[实用新型]一种面向无心内圆磨床的在线防碰撞监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种面向无心内圆磨床的在线防碰撞监控装置。

背景技术

在现代磨削加工中，自动化系统可以按照设定自动完成进刀和加工过程，这样可以减少外界干预，消除人因误差，提高精加工产品的质量。但是由于缺少在线监测系统，砂轮进给时有可能与工件发生碰撞，这样不仅产生了不合格品，还会损伤砂轮或机器，进而造成生产的中断。特别是在微型轴承高速磨削加工中，由于轴承孔径比较小，砂轮与轴承的相对定位要求更加高；而且在砂轮高速旋转中，一旦发生碰撞，对系统的损坏将会非常严重。因此，需要一种面向无心内圆磨床的在线防碰撞监控装置，在砂轮和工件发生意外接触时，及时监测到这种接触信号，并判断是否为碰撞，若是碰撞则及时控制砂轮回跳，阻止恶性碰撞的发生，同时该监控装置必须要有很低的误判率，以减少不必要的损失。

声发射(AE，Acoustic Emission)检测技术是一种灵敏度高、频响范围广、信息量大的动态无损检测技术，并具有实时、在线和整体检测的特点。利用材料断裂或碰磨时发生的AE信号的特征参数及其变化可以判断断裂或碰磨的产生及强度。基于这一原理的AE检测技术在石化、电力、航空、冶金、交通、机械等领域都有广泛的技术研究和应用。但是由于AE源的多样性和噪声干扰的复杂性，AE的特征识别和提取是一个比较难解决的问题。

在现有技术中，CN88103673.0发明专利提出了一种产品的声发射检测装置，其利用脉冲发生器和时间窗测量部件获取声发射信号；CN 91233425.8实用新型专利提出了一种声发射磨削接触检测装置，其利用峰值检测判断碰撞发生的方法；这些方法的信号处理过程过于简单，其准确性难以满足高速磨削加工的需要。而CN200780019078.6发明专利提出了一种针对损坏检测的装置和方法，并不能适用于碰撞检测；其它基于声发射传感器的碰撞监测装置有些仅仅通过波峰、幅值作为判断标准来判断碰撞，其准确性和可靠性较低，特别是在强噪声环境下，很容易发生误判，造成时间损失；而有些并没有提出具体的判断碰撞的算法，可操作性和实用性无法令人满意；还有些针对其他种类的加工方式，对于微型轴承套圈的高速无心内圆磨削有一定的局限性。

因此，有必要提出这样一种面向无心内圆磨床的在线防碰撞监控装置，它能够通过对AE信号和加工状态的监测和分析判断出是否会发生碰撞，防止恶性碰撞的发生，并把误判率降到最低程度；而且，该监控装置能够应用于微型轴承套圈的高速磨削中，并具有较高的实时性和准确性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种面向无心内圆磨床的，特别是在微型轴承的高速磨削加工中，能够准确有效地监测和防止砂轮与工件碰撞的，基于声发射的在线防碰撞监控装置。

为了达到上述目的，本实用新型所述的面向无心内圆磨床的在线防碰撞监控装置包括如下几个部分：在无心内圆磨床的工件支承上安装一个声发射(AE)传感器(1)，其输出信号线与前置放大器(2)连接；前置放大器(2)与滤波器(3)连接；滤波器(3)与A/D转换器(4)连接；A/D转换器(4)与DSP(5)连接；DSP(5)与PLC(6)连接；DSP(5)与PC上位机(8)连接；PLC(6)分别与显示报警系统(7)、PC上位机(8)和伺服驱动系统(9)连接；其中显示报警系统(7)包括触摸显示屏、报警灯和蜂鸣器。

所述声发射传感器安装在微型轴承套圈高速磨床的工件台的工件支承上，面向磨削区，可以接收砂轮与工件接触时产生的声发射信号以及其它构件或液体之间碰撞、摩擦等产生的噪声和干扰信号。其一般输入频率为100KHz-400KHz。

所述前置放大器(简称前放)为声发射检测系统的一个重要部件，其主要作用为提高信噪比，保证高增益和低噪声。由于在微型高速磨削系统中，声发射检测通常在较强的机械噪声(频带通常低于50KHz)、液体噪声(频带通常100KHz-1MHz)和电气噪声的环境中进行，还要求前置放大器具有一定的强抗干扰能力和抑制噪声的能力。前放是模拟电路，输入为声发射传感器输出的电压信号，输出为放大后的模拟信号。

所述滤波器为适合砂轮与工件接触的声发射信号采集的带通滤波器，可以将信号中的各种频率幅度的混杂噪声信号最大程度的剔除，提取监测所需要的某频带信号。

所述A/D转换器是将输入的模拟信号转换为输出的数字信号的装置，其输出的数字信号可以输入DSP进行信号处理。