本文關(guān)鍵詞：光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光柵刻化刀 刃磨振動(dòng) 雙閉環(huán)控制 自動(dòng)搜索尋優(yōu) 小波包

【摘要】：天然金剛石具有硬度高、耐磨性好及磨擦因子低等特征,現(xiàn)行的光柵刻劃刀具采用的材質(zhì)是天然金剛石,但天然金剛石所具有的質(zhì)脆、易崩裂、高溫下易產(chǎn)生熱化學(xué)磨損和擴(kuò)散磨損等特殊的物理化學(xué)特性,給金剛石刀具的精密研磨帶來一定的困難,刀具研磨的工藝經(jīng)驗(yàn)表明,在光柵刻劃刀具刃磨過程中,刃磨設(shè)備和刀具表現(xiàn)出很多與刀具刃磨相關(guān)的特征,如相互之間的研磨壓力、磨盤及刀臂的振動(dòng)、現(xiàn)場刃磨的聲音、相互摩擦產(chǎn)生的溫度等,尤其是刃磨中刀具的振動(dòng),可讓刀具和研磨盤之間產(chǎn)生多余的相對(duì)運(yùn)動(dòng),這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)破壞刀具的峰銳度與表面光潔度。本文以光柵刻劃刀具刃磨設(shè)備為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以光柵刻劃刃磨過程刀具為具體研究對(duì)象,將刀具振動(dòng)信號(hào)作為刃磨過程故障診斷的特征信號(hào),并采用小波包信號(hào)處理方法從帶有噪聲的振動(dòng)信號(hào)中提取出能夠代表刀具刃磨狀態(tài)的特征值信息,從而辨識(shí)刀具刃磨過程的運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)而提出一種振動(dòng)控制方法,為實(shí)現(xiàn)刀具刃磨振動(dòng)過程自動(dòng)控制提供了理論基礎(chǔ)。首先提出采用刀具振動(dòng)信號(hào)作為表征刃磨過程故障診斷的特征信號(hào),進(jìn)行了刃磨正常及故障振動(dòng)信號(hào)的快速傅里葉變換頻譜分析,初步確定了刀具刃磨過程振動(dòng)信號(hào)的特征頻段,采用db9小波函數(shù)對(duì)刃磨正常和故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行三層小波包分解,進(jìn)行了能量譜和功率譜分析,進(jìn)一步確定了刃磨過程刀具振動(dòng)信號(hào)的特征頻段,進(jìn)而提取出能夠表征刃磨振動(dòng)的特征值信息;然后在分析刀具刃磨過程振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了通過在線調(diào)整刀具向磨盤施加載荷大小來減小刃磨過程刀具的振動(dòng),提高刀具刃磨質(zhì)量的方法;接著針對(duì)刃磨過程受諸多工藝參數(shù)及干擾影響,而刀具刃磨過程對(duì)參數(shù)的控制要求較高等特點(diǎn),提出了采用串級(jí)控制方法,內(nèi)環(huán)采用PID控制算法控制刀具向磨盤施加的研磨載荷大小,提前消除干擾對(duì)刀具振動(dòng)信號(hào)的影響,外環(huán)采用自動(dòng)搜索尋優(yōu)算法以減少刀具在刃磨過程中的振動(dòng),通過仿真分析驗(yàn)證了控制方法的可行性;最后完成了系統(tǒng)的硬件搭建和軟件設(shè)計(jì),提供了一種對(duì)刀具刃磨振動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析的軟件平臺(tái)。
【關(guān)鍵詞】：光柵刻化刀 刃磨振動(dòng) 雙閉環(huán)控制 自動(dòng)搜索尋優(yōu) 小波包
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG71;TG580.6;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 論文選題的來源及意義8
• 1.1.1 論文的來源8
• 1.1.2 論文的研究意義8
• 1.2 相關(guān)技術(shù)目前發(fā)展?fàn)顩r8-10
• 1.2.1 金剛石刀具研磨工藝方法現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 加工過程振動(dòng)研究現(xiàn)狀9
• 1.2.3 光柵刻劃刀具刃磨控制技術(shù)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 金剛石刀具研磨技術(shù)發(fā)展方向10
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容10-11
• 1.5 論文的整體結(jié)構(gòu)11-12
• 第二章 光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)信號(hào)分析及提取方法研究12-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置介紹12-13
• 2.2 振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)的搭建13-15
• 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)13
• 2.2.2 硬件選型13-15
• 2.3 振動(dòng)信號(hào)采集15-16
• 2.3.1 振動(dòng)測(cè)量參數(shù)選擇15-16
• 2.3.2 測(cè)點(diǎn)選擇16
• 2.3.3 采樣間隔選擇16
• 2.4 刀具刃磨振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)路線16-17
• 2.5 小波包分析理論17-22
• 2.6 小波包重構(gòu)信號(hào)使用快速傅里葉分析時(shí)偽頻率的去除22-24
• 2.7 金剛石刀具刃磨振動(dòng)信號(hào)的小波包分析24-30
• 2.7.1 刃磨振動(dòng)信號(hào)小波包能量譜與功率譜分析24-29
• 2.7.2 刀具振動(dòng)信號(hào)各頻段能量值29-30
• 2.8 刀具刃磨載荷的檢測(cè)與計(jì)算30-34
• 2.8.1 刀具刃磨載荷調(diào)整裝置30-31
• 2.8.2 刀具刃磨載荷檢測(cè)原理31-33
• 2.8.3 金剛石刀具刃磨載荷計(jì)算模型33-34
• 2.9 本章小結(jié)34-35
• 第三章 光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)控制方法研究35-54
• 3.1 串級(jí)控制方法35-38
• 3.2 PID控制概述38-46
• 3.2.1 信號(hào)的離散化處理43-44
• 3.2.2 PID參數(shù)整定44-46
• 3.3 自動(dòng)搜索尋優(yōu)控制方法46-48
• 3.3.1 自動(dòng)搜索尋優(yōu)工作原理及特點(diǎn)46
• 3.3.2 自尋最優(yōu)控制的實(shí)現(xiàn)方法46-48
• 3.4 光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)控制方法48-51
• 3.4.1 影響光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)的相關(guān)工藝參數(shù)48-49
• 3.4.2 影響刀具刃磨振動(dòng)的相關(guān)擾動(dòng)49
• 3.4.3 光柵刻化刀具刃磨振動(dòng)控制思路及具體實(shí)施方式49-51
• 3.5 控制系統(tǒng)仿真分析51-53
• 3.5.1 單回路PID控制振動(dòng)仿真51-52
• 3.5.2 串級(jí)控制仿真52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 光柵刻劃刀具刃磨振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)54-63
• 4.1 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)54
• 4.2 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)54-56
• 4.2.1 載荷信號(hào)采集結(jié)構(gòu)54-55
• 4.2.2 DI-710采集卡詳細(xì)介紹55-56
• 4.3 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)56-58
• 4.3.1 刃磨機(jī)床布局56-57
• 4.3.2 載荷調(diào)整電路57-58
• 4.4 LabVIEW的簡介及系統(tǒng)界面58-62
• 4.4.1 LabVIEW的簡介58-60
• 4.4.2 刀具刃磨振動(dòng)軟件界面設(shè)計(jì)60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 作者簡介70
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果70

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本文編號(hào)：694148