一种双回路微电脑控制声发射刀具破损磨损监测装置

摘要

一种双回路微电脑控制声发射刀具破损磨损监测装置，由计算判别回路与应急判别回路共同组成双回路判别系统，应急判别回路的基准电平由微电脑经D/A转换器提供。本发明具有使用方便、适用面广、漏报率低的优点，可广泛应用于刀具破损磨损的监测。

说明书

本发明属机械制造中刀具破损，磨损的声发射监测技术领域，涉及一种改进的微电脑控制声发射刀具破损、磨损监测装置。

机械制造中刀具破损、磨损的监测是长期以来受到机械制造业关注的重大技术问题之一，利用微电脑监测声发射信号的变化以监测刀具磨损破损的方法和装置已有不少专利和商品问世，例如：日本专利特开昭61-201157等所提供的装置是由信号处理电路和微电脑组成刀具破损计算判别系统，用驱动电路产生模拟声发射信号，用试验方法调整仪器灵敏度设定门坎电平。这种技术的不足之处在于不能准确地同时监测磨损和破损。因为刀具破损是突发性故障，持续时间很短（一般1～3毫秒），因而需要连续监测，而磨损过程是慢变过程，为了提高测报的准确度，通常要进行统计分析计算（例如计算平均值、有效值、最大概率密度值等），若在磨损的计算差别过程中发生破损故障，就会因检测不到而造成漏报;这一技术的另一不足之处在于信号比较器的门坎电平由模拟声发射信号源用试验方法设置，使用调正不便，而且不能适应复杂的切削条件的变化。

本发明的目在于避免上述已有的技术的不足之处，提供一种可用于准确地同时监测磨损、破损的装置，并可自动设置门坎电平，以改善监测装置的操作性和对切削条件的适应性。

本发明的目的可以通过双回路微电脑控制监测系统实现。其具体技术方案是采用微电脑控制的计算判别回路与应急判别回路共同组成双回路判别系统，应急判断回路的基准电平由微电脑经D/A转换器提供。

下面结合附图详细说明本发明。

附图一为本发明的结构框图;

附图二为工作流程图;

附图三为应急中断处理流程图。

在附图一中：（1）刀具、（2）传感器、（3）模拟处理电路、（4）可编程放大器、（5）A/D转换器、（6）比较器、（7）D/A转换器、（8）锁存器、（9）微电脑、（10）应急报警电路、（11）单稳触发器、（12）接口电路、（13）程序存贮器、（14）数据存贮器、（15）键盘与显示、（16）打印、（17）报警显示。

在附图二中：（18）启动、（19）启动自检、（20）运行自检、（21）倍率自检、（22）自学习、（23）D/A送数、（24）破损判别、（25）时间控制、（26）磨损判别。

在附图三中：（27）保护现场、（28）破损判断、（29）返回、（30）破损报警。

本发明的计算判别回路由传感器（2）、模拟处理电路（3）、可编程放大器（4）、A/D转换器（5）、微电脑（9）组成;应急判别回路由传感器（2）、模拟处理电路（3）、可编程放大器（4）、比较器（6）、D/A转换器（7）、锁存器（8）、应急报警电路（10）、单稳触发器（11）、接口电路（12）、微电脑（9）组成。

由传感器（2）拾取的声发射信号经模拟处理电路（3）放大、滤波、检波后，送入可编程放大器（4）。可编程放大器的输出端分为二路，一路与A/D转换器（5）的输入端相连，与A/D转换（5）器、微电脑（9）组成计算判别回路;一路与比较器（6）的信号输入端相连，与D/A转换器（7）、锁存器（8）、应急报警电路（10）组成应急判别回路。应急判别回路中比较器（6）的基准电平输入端与D/A转换器（7）的输出端相连。D/A转换器（7）的数据输入端与锁存器（8）相连;比较器（6）的输出端经单稳触发器（11）与应急报警电路（10）相连。当比较器（6）的输入信号电平超过D/A转换器的输出电平时，单稳触发器（11）翻转并驱动应急报警电路动作，并可经接口电路（12）输入微电脑，进行中断处理，对报警的真实性进行更准确的判别。

本发明的工作流程由启动（18）、启动自检（19）、运行自检（20）、倍率自检（21）、自学习（22）、D/A送数（23）、破损判别（24）、时间控制（25）、磨损判别（26）等环节组成。启动自检（19）对报警系统、A/D与D/A转换器的工作情况进行自检，运行自检（20）将采样信号与背景噪声信号对比以判断切削过程是否开始，当切削过程开始后，经过延时的信号进入倍率自检（21）。倍率自检根据信号强弱选择可编程放大器的倍率自检（21）。倍率自检（21）根据信号强弱选择可编程放大器的倍率，以自动适应各工序切削用量的变化。自学习过程（22）是在选定的放大倍率下，根据正常切削状态下的信号值计算出破损与磨损判别的门坎值。D/A送数过程（23）将破损判别的信号最大允许幅值门坎值送入D/A转换器，供应急报警监测用。时间控制（25）用以控制磨损判别的时间间隔T，若刀具磨损较快，T可取小值，若刀具磨损较慢，T可取较大值。破损判别是根据信号幅值与自学习过程建立的门坎值进行比较，以判断刀具是否破损;磨损判别（26）是通过计算大量采样数据的平均值或其他特征值与自学习过程建立的磨损判别门值进行比较，以判断刀具的磨损状态。

本发明的应急中断处理过程如附图三所示。在计算机按图二所示流程工作的过程中，若在计算机采样间隙时间或进行磨损判别计算过程中，突然发生刀具破损，声发射信号幅值超过D/A转换器设定的门坎值，则应急报警灯显示故障，并可通过接口电路（12）向计算机发出中断信号，计算机立即停止正在运行的程序，进行中断处理，以进一步确认刀具是否破损，然后驱动破损报警或正常返回，继续执行原程序。

本发明可采用各种判别计算方法进行刀具破损、磨损的判别，可自动设置门坎电平，具有使用方便，适用面广，漏报率低的优点，可广泛应用于刀具破损、磨损的监测。