基於pc和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統及方法

2023-06-05 11:48:21

專利名稱：基於pc和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種機電工程領域中的凸輪磨削控制系統及方法，特別是一種基於PC和 紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統及方法。
技術背景磨削過程對於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化為熱量集 中在磨削區內，導致磨削區的溫度升高，磨削溫度的升高對凸輪加工表面質量有極大的影響。 而凸輪是內燃機主要的部件之一，其加工質量的好壞嚴重影響著發動機的動力性能，數控方 法磨削凸輪時，磨削區的溫度是影響凸輪加工表面質量的主要因素。目前通常都是採用經驗調節，往往在速度和效果方面很難得到折中；或者是進行有限元計算及計算機模擬的方法來 獲得加工的溫度場，再將此結果反映到加工的工藝當中。對於凸輪這樣的非對稱結構，砂輪 的加工過程更為複雜，通過這種開環的控制很難達到預定的要求。因而需要開發一種新型的凸輪磨削控制系統，以被加工區域中的實時溫度場數據為輸入 變量，通過模糊控制算法來動態跟蹤調節砂輪主軸單元的轉速和砂輪的進給量，從而在保證 質量的前提下合理的運用磨削工藝。 發明內容本發明的目的是為了克服目前凸輪在磨床上加工時其加工表面的溫度難以控制的局限 性，提供一種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統及方法，能有效地實時拍攝到凸輪 加工表面溫度場，以被加工區域中的實時溫度場數據為輸入變量，通過模糊控制算法來動態 跟蹤調節砂輪主軸單元的轉速和砂輪的進給量，從而在保證質量的前提下合理的運用磨削工 藝。為達到上述目的，本發明採用如下技術方案一種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統，包括被加工凸輪、砂輪支架、PC機、 控制單元、伺服電機、滾珠絲槓、直線電機、主軸單元及砂輪，其特徵在於有一個紅外熱像 儀通過連杆固連在所述砂輪支架上，所述紅外熱像儀的攝像頭對準砂輪加工表面。而其輸出口通過1394接口和PC機連接，PC機通過控制單元連接砂輪主軸單元和伺服電機，以組成閉 環控制系統；紅外熱像儀實時拍攝到的凸輪加工表面溫度場圖像實時輸到PC機。一種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，採用上述的系統實行控制，其特徵在於 以紅外熱像儀測得的砂輪被加工區域中的實時溫度場數據為輸入變量，通過PC機進行模糊控 制算法來動態跟蹤調節砂輪主軸單元的轉速和伺服電機驅動砂輪的進給量，從而在保證質量的前提下合理的運用磨削工藝。
本發明與現有技術相比較，具有以下實質性的特點和技術進步(1) 簡便精確的動態實時跟蹤磨削過程的溫度場變化，不影響凸輪在數控磨床上的加 工，保證加工中凸輪表面的瞬時溫度不會過高而影響其表面質量。(2) 紅外熱像儀能實時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、控制單元、以及砂輪主軸單元和伺服電機組成 的閉環控制系統調節控制凸輪的磨削工藝。


圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖。 圖2是本發明中凸輪、砂輪和紅外熱像儀的整體結構示意圖 圖3是本發明中凸輪磨削控制系統的控制原理框圖。
具體實施方式
本發明的一個優選實施例是參見圖1-3，本基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統，包括被加工凸輪l、紅外熱像儀2、砂輪支架4、 1394數據接口5、 PC機6、控制單元7、伺 服電機8、滾珠絲槓9、直線電機10、主軸單元11、砂輪12、連杆3、頭架14、尾架15、頭 架電動機13等部件。頭架14和尾架15夾緊被加工凸輪1，使凸輪1在頭架電動機13的作 用下做旋轉運動。砂輪12固定連接在砂輪支架4上，在直線電機IO、滾珠絲槓ll和伺服電 機8的作用下做直線進給運動。主軸單元11使砂輪12同時做高速迴轉運動。連杆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 —起做進給運動，保證紅外熱 像儀2的鏡頭始終對準砂輪12和凸輪1的磨削線。然後用1394高速數據線5把紅外熱像儀 2和PC機6連接起來，並連接控制單元7、以及砂輪主軸單元11和伺服電機8，以組成閉環 控制系統。基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，採用上述的系統實行控制，通過模糊 控制算法來動態跟蹤調節砂輪主軸單元11的轉速和砂輪12的進給量，從而在保證質量的前 提下合理的運用磨削工藝。
權利要求
1. 一種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統，包括被加工凸輪(1)、砂輪支架(4)、PC機(6)、控制單元(7)、伺服電機(8)、滾珠絲槓(9)、直線電機(10)、主軸單元(11)、砂輪(12)，其特徵在於有一個紅外熱像儀(2)通過連杆(3)固連在所述砂輪支架(4)上，所述紅外熱像儀(2)的攝像頭對準砂輪(12)加工表面。而其輸出口通過1394接口和PC機(6)連接，PC機(6)通過控制單元(7)連接砂輪主軸單元(11)和伺服電機(8)，以組成閉環控制系統；紅外熱像儀(2)實時拍攝到的凸輪(1)加工表面溫度場圖像實時輸到PC機(6)。
2. —種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制方法，採用權利要求1所述的基於PC和紅外熱 像儀的凸輪磨削控制系統實行控制，其特徵在於以紅外熱像儀(2)測得的砂輪被加工區 域中的實時溫度場數據為輸入變量，通過PC機(6)進行模糊控制算法來動態跟蹤調節砂 輪主軸單元(11)的轉速和伺服電機(8)驅動砂輪(12)的進給量，從而在保證質量的 前提下合理的運用磨削工藝。
全文摘要
本發明公開了一種基於PC和紅外熱像儀的凸輪磨削控制系統和方法。本系統包括被加工凸輪、砂輪支架、PC機、控制單元、伺服電機、滾珠絲槓、直線電機、主軸單元及砂輪，有一個紅外熱像儀通過一個連杆固連在砂輪支架上，紅外熱像儀的攝像頭對準砂輪加工表面，其輸出口通過1394接口和PC機連接。本方法是將紅外熱像儀測得的砂輪被加工區域的溫度場數據作為輸入變量，通過PC機進行模糊控制算法來動態跟蹤調節砂輪主軸單元的轉速和砂輪的進給量，從而在保證質量的前提下合理的運用磨削工藝，達到在保證加工效率的同時，進行實時控制的目的。
文檔編號B24B49/00GK101396807SQ20081020197
公開日2009年4月1日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者地 汪, 琦 王, 王秀榮, 程維明, 胡志宏, 陳榮蓮 申請人:上海大學