[发明专利]一种超声切割声主轴状态监测系统及方法

摘要

本发明公开了一种超声切割声主轴的状态监测系统及方法，包括主控MCU、人机交互界面装置、数据采集系统和数据存储系统。传感器输出接口通过杜邦线与调理电路输入接口连接，调理电路输出接口通过杜邦线与主控MCU内置ADC的GPIO口连接，人机交互界面装置与主控MCU通过16位8080总线相连，数据存储系统通过SPI总线与主控MCU连接；主控MCU上设有USB转串口用来供电，设有2MSPI-FLASH用于保存字库，设有JTAG/SW口来下载数据采集程序。本发明在加工中的各个故障参数，超过工作许可范围时，给予声光报警提示，从而提高加工的可靠性和安全性，增强企业竞争力，更适合工程实际应用。

主权项

一种超声切割声主轴状态监测系统，包括主控MCU、人机交互界面装置、数据采集系统和数据存储系统；主控MCU采用ARM Cortex‑M3，所述的数据采集系统包括多个调理电路和多个传感器；其中调理电路分为衰减模块的调理电路和放大模块的调理电路；其特征在于：传感器输出接口通过杜邦线与调理电路输入接口连接，调理电路输出接口通过杜邦线与主控MCU内置ADC的GPIO口连接，人机交互界面装置与主控MCU通过16位8080总线相连，数据存储系统通过SPI总线与主控MCU连接；主控MCU上设有USB转串口用来供电，设有2MSPI‑FLASH用于保存字库，设有JTAG/SW口来下载数据采集程序；衰减模块的调理电路包括第一电压反馈型放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一二极管D1、第二二极管D2、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3;第一电阻R1的Vin端与传感器的输出端连接，另一端与第一二极管D1正极、第二二极管D2负极、第二电阻R2的一端、第一电压反馈型放大器U1正向输入端连接，第二电阻R2的另一端接地，第一二极管D1负极与第二二极管D2正极、第一电压反馈型放大器U1反向输入端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端连接，第一电压反馈型放大器U1的电压输出端与第三电阻R3的另一端连接主控MCU内置ADC的GPIO输入口，第一电压反馈型放大器U1正负电源端接±5v电压；第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的输出口、第五电阻R5的一端连接，第二运算放大器U2反向输入端与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端，第二运算放大器U2正向输入端接地，第三运算放大器U3的输出端和反向输入端与第六电阻R6的另一端连接，第三运算放大器U3的正向输入端接5V偏置电压，第三运算放大器U3的正负电源端接±5v电压；放大模块的调理电路包括第四运算放大器U4、第七电阻R7和滑动电阻r；所述的滑动电阻r代表10KNTC热电阻温度传感器，其一端接+3.3V电压，另一端与第四运算放大器U4的正向输入端、第七电阻R7的一端连接，第四运算放大器U4的反向输入端与输出端连接主控MCU内置ADC的GPIO输入口。