專利名稱：聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀的制作方法
聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀屬于檢測、故障診斷技術領域。用于各類數(shù)控機床及系統(tǒng)和專用機床在加工過程中對刀具失效的實時監(jiān)控。
由清華大學研制的AE刀具綜合監(jiān)視儀，已于1989年申報發(fā)明專利，其申請公開號為CN1041721A，名稱為“一種聲發(fā)射(AE)刀具綜合監(jiān)視(控)方法與裝置”。該專利發(fā)明的特征是用聲發(fā)射信號的“振鈴記數(shù)”、“一次包絡信號幅值的均值”、“一次包絡信號的峰值”、“一次包絡信號的微分峰峰值”、“二次包絡信號的峰值”、“一次包絡信號的峰值記數(shù)”、“二次包絡信號波延續(xù)時間”等七個參數(shù)作為判斷刀具(砂輪)破損的特征指標。依據(jù)該產(chǎn)品的公開資料，它的主要技術參數(shù)為刀具破損分辨率 0.01mm2(粗加工，典型0.2mm2)響應時間 0.3ms～0.5s報警輸出方式 報警燈、報警蜂鳴器、交聯(lián)傳輸接口儀器外形尺寸 450×440×210(長×寬×高)mm儀器凈重 12KgAE車削監(jiān)視儀售價高達4.5萬元，AE刀具綜合監(jiān)視儀則更貴。該儀器所用特征參數(shù)多達七個，按其方法制成的聲發(fā)射刀具綜合監(jiān)視儀結(jié)構(gòu)復雜，儀器大而笨重，工作程序龐雜，響應時間長等由其引起的另一個缺點是價格昂貴，給應用推廣造成極大的困難。
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有聲發(fā)射刀具監(jiān)視系統(tǒng)的不足，提出了一種聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀。它是由傳感器、模擬電路、數(shù)字電路、軟件包、開關電源、前后面板、底座、加高板支架、上蓋、輸出接口及報警器等部分組成。儀器工作時，首先將它安放在被監(jiān)視設備的適當位置，將聲發(fā)射傳感器安裝在機床的合適位置，接通儀器電源，把儀器后面板電源開關置于接通位置，然后將后面板“自檢-監(jiān)控”的扭子開關置于“自檢”位置，再按前面板的“自檢”鍵。儀器即開始自檢，數(shù)碼顯示值將漸增直至報警。則說明系統(tǒng)工作正常。這時將后面板扭子開關搬向、“監(jiān)控”。其次進行工序設置。按工種要求按“工序設置”鍵，每按一次改變一個工種，數(shù)碼首位加“1”直到“5”再回到“1”。再次調(diào)整“閾值”。閾值調(diào)整按工種分破損和磨損閾值進行調(diào)整，分別按“閾值調(diào)整Ⅰ”和“閾值調(diào)整Ⅱ”鍵，并調(diào)整各自的“電位器”及觀察顯示值，直到合適為止。最后按“啟動”鍵，儀器開始運行采樣、比較和處理直至報警。報警時儀器后面板RS-232C接口和主機交換信息，同時前面板數(shù)碼顯示器低四位顯示當前磨損值，報警燈亮，蜂鳴器發(fā)聲。當報警處理完畢后，按“復位”鍵，儀器又進入初始狀態(tài)，并顯示1 8097，如需繼續(xù)工作，按“工序設置”和啟動“鍵即可。
本儀器是以當今世界上具有最高性能的單片微型計算機系列MCS-96為核心設計的智能化監(jiān)控儀。主機芯片的主頻為12MHz，芯片內(nèi)集成有10位A/D，轉(zhuǎn)換速度為42μs，配置有容量為16～64K ROM，主機功能極強。
本發(fā)明與現(xiàn)有聲發(fā)射監(jiān)控儀相比具有以下優(yōu)點1.探測監(jiān)視系統(tǒng)是車、鏜、鉆智能化高精度聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控系統(tǒng)。
2.刀具磨、破損分辨率為0.01mm2。
3.報警輸出方式多，除設有報警指示燈，報警數(shù)字顯示、蜂鳴器報警外，還設有交聯(lián)傳輸RS-232C接口，直流24v報警輸出。
4.響應速度快 快速報警響應時間＜0.1ms計算機報警響應時間＜30ms5.儀器體積小 儀器外形尺寸235×205×85(長×寬×高)mm6.儀器重量輕 儀器總重量＜2Kg，為已有儀器重量的六分之一7.系統(tǒng)抗干擾能力強和儀器操作使用十分方便，安全。
8.結(jié)構(gòu)緊湊合理，易于生產(chǎn)，成本低，便于推廣。
附圖的說明如下

圖1.聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀示意2.前面板3.后面板4.聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀原理框圖根據(jù)附圖結(jié)合實施例詳述如下圖1 由模擬電路(8、29)、數(shù)字電路(9、3)、開關電源(77)、前面板(2)、后面板(4)、底座(5)、加高板支架(6)、上蓋(1)、輸出接口及報警器等部分組成。裝配時，首先把開關電源(7)用快壓螺釘(82×6)固定在底座(5)的右邊。其次將模擬電路板(8)用快壓螺釘(16×6)安裝并固定在底座(5)的左邊。再按順序?qū)⒉孱^(F1、F2、F11)分別插入插座(E1、E2、E11)，再將套塑料墊(12×8)后把膠墊(11×4)分別套在四個螺桿(10×4)上插入底座(5)的安裝孔內(nèi)。再把加高板支架(6)按定位槽裝在底座(5)上。將墊片(21×3)、(19×3)分別裝在引長墊(20×3)的兩邊用螺釘(18×3)固定在數(shù)字電路(9)上，把數(shù)字電路(9)用螺釘(23×2)通過引長墊(20×2)固定在加高板支架(6)上，用套上絕緣墊圈(22)的螺栓(85)及螺帽(86)固緊在角架(84)上，和用螺帽(14)旋在事先套上小管(87)的螺栓上，將數(shù)字電路(9)自然放平擰緊。再按順序把插頭(F3、F4、F5、F6、F7和F8)分別裝入插座(E3、E4、E5、E6、E7和E8)上，并將數(shù)字電路板(3)對準兩個方孔位置套在前面板(2)上插入底座(5)的前端槽內(nèi)，套塑料墊(12×8)于長螺拴(10×4)的上端，并給模擬電路(29)通過螺釘(27)螺帽(83×1)裝上引長片(82)，將該電路板通孔(28)及套管(24×2)用螺栓(81×3)安裝并固定在開關電源(77)開闊部的上方。按順序?qū)⒉孱^(F12、F13)插進插座(E12、E13)上，最后蓋上蓋(1)于加高板支架(6)的槽內(nèi)，并擰緊長螺釘(10×4)，則聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀裝成。
圖2 標號碼的器件全部裝在數(shù)字電路(3)上，而前面板(2)上則是加工出大小、形狀不同的圓孔和方或長方形孔使有關元器件漏出顯示罷了。現(xiàn)說明如下衰減器按鈕(30、31)衰減-10dB(30)，衰減-20dB(31)閾值調(diào)整孔(32、33)破損閾值調(diào)整(32)，磨損閾值調(diào)整(33)功能顯示燈(34)、工序設置顯示燈(35)、儀器運行指示燈(36)、采集信號指示燈(38)、暫停指示燈(39)。
數(shù)碼顯示器(37)，用其顯示工序號、儀器等待用戶命令狀態(tài)，破、磨損閾值設置，磨損電壓計算值及磨損報警當前值顯示等。
報警顯示燈(40、41)磨損報警顯示燈(40)、破損報警顯示燈(41)。
儀器人工操作9位小鍵盤(42～50)工序設置鍵(42)，啟動鍵(43)，破損閾值調(diào)整顯示鍵(44)，繼續(xù)執(zhí)行鍵(45)，暫停執(zhí)行鍵(46)，磨損閾值調(diào)整顯示鍵(47)，自檢鍵(48)，復位鍵(49)和背景噪聲設置鍵(50)構(gòu)成。
圖3 由自檢-監(jiān)控開關(51)，傳感器輸入插座(52)及(54)，通線孔(53)，輸出交聯(lián)RS-232C接口插座(55)，直流24v輸出接線柱(56)和(57)，RS-232C接口輸出綠紅指示燈(58×2)，儀器電源開關(59)構(gòu)成。
圖4 該圖由模擬電路(8、29)，數(shù)字電路(9、3)及開關電源(77)三部分組成。模擬電路(8、29)部分由前置放大器(60)，衰減器(76)、選頻放大器(61)、峰值檢波器(62)、比較器(75)，低通濾波器(63)，報警接口電路(71)，RS-232C接口(68)，蜂鳴器(70)、直流24v輸出電路(67)等組成。數(shù)字電路(9，3)部分由A/D轉(zhuǎn)換器(64)，微型計算機主機8097-90芯片(65)，可編程存貯器(72)、存貯器(73)、鍵盤(74)、D/A轉(zhuǎn)換器(66)，直流24v輸出電路(67)，磨損量計算顯示器(69)和RS-232C接口(68)，蜂鳴器(70)等組成。
開關電源(77)承擔為模擬電路(8、29)及數(shù)字電路(9、3)提供所需電源。
權利要求
1.本專利提供一種聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀。它由聲發(fā)射傳感器、模擬電路、數(shù)字電路、開關電源、前后面板、多種輸出接口及顯示等部分組成。其特征在于以MCS-96系列單片微型計算機為核心，用聲發(fā)射信號上升斜率及包含最大峰值電壓前若干采樣點的均值電壓作為特征量，來判斷刀具磨損的程度。對于刀具破損采用少環(huán)節(jié)的模擬電路處理，只采用峰值檢波后的電壓值作為特征量來構(gòu)成。
2.根據(jù)權利1所述聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀的要求，本發(fā)明是將由聲發(fā)射傳感器拾取并經(jīng)過預處理后的AE信號，通過模擬電路單元處理刀具破損及數(shù)字電路單元處理刀具極度磨損和多種傳輸接口單元及抗干擾的開關電源系統(tǒng)所組成的聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀，其特征是按聲發(fā)射信號的斜率、均峰值電壓與經(jīng)驗建立起來的特征參數(shù)模式識別和識別判斷程序并將其固化在單片微型計算機中的可編程存貯器中的智能化識別判斷的一種自動化多工種刀具監(jiān)控系統(tǒng)來形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聲發(fā)射刀具失效監(jiān)控儀，屬于檢測、監(jiān)控和故障診斷技術領域。是由傳感器、模擬電路、數(shù)字電路、軟件包及多種輸出方式等部分組成。儀器是以聲發(fā)射技術為基礎，用最快速的單片微型計算機MCS-96為核心，配以足夠的外圍支持器件構(gòu)成。用其檢測與監(jiān)控多種刀具在加工過程中的工況。由于本發(fā)明構(gòu)思及選件先進合理，結(jié)構(gòu)緊湊，它具有速度快、可靠性高、抗干擾能力強、使用安全、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。具有社會經(jīng)濟效益，易于推廣使用。
文檔編號B23Q17/09GK1058164SQ9010943
公開日1992年1月29日 申請日期1990年11月24日 優(yōu)先權日1990年11月24日
發(fā)明者張軻, 馮凱昉, 徐建榮, 崔西寧, 李志俊 申請人:西北工業(yè)大學