幅值和相位、并根 據(jù)所述的幅值和相位計(jì)算出機(jī)臂的原始不平衡量和各滑塊的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離的處理 器3連接，所述的處理器3通過無線通訊裝置6和所述執(zhí)行控制器7通訊，無線通訊裝置6 使用RS232與所述的處理器3通訊。所述的機(jī)臂1上設(shè)有兩個(gè)動(dòng)平衡執(zhí)行單元2，兩個(gè)動(dòng)平衡執(zhí)行單元2的導(dǎo)軌22相
互垂直。所述的采集裝置包括設(shè)置在所述的機(jī)臂1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上、能將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號(hào)的光電編碼器41，與所述的光電編碼器41連接的數(shù)據(jù)采集卡 42，與所述的數(shù)據(jù)采集卡42連接、并感應(yīng)機(jī)臂1是否發(fā)生振動(dòng)并獲取振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)傳感 器43和觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡42、使其開始采樣的觸發(fā)機(jī)構(gòu)；
將所述的光電編碼器41輸出的脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡42的外時(shí)鐘信號(hào)，將 所述的振動(dòng)傳感器43輸出的振動(dòng)信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡42的輸入信號(hào)，將根據(jù)所述的外時(shí) 鐘信號(hào)對(duì)所述的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣后得到的采樣信號(hào)作為所述的數(shù)據(jù)采集卡42的輸出信 號(hào)，所述的采樣信號(hào)輸入所述的處理器3中。所述的振動(dòng)傳感器43為電渦流傳感器。所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括固定于所述的機(jī)臂上、與任一動(dòng)平衡執(zhí)行單元的導(dǎo)軌共線的 磁鋼441和與所述的數(shù)據(jù)采集卡42連接的霍爾開關(guān)442，所述的機(jī)臂1每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，所述的霍 爾開關(guān)442與所述的磁鋼441相遇一次，所述的霍爾開關(guān)442與所述的磁鋼441相遇時(shí)發(fā) 出的脈沖觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡42進(jìn)行采樣。所述的處理器3包括當(dāng)機(jī)臂低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)、獲取并記錄機(jī)臂的加工誤差曲線的系統(tǒng) 誤差記錄模塊，當(dāng)機(jī)臂1正常工作時(shí)、獲取并記錄機(jī)臂1產(chǎn)生的第一振動(dòng)信號(hào)的第一緩存模 塊，使各執(zhí)行單元的滑塊發(fā)生移動(dòng)、并記錄滑塊移動(dòng)方向和距離的執(zhí)行模塊，獲取并記錄滑 塊23移動(dòng)后、機(jī)臂1產(chǎn)生的第二振動(dòng)信號(hào)的第二緩存模塊，分別將第一、第二振動(dòng)信號(hào)中的 加工誤差去除、并濾除干擾噪聲信號(hào)的、獲取振動(dòng)信號(hào)的幅值和相位的去誤差模塊，根據(jù)第 一、第二振動(dòng)信號(hào)的幅值和相位及滑塊的質(zhì)量和移動(dòng)距離、用影響系數(shù)法計(jì)算得到機(jī)臂的 原始不平衡量、并將所述的原始不平衡量轉(zhuǎn)換為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊23所需移動(dòng)的方向和 距離的計(jì)算模塊，和所述的執(zhí)行控制器通訊的通訊模塊，所述的計(jì)算模塊獲得的滑塊所需 移動(dòng)的方向和距離通過通訊模塊傳輸給所述的執(zhí)行控制器7。所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)251和絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠252與所述的電機(jī)251的輸 出軸連接，絲桿螺母253與所述的質(zhì)量塊24固接；所述的絲杠252的兩側(cè)分別上設(shè)有限制 滑塊移動(dòng)范圍的限位開關(guān)254，所述的絲杠的兩端分別通過支承座255與底座21連接，所述 的支承座255與所述的絲桿254之間設(shè)有軸承256，所述的支承座255固定于所述的底座21 ；所述的步進(jìn)電機(jī)251受控于所述的執(zhí)行控制器。所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與帶動(dòng)所述的機(jī)臂1旋轉(zhuǎn)的齒輪機(jī)構(gòu)，大齒輪51與所述 的機(jī)臂1固接，小齒輪52與所述的大齒輪51嚙合傳動(dòng)，小齒輪52與提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 聯(lián)動(dòng)，所述的光電編碼器41安裝于所述的小齒輪52的轉(zhuǎn)軸53上。所述的處理器3通過無線通訊裝置6和所述的執(zhí)行控制器7通訊，無線通訊裝置 6使用RS232與所述的處理器3通訊。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是通過在機(jī)臂上安裝動(dòng)平衡執(zhí)行單元2，通過分析機(jī)臂1的由 不平衡量引起的振動(dòng)響應(yīng)來獲取動(dòng)平衡執(zhí)行單元2的調(diào)整參數(shù)，使機(jī)臂1達(dá)到動(dòng)平衡。當(dāng) 機(jī)臂1的轉(zhuǎn)速和質(zhì)量分布發(fā)生變化時(shí)，機(jī)臂1的振動(dòng)響應(yīng)也相應(yīng)的發(fā)生變化，處理器3將重 新分析、計(jì)算振動(dòng)響應(yīng)，重新移動(dòng)動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)2的滑塊23，使機(jī)臂1重新達(dá)到動(dòng)平衡。本發(fā)明使用霍爾開關(guān)作為動(dòng)平衡測(cè)量的相位基準(zhǔn)和數(shù)據(jù)采集卡開始采集數(shù)據(jù)的 觸發(fā)信號(hào)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾開關(guān)平時(shí)輸出的是高電平，在和磁鋼相遇時(shí)將輸出低電平，所 以機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)輸出一個(gè)脈沖，這個(gè)脈沖輸入給采集卡，其上升沿作為數(shù)據(jù)采集 卡開始采集數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力經(jīng)小齒輪，大齒輪傳遞至機(jī) 臂，從而使機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)；聯(lián)接在小齒輪轉(zhuǎn)軸上的光電編碼器將小齒輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為脈沖 序列輸出，這個(gè)脈沖序列輸入給數(shù)據(jù)采集卡，作為數(shù)據(jù)采集卡采樣的外時(shí)鐘信號(hào)，保證轉(zhuǎn)子
不論轉(zhuǎn)速大小，機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣Ms個(gè)點(diǎn)，而且采樣點(diǎn)的位置固定。在
有不平衡量的情況下，轉(zhuǎn)子會(huì)有周期性振動(dòng)，上、下電渦流傳感器安裝在轉(zhuǎn)子的外側(cè)，依靠 檢測(cè)其和轉(zhuǎn)子的間隙變化量來測(cè)量出轉(zhuǎn)子的對(duì)不平衡量的振動(dòng)響應(yīng)；上、下電渦流傳感器 的輸出信號(hào)輸入給數(shù)據(jù)采集卡，作為數(shù)據(jù)采集卡的輸入信號(hào)；數(shù)據(jù)采集卡接收到基準(zhǔn)信號(hào) 脈沖后啟動(dòng)，進(jìn)入準(zhǔn)備采樣的狀態(tài)，之后每接收到一個(gè)外時(shí)鐘信號(hào)脈沖采集一次輸入信號(hào)，
采集完Ats個(gè)點(diǎn)后通過USB總線將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，完成一次數(shù)據(jù)采集過程。由于離心機(jī)的機(jī)臂直徑較大，加工完成后的圓度不可能很好，機(jī)臂在旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)臂 的加工誤差曲線和不平衡量引起的振動(dòng)響應(yīng)曲線同頻率、且初始相位相同，所以在離心機(jī) 投入使用前，應(yīng)當(dāng)將機(jī)臂的加工誤差曲線測(cè)量出來并將其作為系統(tǒng)的固有參數(shù)記錄下來; 得到機(jī)臂加工誤差曲線的方法是使機(jī)臂在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)Wr轉(zhuǎn)，使動(dòng)不平衡量的大小幾
乎為0，系統(tǒng)經(jīng)過上文所述的數(shù)據(jù)采集過程后，數(shù)據(jù)采集卡將采集到機(jī)臂的加工誤差曲線， 并傳輸給處理器。在計(jì)算機(jī)臂的不平衡量時(shí)，先將振動(dòng)信號(hào)中的加工誤差去除，提高控制的 準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集卡每次都采集轉(zhuǎn)臂的Nt個(gè)整轉(zhuǎn)的信號(hào),機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整 周期采樣巧個(gè)點(diǎn)，機(jī)臂加工誤差曲線為巧⑷(M = H^iVrAfs),第一振動(dòng)信號(hào)為巧(《)
= 1,2,···,AZrMs),第二振動(dòng)信號(hào)= …，外巧)，規(guī)定以機(jī)臂的回轉(zhuǎn)中心為原 點(diǎn)，所述的標(biāo)記和所述的原與的連線為χ軸，從所述的原點(diǎn)到所述的標(biāo)記處的方向?yàn)? ζ 向，并按照右手定則找到ι軸和向移動(dòng)部分的質(zhì)量為Μ，移動(dòng)部分包括動(dòng)平衡質(zhì)量塊、 絲桿螺母、滑塊和聯(lián)接用的螺栓螺母；
(1)消除加工誤差，得到由于不平衡量引起的振動(dòng)信號(hào)
(2)使用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)并得到機(jī)臂的第一振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)幅值和
相位
設(shè)第一振動(dòng)信號(hào)的表達(dá)式為 ⑷=Λ sin
IfsMs
2 V χ,
Ism
2π
Λ
■η
、L
/(NrN2)
(3)使用影響系數(shù)法計(jì)算機(jī)臂的不平衡量 可以將第一、第二振動(dòng)信號(hào)寫成向量形式 f, = , f, = Ae^
設(shè)初始時(shí)機(jī)臂的不平衡量為這，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)為第一振動(dòng)信號(hào)巧，若不平衡量 對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響系數(shù)是《，則
Z1 = α λ(1)
動(dòng)平衡執(zhí)行單元的滑塊移動(dòng)位移F= z+雙(其中X為X軸上的滑塊移動(dòng)距離，y為y 軸上的滑塊移動(dòng)距離d、_F為正表示向正方向移動(dòng)，為負(fù)表示向負(fù)方向移動(dòng))，《為移動(dòng)部分 質(zhì)量，移動(dòng)部分包括滑塊、絲桿螺母、動(dòng)平衡質(zhì)量塊和聯(lián)接用的螺栓螺母，則在由于滑塊移
動(dòng)產(chǎn)生不平衡量的為O2 = F ,保持試驗(yàn)轉(zhuǎn)速不變，則此時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)為第二振動(dòng)信 號(hào)
Y2 = α(Ολ.+ O2)(2)
由(1)和(2)可得
(P2 = arctan
Ms^r5
f
J1 in) cos
2π

M3M3
2 V X1 (η) cos

2π \ L1 T IV^s ,、.
η I /(NrNs) Ψ 2 (^) sm
V
s-l
η
\NS /
'J //
為)
φι = arctan
同樣地，使用上文所述的自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)并得到機(jī)臂的第二振動(dòng) 號(hào)的振動(dòng)幅值和相位分別為
N3Ns
對(duì) τ,,其中 Σ cos
對(duì)，&f OfTΒ\KNS所以a
4π
Λ
、ηΛ·
0，在采樣周期足夠多的情況下
.f.2幾、
sin--η
Us /
I M ο，2 7 A cos^i =cos Ψι
！M-i 22
所以4
If 丫 , f 2 J^
^kMtMs ) IyNrNi
i'T \
= arctan
Ws / ^J-VTJ-VS J 所以第一振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)幅值和相位分別為
η
,瓦
F
、
j
‘2π
Λη
11
(3)
故由(1)和(3)可得原始不平衡量為
(4)計(jì)算兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)距離和方向；
設(shè)初始不平衡量^在，軸和>，軸上的分量分別為R、L~ ,則初始不平衡量向量可以 轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)形式
則χ方向和7方向上的滑塊需要移動(dòng)的距離分別力i ^，且
其中六為正表示向+ j方向移動(dòng)，為負(fù)表示向-jc方向移動(dòng)，dy為正表示向+ 7方向移 動(dòng)，為負(fù)表示向方向移動(dòng)。 本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù) 范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù) 人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法包括以下步驟(1)、在離心機(jī)的機(jī)臂上安裝分別沿兩個(gè)方向調(diào)節(jié)其動(dòng)平衡質(zhì)量塊的動(dòng)平衡執(zhí)行單元，兩個(gè)調(diào)節(jié)方向相互垂直；(2)、將驅(qū)動(dòng)機(jī)臂旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號(hào)，保證機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，不論機(jī)臂轉(zhuǎn)速高低，脈沖序列中的脈沖數(shù)一樣，實(shí)時(shí)記錄所述的脈沖序列信號(hào)；(3)、在機(jī)臂上設(shè)定一個(gè)標(biāo)記，使得機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，標(biāo)記發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，且標(biāo)記的位置在一個(gè)滑塊移動(dòng)方向上；并規(guī)定以機(jī)臂的回轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)，所述的標(biāo)記和所述的原點(diǎn)的連線為軸，從所述的原點(diǎn)到所述的標(biāo)記處的方向?yàn)橄颍凑沼沂侄▌t找到軸和向；(4)、離心機(jī)在投入使用前，需要獲取機(jī)臂的加工誤差曲線，并將所述的加工誤差曲線作為系統(tǒng)誤差保存下來；使機(jī)臂在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，使動(dòng)不平衡量引起的振動(dòng)的大小幾乎為0，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)，對(duì)所述的機(jī)臂加工誤差曲線進(jìn)行整周期采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)為，機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣個(gè)點(diǎn)，獲得造成機(jī)臂的加工誤差曲線()，記錄所述的加工誤差曲線；(5)、使離心機(jī)處于正常工作狀態(tài)，獲取機(jī)臂的不平衡量引起的第一振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)，對(duì)所述的第一振動(dòng)信號(hào)采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一樣，分別為和，獲得第一振動(dòng)響應(yīng)曲線()；去除第一振動(dòng)響應(yīng)曲線中的加工誤差()，利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號(hào)、并獲取第一振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別為(6)、分別移動(dòng)、軸向上的動(dòng)平衡執(zhí)行單元的滑塊，并記錄兩個(gè)軸向上滑塊移動(dòng)的位移量分別為、，其中如果位移量為正表示向正方向移動(dòng)，為負(fù)表示向負(fù)方向移動(dòng)；獲取機(jī)臂當(dāng)前的不平衡量引起的第二振動(dòng)信號(hào)，以當(dāng)前脈沖序列信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集卡的外時(shí)鐘信號(hào)，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)對(duì)所述的第二振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(4)中一樣，分別為和，獲得第二振動(dòng)響應(yīng)曲線()；去除第二振動(dòng)響應(yīng)曲線中的加工誤差()，利用自動(dòng)跟蹤相關(guān)濾法消除干擾信號(hào)、并獲取第二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位分別為(7)、根據(jù)步驟(5)和步驟(6)得出的第一、第二振動(dòng)響應(yīng)曲線的幅值和相位，以及各滑塊的移動(dòng)方向和位移量，使用影響系數(shù)法計(jì)算出機(jī)臂的原始不平衡量根據(jù)所述的原始不平衡量，并分別取其在兩個(gè)滑塊移動(dòng)方向上的投影為、，即，得出為使離心機(jī)達(dá)到動(dòng)平衡、各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊需移動(dòng)的方向和距離，計(jì)算公式如下，其中為正表示向方向移動(dòng)，為負(fù)表示向方向移動(dòng)，為正表示向方向移動(dòng)，為負(fù)表示向方向移動(dòng)；x、y為步驟(6)中兩個(gè)滑塊移動(dòng)的位移量；m為移動(dòng)部分質(zhì)量，移動(dòng)部分包括滑塊、絲桿螺母、動(dòng)平衡質(zhì)量塊和聯(lián)接用的螺栓螺母；(8)、使各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊移動(dòng)至要求的位置；獲取離心機(jī)當(dāng)前的振動(dòng)響應(yīng)，判斷當(dāng)前振動(dòng)是否處于振動(dòng)允許范圍內(nèi)，若是，則保持各滑塊的位置；若否，則返回步驟(5)。30155dest_path_image001.jpg,dest_path_image002.jpg,516632dest_path_image003.jpg,dest_path_image004.jpg,978575dest_path_image005.jpg,183291dest_path_image005.jpg,dest_path_image006.jpg,991978dest_path_image007.jpg,dest_path_image008.jpg,91216dest_path_image005.jpg,287842dest_path_image006.jpg,714275dest_path_image009.jpg,90768dest_path_image008.jpg,dest_path_image010.jpg,551836dest_path_image008.jpg,653784dest_path_image011.jpg,dest_path_image012.jpg,269311dest_path_image001.jpg,747697dest_path_image003.jpg,63272dest_path_image001.jpg,601700dest_path_image003.jpg,65043dest_path_image005.jpg,845655dest_path_image006.jpg,281315dest_path_image013.jpg,725066dest_path_image008.jpg,dest_path_image014.jpg,321045dest_path_image008.jpg,141233dest_path_image015.jpg,dest_path_image016.jpg,431400dest_path_image017.jpg,dest_path_image018.jpg,482270dest_path_image019.jpg,dest_path_image020.jpg,795571dest_path_image021.jpg,dest_path_image022.jpg,419451dest_path_image023.jpg,62659dest_path_image002.jpg,dest_path_image024.jpg,51475dest_path_image025.jpg,914389dest_path_image004.jpg,dest_path_image026.jpg
2.如權(quán)利要求1所述的用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法，其特征在于 步驟(8)中，在移動(dòng)滑塊前，先判斷滑塊是否會(huì)被移動(dòng)到導(dǎo)軌之外若是，則發(fā)出報(bào)警，并提 示無法完成動(dòng)平衡；若否，則移動(dòng)滑塊。
全文摘要
用于離心機(jī)的兩軸向自適應(yīng)式動(dòng)平衡執(zhí)行方法包括安裝動(dòng)平衡執(zhí)行單元和動(dòng)平衡執(zhí)行單元的執(zhí)行控制器；將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號(hào)；在機(jī)臂上設(shè)標(biāo)記；獲取加工誤差；獲取第一振動(dòng)信號(hào)及其幅值和相位；分別移動(dòng)各滑塊，獲取第二振動(dòng)信號(hào)及其幅值和相位；使用影響系數(shù)法計(jì)算機(jī)臂的原始不平衡量得出各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊需移動(dòng)的方向和距離；使各動(dòng)平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊移動(dòng)至要求的位置。本發(fā)明具有能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)平衡調(diào)整，控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M1/38GK101915640SQ20101024228
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者何聞, 沈潤杰, 榮左超, 賈叔仕 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)