收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于MEMS的电主轴过载防护与远程监测系统

王煜伟  
【摘要】:电主轴是机床的最核心部件,价值约占整台机床成本的30%,因操作不当或加工编程错误导致电主轴撞刀,造成主轴损坏经常发生。开发电主轴撞击快速检测传感器,系统进行及时停车保护,避免或减少主轴损坏,具有很好的工程价值。本论文利用MEMS传感器芯片开发主轴过载检测传感器实现机床运行过程中过载信号的快速检测。当机床发生撞刀时,撞击产生反向力使主轴运动状态迅速发生改变,当MEMS传感器安装于主轴上时能够通过三轴过载的变化去检测撞击的产生。主轴传感器进行快速采集与处理,并将报警信号发送至PLC控制器或以总线方式发送至机床控制中心,实现快速停车或反向倒车防护。同时,本文设计了一套基于物联网的机床加工过程过载数据实时上传、分析与远程监测系统原型。论文研究内容包括以下几个方面:1、基于MEMS技术的电主轴状态监测传感器设计。对电主轴撞刀的力学过程进行分析与建模仿真,获取了最佳防护时间、过载探测量程、采样速度、数据传输要求等系统设计参数。在此基础上进行了小型化传感器硬件设计,以满足主轴内部安装的小型化要求;针对机床主控单元远距离接线的要求,开发了RS485总线的硬件电路与软双工通讯协议,利用隔离电路提升机床使用环境中通信抗电磁干扰的能力;面向机床未来云端管理与智能化的应用需求,设计了基于移动互联网络的机床数据实时上传系统。2、完成了主轴过载检测传感器撞刀防护与加工参数实时监测试验。在立式五轴机床上进行了过载传感器的安装,对主轴加工过程中的过载数据进行了采集,并结合时域、频域分析方法进行了过载信号特征提取。对主轴撞刀情况下传感器的响应进行了实测,传感器能够对瞬间的过载信号进行快速识别,并输出IO开关信号量到机床的PLC系统进行联动防护,验证了系统的可行性。3、开展了传感器数据存储云平台设计。基于My SQL数据库实现了可多用户访问的数据存储平台开发。采用Socket实现多线程通信,并进行参数优化,结合确认机制、重传机制等提高数据传输的稳定性;运用Jupyter Hub,实现多用户的管理;采用select多路复用,实现用户端基于web客户端与云端服务器My SQL数据的交互,使用更加便捷。本文相关研究及实际电路设计对于电主轴撞刀防护与监测具有较好的参考意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 李炳乾;MEMS粗真空传感器研制[J];传感器技术;2005年01期
2 谌贵辉,张万里,彭斌,蒋洪川;MEMS微致动器的研究[J];微纳电子技术;2004年09期
3 朱长纯,赵红坡,韩建强,崔万照;MEMS薄膜中的残余应力问题[J];微纳电子技术;2003年10期
4 阳启明,张剑铭,杨道虹,徐晨,沈光地;MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用[J];半导体技术;2004年10期
5 郝旭欢;常博;郝旭丽;;MEMS传感器的发展现状及应用综述[J];无线互联科技;2016年03期
6 田文超,贾建援;MEMS薄膜应力研究[J];仪器仪表学报;2003年S1期
7 郝嵘;高国伟;潘宏生;何刚;马超;;一种MEMS加速度计的温度误差补偿方法[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2016年01期
8 周婷婷;谢卉;孙莉萍;胡强高;;一种基于MEMS技术的可调谐光滤波器[J];光通信研究;2011年04期
9 李炜,石艳玲,朱自强,赖宗声;微波MEMS移相器的特性分析与实现[J];半导体技术;2003年11期
10 曹玉田;朱军;曹莹;李以贵;陈翔;陈迪;;MEMS微针的最新研究进展[J];微纳电子技术;2011年09期
11 张文明;孟光;;MEMS可靠性与失效分析[J];机械强度;2005年06期
12 张永华,丁桂甫,蒋振新,蔡炳初,沈民谊;基于MEMS技术的射频移相器[J];微细加工技术;2004年01期
13 鄢云;论微电子机械系统MEMS[J];西安航空技术高等专科学校学报;2004年03期
14 李文望;微电子机械系统(MEMS)技术及其应用[J];鹭江职业大学学报;2001年02期
15 崔大付;微全分析系统中的MEMS技术[J];现代科学仪器;2001年04期
16 李博;王娟;沈路;;MEMS振动传感器快速自动标定系统[J];微纳电子技术;2013年07期
17 高杨;贾小慧;秦燃;官承秋;;五位分布式MEMS传输线移相器的优化设计[J];微纳电子技术;2011年10期
18 胡放荣;熊显名;;MEMS空间光调制器的研究现状与发展趋势[J];半导体光电;2010年05期
19 胡剑;李刚炎;;基于MEMS的光开关技术研究[J];半导体技术;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 戴永胜;张宇峰;祁高品;朱建;郁元卫;;毫米波MEMS单片集成移相器[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
2 张永华;丁桂甫;蔡炳初;沈民谊;;射频MEMS移相器研究进展[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
3 田文超;贾建援;;MEMS薄膜应力研究[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
4 侯芳;;硅基MEMS滤波器三维集成技术研究进展[A];2020年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2020年
5 朱宁莉;;航空MEMS推进器发展现状及趋势[A];第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集(第六册)[C];2022年
6 陈新宇;朱健;郝西萍;李拂晓;林金庭;;MEMS开关的测试与模拟[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
7 赵兴海;杜亦佳;郑英彬;陈颖慧;高杨;鲍景富;苏伟;;D波段MEMS波导滤波器研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
8 张玉祥;李华成;马柳艺;;基于MEMS器件的交互笔运动跟踪研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
9 孔德义;梅涛;;MEMS技术及其在汽车传感器中的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
10 张寒;孙泉;汤亮;乔东海;;MEMS模拟反馈加速度传感器及其测试[A];2013中国西部声学学术交流会论文集(上)[C];2013年
11 赵湛;崔大付;;基于MEMS的生物传感器与微系统的研究进展[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
12 王丹;彭小峰;;一种MEMS光开关的原理及设计[A];广西光学学会2002年学术年会论文集[C];2002年
13 王佳能;温志渝;张流强;;一种基于MEMS技术的红外热探测器研究与设计[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
14 安鹏;苑伟政;邓进军;;MEMS超声换能器的多域耦合分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
15 刘雪花;温志渝;温中泉;刘妤;;超级电容器在MEMS振动发电机中的应用[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
16 杨晖;刘欣;孙蓉霞;;数字式MEMS加速度传感器在车载导航中的应用[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
17 伍晓明;林建辉;黄朋生;刘建设;任天令;高小榕;刘理天;;MEMS生物微电极阵列的制备与实验研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
18 高宗余;李德胜;王跃宗;;神经网络在MEMS磁罗盘误差校正中的研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
19 骆英;沈毅;;基于MEMS数据存储器中的二维驱动器结构数值模型分析[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
20 陈立国;孙立宁;荣伟彬;谢晖;;MEMS器件微装配系统的设计与研制[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(二)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 房振乾;微电子机械系统(MEMS)中介孔硅材料的热学、力学及电学特性研究[D];天津大学;2007年
2 耿照新;基于MEMS技术的微阀和微泵的设计与研制[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
3 彭慧玲;面向生物电长期采集的可穿戴MEMS电极传感技术研究[D];上海交通大学;2016年
4 罗栋;基于MEMS微镜扫描的三维激光雷达样机系统设计[D];华中科技大学;2019年
5 朱雁青;低功耗MEMS热式风速风向传感器的研究[D];东南大学;2016年
6 张国军;纤毛式MEMS矢量水听器研究[D];西北工业大学;2015年
7 王春田;MEMS数字检波器采集系统技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 窦雁巍;MEMS中多孔硅基本特性及绝热性能研究[D];天津大学;2005年
9 杜广涛;新型MEMS磁敏传感器的研究[D];西南交通大学;2011年
10 甘志银;MEMS器件真空封装的研究[D];华中科技大学;2008年
11 范玉;基于MEMS的全固态双增益阿达玛光谱仪关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
12 徐莹;基于MEMS技术的新型细胞传感器及其在细胞电生理中应用的研究[D];浙江大学;2007年
13 陈明祥;基于感应加热的MEMS封装技术与应用研究[D];华中科技大学;2006年
14 刘文平;基于MEMS技术制作的硅纳米线及其性质研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
15 罗元;光通信MEMS光开关关键技术的研究[D];重庆大学;2003年
16 邱成军;基于MEMS技术新型压电微驱动器的研制[D];哈尔滨工程大学;2005年
17 许立宁;基于MEMS技术的压电微喷的研制[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2005年
18 关荣锋;MEMS器件设计、封装工艺及应用研究[D];华中科技大学;2005年
19 范细秋;纳米压印及MEMS仿生功能表面制备的研究[D];华中科技大学;2006年
20 杨杰伟;基于MEMS工艺的轴向磁化永磁微电机结构优化及性能分析[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 王煜伟;基于MEMS的电主轴过载防护与远程监测系统[D];东华大学;2021年
2 张宇峰;毫米波MEMS开关和MEMS移相器的研究[D];南京理工大学;2007年
3 崔博华;基于MEMS工艺的太赫兹滤波器的研究[D];电子科技大学;2012年
4 周寿权;三轴全差分电容式MEMS微加速度计的设计与制造工艺研究[D];电子科技大学;2021年
5 史一明;基于硅纳米线的MEMS矢量水听器设计与微纳跨尺度制备工艺研究[D];中北大学;2020年
6 万俊铄;高精度MEMS微惯性姿态系统的设计与实现[D];南华大学;2019年
7 王子龙;基于MEMS微针的新型驱动机构的设计与仿真[D];河南大学;2019年
8 贾大伟;基于MEMS地震检波器的低功耗两阶Sigma-Delta调制器的设计与实现[D];中国地质大学(北京);2019年
9 赵文君;基于微电铸工艺的低应力MEMS安保机构制作[D];大连理工大学;2019年
10 陶敏;MEMS双稳态惯性开关的结构优化与动态特性分析[D];西安电子科技大学;2019年
11 王玢玢;基于MEMS穿戴式冲击检测设备的设计与集成[D];北京理工大学;2016年
12 温少聪;基于MEMS扫描振镜的激光雷达的研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
13 李威;基于MEMS悬臂梁的光学声压传感器[D];华中科技大学;2019年
14 李刘颂;基于MEMS惯性导航的步行者轨迹推算算法研究[D];北京林业大学;2019年
15 吕雁慧;静电式硅基MEMS电容器制备及电学特性研究[D];太原理工大学;2019年
16 任灵;工艺误差导致的电容式MEMS谐振器性能变化研究[D];杭州电子科技大学;2018年
17 孙玮;MEMS惯性传感器并行测试数据的采集系统设计与降噪处理方法[D];哈尔滨工业大学;2018年
18 舒振;聚酰亚胺柔性静电驱动MEMS继电器的制作[D];大连理工大学;2018年
19 丁良;基于FPGA的MEMS数字陀螺仪设计[D];西安电子科技大学;2018年
20 祝继华;基于六轴加速度MEMS的体感遥控器[D];杭州电子科技大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前14条
1 证券时报记者 王小伟;耐威科技:MEMS业务盈利已超去年全年[N];证券时报;2018年
2 本报记者 徐勐 通讯员 崔敏 高丽静;首届中国(淄博)MEMS产业战略高峰论坛举行[N];淄博日报;2018年
3 记者 董翰博;国内首条8英寸MEMS芯片生产线在省沈抚新区建成投产[N];辽宁日报;2019年
4 本报记者 张春滨;中国MEMS微激光技术领跑世界[N];新农村商报;2017年
5 本报记者 曹政 通讯员 方针;北京首条MEMS芯片生产线投产[N];北京日报;2020年
6 特约记者 王展 本报记者 张晓军;江敦涛会见第二届中国(淄博)MEMS产业发展高峰论坛参会嘉宾[N];淄博日报;2020年
7 ;MEMS声学器件的技术应用与发展趋势[N];电子报;2021年
8 ;对我国MEMS产业发展建议[N];中国电子报;2019年
9 本报记者 冯健;磁传感器:与MEMS结合拓展导航市场[N];中国电子报;2010年
10 本报记者 张依依;敏芯股份:应用牵引,串起MEMS整个产业链[N];中国电子报;2021年
11 记者 温婷;十三年专“芯”致志 敏芯股份实现MEMS芯片中国造[N];上海证券报;2020年
12 记者 肖来朋;陕西:重大危险源将远程监测[N];中国安全生产报;2006年
13 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;开发商借MEMS增势拓展加速度传感器组合新应用[N];中国电子报;2009年
14 通讯员 李学辉;巴东建环保远程监测系统[N];恩施日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978