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基于DSP的砂轮动平衡测控系统的研制

张志立  
【摘要】:在磨床上,砂轮不平衡不仅会引起磨床的振动和噪声,严重影响磨削质量和精度的提高,还会加速主轴及轴承的磨损,严重影响磨床使用寿命。在精密数控加工生产过程中,日益要求解决动平衡影响加工精度的问题。 文章首先分析了砂轮不平衡量产生的机理和原因,获得不平衡信号的一般特征,为小波分析中小波基的选择奠定了基础。接下来采用计算机仿真分析的方法对现场采样数据进行了小波分析,很好的提取重构出了不平衡振动信号。本文在对平衡头内部结构和原理分析的基础上,建立了平衡头的数学模型。在此基础上把时间最优控制算法引进到砂轮动平衡控制系统中。仿真结果表明:该算法有效地减小了调节时间和超调量,改善了控制效率和精度。本文在广泛了解和借鉴国内外先进技术的基础上,设计了一种新型的砂轮动平衡测控系统。本系统以TMS320LF2407处理器作为核心控制芯片,用磁电式速度传感器检测砂轮旋转时的不平衡振动量,以光电传感器测量的砂轮转速作为基准信号,用DB10小波基小波分析方法对振动信号进行提取重构,采用时间最优控制算法控制高速旋转的砂轮平衡头内的双永磁直流电动机,带动双偏心齿圈改变重心位置,实现对不平衡振动量的平衡补偿。 本系统采用模块化和结构化方法设计系统的硬件和软件,最终形成完整的砂轮动平衡测控系统,并在外圆磨床上完成台架试验。实验结果显示本系统能很好的提取出不平衡信号,并能显著削减砂轮不平衡引起的振动,平衡时间也达到了预定目标。


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