[发明专利]一种三维动态磨削力检测装置及其解耦算法

摘要

本发明公开了一种三维动态磨削力检测装置及其解耦算法，主要解决了现有电阻应变式磨削测力仪固有频率低、可测动态力范围窄，压电式磨削测力仪制造复杂、价格昂贵、无法检测静态力，多元线性回归解耦算法对检测装置线性度依赖度高，解耦效果不稳定等问题。该三维动态磨削力检测装置主要由底座、立柱、支座、弹性薄板组、上盖板和电阻应变片组组成。待加工工件通过螺纹连接安装在上表面平台上，磨削加工时，磨削力作用在工件上，通过上表面平台传递到立柱，引起立柱产生相应变形，并传递到与其并联安装的三组弹性薄板，三组弹性薄板各组之间安装位姿两两垂直，引起粘贴在弹性薄板上的三组电阻应变片产生相应电阻值变化量，并经过信号调理与采集，传递到PC机，实现了三维动态磨削力的检测。该解耦算法采用BP神经网络作为解耦模型，并通过遗传算法对其初始权值和阀值参数进行优化，得到最优解耦模型，实现三维磨削力信号的高精度解耦。本发明结构设计巧妙，固有频率高，可测动态力范围广，同时可测量静态力，向问耦合程度低，制造简单，大大降低了三维动态磨削力检测装置的制造难度和生产成本，同时解耦算法收敛快、精度高、可靠性高，具有较好的实用和推广价值。

主权项

1.一种三维动态磨削力检测装置，其特征在于，包括底座(1)、立柱(6)、上盖板(4)、支座(2)、弹性薄板组(3x、3y、3z)和应变片组(5x、5y、5z)； 所述底座(1)上端面开有方形凹槽(10)和4个沉头通孔(11)，所述上盖板4的下端面开有方形凹槽(15)和4个沉头通孔(16)，所述立柱6的上下两端面设置有方形凸台(19)和(20)，并均开有4个螺纹孔(18)，两组预紧螺钉分别穿过通孔(11)和通孔(16)与螺纹孔(18)配合，将所述底座(1)、立柱(6)和上盖板(4)固结在一起，所述底座(1)上表面四周均布有4个矩形支座安装槽(8)，所述底座(1)上表面四周开有沉头通孔形式的支座固定通孔(7)，所述支座(2)的下端面设置有与所述矩形支座安装槽(8)相配合的凸台(23)，所述支座(2)下端面开有2个螺纹孔，8个预紧螺钉穿过支座固定通孔(7)与支座下端面的螺纹孔配合； 将所述底座(1)和4个所述支座(2)固结在一起，所述上盖板(4)的下端面对称设置有4个矩形凸台(13)，所述矩形凸台(13)的下端面开有两个沉头通孔(12)，所述矩形凸台(13)的侧面开有两个螺纹孔(17)，所述支座(2)上开有两个螺纹孔(22)和两个沉头通孔(21)，每对所述矩形凸台(13)和所述支座(2)之间均安装有一个水平方向弹性薄板组(3x、3y)和Z方向弹性薄板组(3z)，所述弹性薄板组(3x、3y、3z)的上下两端均开有2个通孔(25)，2个螺栓穿过通孔(21)和通孔(25)与螺母配合，2个螺钉穿过通孔(25)和螺纹孔(17)，将所述支座(2)、水平方向弹性薄板组(3x、3y)和上盖板(4)固结在一起，2个螺栓穿过通孔(12)和通孔(25)与螺母配合，2个螺钉穿过通孔(25)和螺纹孔(22)，将所述上盖板(4)、Z方向弹性薄板组(3z)和支座(2)固结在一起，检测装置输出的原始测量信号输入到基于遗传算法优化的BP神经网络解耦模型进行解耦运算，实现高精度解耦。