CN103324169A

CN103324169A - 冷成型机模腔压力监控方法

Info

Publication number: CN103324169A
Application number: CN2013102185582A
Authority: CN
Inventors: 谢丹艳; 李忠明
Original assignee: NINGBO SIJIN MACHINERY Co Ltd
Current assignee: Sijin Intelligent Forming Machinery Co ltd
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-06-04
Also published as: CN103324169B

Abstract

本发明所公开的冷成型机模腔压力监控方法，包括DSP控制模块、压力传感器、集成运放模块、A/D转换模块、显示模块和参数存储模块，DSP控制模块通过读取参数存储模块中的电压参数，并传输给电压参考模块进行微调，压力传感器读取电信号并通过集成运放模块传输给A/D转换模块，当A/D转换模块转换完成后给DSP控制模块提供外部中断信号，通知DSP控制模块读取转换结果，最后DSP控制模块通过CAN数据传输总线模块端与CAN数据传输总线模块连接实现远距离监控，从而提高工作效率，实现传输速度快、信号出错率低、可靠性高，保证产品的最终质量。

Description

冷成型机模腔压力监控方法

技术领域

本发明涉及一种冷成型机领域，尤其是一种冷成型机模腔压力监控方法。

背景技术

通常描述一个冷镦过程的参数，指模具的温度、螺杆背压、镦锻力、冷镦速度、保压切换位置等等机械设置参数，但在实际冷镦过程中，上述各种参数都是控制机器设备，再间接通过机器设备的动作对冷镦件产生作用，与产品的质量之间并无直接关系；当模具一旦闭合就像一个黑匣子，我们对模腔内正在成型的冷镦件的成型情况一无所知，而模腔内实际的温度、压力、速度等参数才真正决定了冷镦产品的最终质量，才是对冷镦过程作出改善和优化的最可靠的依据，因此如何才能获得模腔内部的信息，并通过对该信息的分析，利用这些信息来优化产品质量并降低成本是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种能直接得知模腔内实际的各参数且又能保证产品的最终质量，提高工作效率的冷成型机模腔压力监控方法。

本发明所设计的冷成型机模腔压力监控方法，包括采用压力传感器和主控PC机，所述压力传感器依次连接有集成运放模块、A/D转换模块和DSP控制模块，在DSP控制模块上连接有参数存储模块、电压参考模块和CAN数据传输总线模块，所述的电压参考模块分别与A/D转换模块和集成运放模块连接，所述的DSP控制模块控制整个系统的定时采样和转换、数据传输、测量结果的修正以及与主控PC机的数据通信；压力传感器将压力信号转换成为电信号，并传输给集成运放模块；集成运放模块将从压力传感器上得到的电信号进行放大并传输给A/D转换模块；A/D转换模块将集成运放模块中的输出信号进行模/数转换；参数存储模块对电压信号进行存储，作为电路的参考点电压；CAN数据传输总线模块实现DSP控制信号采集处理系统与主控PC机的实时通信；电压参考模块分别为A/D转换模块提供参考电压调整和为集成运放模块提供零点调整。

为了提高测量结果精度,在DSP控制模块上还连接有温度参考模块，在温度参考模块上连接有温度传感器。压电式压力传感器的原理主要是压电效应，它是利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器。由于压力传感器只可以应用在动态的测量当中，它主要的天然压电材料是石英，而石英的压电效应受温度影响，温度变化会产生零位温度漂移和灵敏度温度漂移，使得测量结果产生很大的误差，因此需要对测量结果进行误差补偿处理，通过温度补偿算法，对测量结果进行修正，从而提高测量精度。

DSP控制模块通过I/O口将参数存储模块中读取电压参数，并通过I/O口数据传输给电压参考模块，对电路参考点进行微调，DSP控制模块内部开启定时器中断，由压力传感器读取电信号并将数据传输给集成运放模块，集成运放模块输出端信号连接A/D转换模块，A/D转换模块将集成运放模块中得到的模拟信号转换成DSP控制模块能够识别的数字信号，当A/D转换模块转换完成后，A/D转换模块给DSP控制模块提供外部中断信号，通知DSP控制模块读取A/D转换模块的转换结果，并通过DSP控制模块的I/O接口得到温度传感器中的温度参考信号，利用压力P与电压U关系式进行插值修正，最后DSP控制模块的CAN数据传输总线模块端通过CAN数据传输总线模块与主控PC机连接，从而实现远距离监控。

本发明所提供的冷成型机模腔压力监控方法，传输速度快、信号出错率低、可靠性高，可通过CAN总线与主控PC机连接能够显示出模腔内的各个参数然后进行远距离监控，从而保证了产品的最终质量，提高一定的工作效率。

附图说明

图1是实施例1的整体系统原理框图；

图2是实施例2的整体系统原理框图；

图3是实施例2中实测模腔压力值与包络曲线关系；

图4是实施例3的整体系统原理图。

图中：压力传感器1、集成运放模块2、A/D转换模块3、DSP控制模块4、参数存储模块5、电压参考模块6、CAN数据传输总线模块7、温度参考模块8、主控PC机9。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例所描述的冷成型机模腔压力监控方法，包括采用压力传感器1和主控PC机9，所述压力传感器1依次连接有集成运放模块2、A/D转换模块3和DSP控制模块4，在DSP控制模块4上连接有参数存储模块5、电压参考模块6和CAN数据传输总线模块7，所述的电压参考模块6分别与A/D转换模块3和集成运放模块2连接，所述的DSP控制模块4控制整个系统的定时采样和转换、数据传输、测量结果的修正以及与主控PC机9的数据通信；压力传感器1把待测的压力转换成为电量，并传输给集成运放模块2；集成运放模块2将从压力传感器1上得到的微小电量进行放大并传输给A/D转换模块3；A/D转换模块3将集成运放模块2中的输出信号进行模/数转换；参数存储模块5对电压信号进行存储，作为电路的参考点电压；CAN数据传输总线模块7实现DSP控制信号采集处理系统与主控PC机9的实时通信；电压参考模块6分别为A/D转换模块3提供参考电压调整和为集成运放模块2提供零点调整。

实施例2：

如图2所示，本实施例所描述的冷成型机模腔压力监控方法，大致结构与实施例1相同，不同的是，由于压电式压力传感器的原理主要是压电效应，它是利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量，再进行相关测量工作的测量精密仪器，同时压力传感器1只可以应用在动态的测量当中，它主要的天然压电材料是石英，而石英的压电效应受温度影响，温度变化会产生零位温度漂移和灵敏度温度漂移，使得测量结果产生误差，因此为了提高检测精度，在DSP控制模块4上还连接有温度参考模块8，在温度参考模块8上连接有温度传感器；

工作时：通过多次采样定标，由标准压力源提供分组标准压力，记录一定温度下压力传感器1的输出电压值，然后利用最小二乘法进行曲线拟合，然后再通过牛顿插值法， DSP控制模块4通过温度传感器提供的温度参数，对压力P与电压U关系式进行插值修正，插值修正过程可以通过 matlab语言循环程序完成，从而把温度参数融合到压力与电压关系式中，提高测量结果精度。由于DSP计算能力强、处理速度快，可以保证快速对测量结果进行修正，同时不影响对压力传感器信号的实时采集。压力P与电压U关系式为如下所示：

Figure 2013102185582100002DEST_PATH_IMAGE001

根据温度传感器提供的温度参数t，对压力P与电压U关系式进行插值修正，据一定温度修正后压力P与电压U的关系式，可以由所测电压U计算出实际压力值P，最后，通过CAN数据传输总线模块7，发送压力信号至主控PC机9，实现远距离监控；上述的插值修正法的具体计算方法是本技术领域中的技术人员所熟知的技术，因此在此不做具体阐述。

实施例3：

如图4所示；其中DSP控制模块4通过I/O口将参数存储模块5中读取电压参数，并通过I/O口数据传输给电压参考模块6，对电路参考点进行微调，DSP控制模块4内部开启定时器中断，由压力传感器1读取电信号并将数据传输给集成运放模块2，集成运放模块2输出端信号连接A/D转换模块3，A/D转换模块3将集成运放模块2中得到的模拟信号转换成DSP控制模块4能够识别的数字信号，当A/D转换模块3转换完成后，A/D转换模块3给DSP控制模块4提供外部中断信号，通知DSP控制模块4读取A/D转换模块3的转换结果，并通过DSP控制模块4的I/O接口得到温度传感器中的温度参考信号，利用压力P与电压U关系式进行插值修正，最后DSP控制模块4的CAN数据传输总线模块端通过CAN数据传输总线模块7与主控PC机9连接，从而实现远距离监控。

在本实施例中所述的集成运放模块2的核心器件采用高精度、低温度漂移，专用于处理几毫伏电桥差分信号的AM467集成运放芯片，所述的DSP控制模块4的核心器件为TMS320F2810，所述的A/D转换模块3的核心器件为AD977A，由于AD977A是16位、转换速率为200kSPS的A/D转换器，从而保证了转换的速度，所述的电压参考模块6采用双路输出，误差小于1mV/LSB的12位电压的AD8522集成芯片作为参考电压源，为集成芯片AD977A提供参考电压调整和集成芯片AM467集成运放模块提供零点调整

工作时，在程序运行开始时，首先对DSP控制模块4进行初始化，设定各寄存器和I/O口的状态；然后从参数存储模块5读出电压参数，以此设置电压参考模块6的两路输出电压值，对电路参考点进行微调；此时DSP控制模块4开定时器中断，通过集成运放模块2进行信号放大；再通过A/D转换模块3完成对电压信号的模数转换，并将转换结果传送到DSP控制模块4；利用DSP控制模块4内的定时器中断，定时启动A/D转换模块；当A/D转换模块3转换结束，A/D转换模块3中的/BUSY引脚会由低电平变为高电平；把/BUSY引脚作为DSP控制模块4的外部中断，将会触发中断，通知DSP控制模块4可以读取转换结果，并由中断服务转入读取信号程序；利用DSP控制模块4内集成的SPI接口实现信号的同步串行传输；由于CAN总线具有传输速度快、数据出错率低、可靠性高等优点，同时利用DSP控制模块4内的总线通信模块，可以实现信采集处理系统与主控PC机9的实时通信。

在具体的实施例中由于不同的压力传感器1，AD8522的调整参数不一样，因此则需要用参数存储模块5存储对应传感器的电压调整参数。

如果需要连续采集信号，可一直保持开定时器中断，由定时器控制定时采集信号。对于连续采集的数据，以时间曲线的形式显示，并预先设定正常压力值时候的包络曲线，如图3所示：采集曲线只要在包络曲线范围内，我们认为模腔压力值是正常的，可以生产出良好的产品，如果压力曲线超出包络曲线，说明模腔压力处于不正常状态，有可能生产出次品，则需要进行报警处理。

本系统软件设计采用了模块化结构，采用汇编语言编程，整个程序由主程序、显示、键盘扫描、A/D转换处理等子程序模块组成；对于各模块及其和DSP控制模块之间的控制程序为本专业技术人员所掌握的技术，在此不作详细介绍。

Claims

1.一种冷成型机模腔压力监控方法，包括采用压力传感器（1）和主控PC机（9），其特征是所述压力传感器（1）依次连接有集成运放模块（2）、A/D转换模块（3）和DSP控制模块（4），在DSP控制模块（4）上连接有参数存储模块（5）、电压参考模块（6）和CAN数据传输总线模块（7），所述的电压参考模块（6）分别与A/D转换模块（3）和集成运放模块（2）连接，所述的DSP控制模块（4）控制整个系统的定时采样和转换、数据传输、测量结果的修正以及与主控PC机（9）的数据通信；压力传感器（1）将压力信号转换成为电信号，并传输给集成运放模块（2）；集成运放模块（2）将从压力传感器（1）上得到的电信号进行放大并传输给A/D转换模块（3）；A/D转换模块（3）将集成运放模块（2）中的输出信号进行模/数转换；参数存储模块（5）对电压信号进行存储，作为电路的参考点电压；CAN数据传输总线模块（7）实现DSP控制信号采集处理系统与主控PC机（9）的实时通信；电压参考模块（6）分别为A/D转换模块（3）提供参考电压调整和为集成运放模块（2）提供零点调整。

2.根据权利要求1所述的冷成型机模腔压力监控方法，其特征是在DSP控制模块（4）上还连接有温度参考模块（8），所述的温度参考模块（8）上连接有温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的冷成型机模腔压力监控方法，其特征是DSP控制模块（4）通过I/O口将参数存储模块（5）中读取电压参数，并通过I/O口数据传输给电压参考模块（6），对电路参考点进行微调，DSP控制模块（4）内部开启定时器中断，由压力传感器（1）读取电信号并将数据传输给集成运放模块（2），集成运放模块（2）输出端信号连接A/D转换模块（3），A/D转换模块（3）将集成运放模块（2）中得到的模拟信号转换成DSP控制模块（4）能够识别的数字信号，当A/D转换模块（3）转换完成后，A/D转换模块（3）给DSP控制模块（4）提供外部中断信号，通知DSP控制模块（4）读取A/D转换模块（3）的转换结果，并通过DSP控制模块（4）的I/O接口得到温度传感器中的温度参考信号，利用压力P与电压U关系式进行插值修正，最后DSP控制模块（4）的CAN数据传输总线模块端通过CAN数据传输总线模块（7）与主控PC机（9）连接，从而实现远距离监控。