[发明专利]外圆磨削多参数集成质量监测装置及方法

权利要求书

1.一种外圆磨削多参数集成质量监测装置，其特征在于包括信号采集装置（1）、滤波与放大器（2）、配线端子板（3）、数据采集卡（4）和信号分析与显示装置（5）；所述信号采集装置（1）包括功率传感器（11）、位移传感器（12）、加速度传感器（13）和声发射传感器（14），所述功率传感器（11）、位移传感器（12）、加速度传感器（13）和声发射传感器（14）分别用于采集工件磨削过程中的主电机功率信号、砂轮进给位移信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信号；所述滤波与放大器（2）包括采集板（21）、恒流适配器（22）、前置放大器（23）和前放供电分离信号器（24）；所述功率传感器（11）与配线端子板（3）连接；所述位移传感器（12）和采集板（21）连接；所述加速度传感器（13）和恒流适配器（22）连接；所述声发射传感器（14）和前置放大器（23）连接；所述前置放大器（23）和前放供电分离信号器（24）连接；所述采集板（21）、恒流适配器（22）、前放供电分离信号器（24）分别与配线端子板（3）连接；所述配线端子板（3）与数据采集卡（4）连接；所述数据采集卡（4）与信号分析与显示装置（5）连接；所述信号分析与显示装置（5）中的信号分析装置（51）能够分别对所接收到的主电机功率信号、砂轮进给位移信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信号进行时域分析和频域分析，并分别选取主电机功率信号和砂轮振动信号的时域方差和幅值谱作为所述主电机功率信号和砂轮振动信号的特征值，选取砂轮进给位移信号的时域均值和方差作为该砂轮进给位移信号的特征值，选取磨削区声发射信号的时域均方根和幅值谱最大值作为该磨削区声发射信号的特征值。

2.使用权利要求1所述的监测装置进行外圆磨削多参数集成质量监测的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）由功率传感器（11）、位移传感器（12）、加速度传感器（13）和声发射传感器（14）对工件磨削过程中的主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削区声发射信号分别进行实时采集并输送到滤波与放大器（2）；

（2）由滤波与放大器对所述主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削区声发射信号分别进行滤波与放大处理，再通过配线端子板（3）将处理后的上述信号输入到数据采集卡（4）；

（3）由数据采集卡（4）对输入的主电机功率、砂轮进给位移、砂轮振动、磨削区声发射信号进行模/数转换；

    （4）由信号分析装置（51）对数据采集卡（4）输入的数字信号进行存储，并将数字信号波形输出至显示装置（52）上；

（5）由信号分析装置（51）分别对主电机功率信号和砂轮振动信号进行时域分析和频域分析，分别选取主电机功率信号和砂轮振动信号的时域方差和幅值谱作为所述主电机功率信号和砂轮振动信号的特征值；

（6）由信号分析装置（51）对磨削区声发射信号进行时域分析和频域分析，选取磨削区声发射信号的时域均方根及幅值谱最大值作为该磨削区声发射信号的特征值；

（7）由信号分析装置（51）对砂轮进给位移信号进行时域分析和频域分析，选取砂轮进给位移信号的时域均值和方差作为该砂轮进给位移信号的特征值；

（8）由信号分析装置（51）将主电机功率信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信号和砂轮进给位移信号的特征值分别输入到人工神经网络ANN，得到主电机功率信号、砂轮振动信号、磨削区声发射信号和砂轮进给位移信号的特征值与工件的粗糙度、圆度、沟形误差之间的对应耦合关系。