CN111230725B - 基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，包括以下步骤：流程开始，判断本次扫频采样是否完成，若已完成，进入晶片区分和数据处理流程，完成后，进入连续圈转速是否稳定判断流程；若未完成，进入连续圈转速是否稳定判断流程；判定连续圈转速是否稳定，若是，进一步判定本圈内本段定时时间是否到；若否，进行圈数进入判定；判定本圈内本段定时时间是否到，若是，进行本圈内本段定时时间到数据处理流程；若否，进行圈数进入判定；判定是否圈数进入，若是，进入转速稳定判断流程和本圈数据结束处理流程，然后进入实时频率处理流程；若否，直接进入实时频率处理流程；判定是否需要停机，若是，关停研磨机，流程结束。

Description

基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法

此申请专利为2019年03月27日提交的申请号为201910240598.4，名称为基于晶片区分的石英晶片谐振频率及散差统计方法的分案申请。

技术领域

本发明属于晶片研磨在线测频技术领域，具体涉及一种基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法。

背景技术

现有技术中谐振频率和散差统计机制及自动搜索方法如下：(1)谐振频率瞬时值存储数组用于存储每次测到晶片的瞬时谐振频率，该数组内所有数据的平均值用于与目标频率比较，当达到目标频率次数超过设定值时，关停研磨机；(2)用于求实时谐振频率(谐振频率平均值)的谐振频率瞬时值存储数组大小为固定值，数据存储采用堆栈先进先出的方式；(3)一圈内所有瞬时谐振频率踢除最值后，用标准差滤波后再求极值作为本盘晶片的散差；(4)当前自动搜索在全频段分段搜索谐振频率，在指定的时间内搜索到的谐振频率次数超过设定值，即认为搜索成功。

现有技术存在如下问题：如，自动搜索过程中，当前自动搜索方法通过指定时间测到的谐振频率次数大于设定值即认为自动搜索成功，若自动搜索过程中由于干扰信号较多，会出现自动搜索到错误的谐振频率的情况，当临近目标频率时出现自动搜索错误的情况，很容易出现超频现象。又如，谐振频率和散差统计过程中，存在如下问题：(1)由于干扰信号的影响，每个瞬时谐振频率通过波形匹配方法求得后，通过简单的约束后就认为是有效信号，未对该信号做进一步处理，有可能是干扰信号误测所得，误测的谐振频率会造成整盘晶片的平均频率与实际值有所偏差，最终造成停机不准确；(2)由于研磨量补偿的原因，谐振频率统计时，未对数组内先进入的数据进行频率研磨量补偿，造成实际值与数组的平均值会存在一定的偏差；先进入的数据相对于新进入的数据存在一个时间差，该时间对应一段研磨距离，所以需要对先进入的数据进行研磨量补偿；同时该偏差会根据研磨速率的不同而不同；(3)由于谐振频率瞬时值存储数组大小固定造成的影响，晶片研磨过程中每圈测到的谐振频率次数不同，由于谐振频率瞬时值存储数组大小固定，因此该数组数据不能代表一盘料一圈内的频率信息，对该数组求平均不能准确表示整盘晶片的平均频率；(4)谐振频率瞬时值存储数组存储每次测到的谐振频率瞬时值，未对晶片进行区分，因此每片晶片在数组内的权重会因为测到次数的不同而不同，影响停机准确性；(5)散差统计数据未通过晶片区分方法踢除误测信号，因此若误测信号参与统计散差值，则散差统计会与实际情况不符；(6)散差统计的原始数据未做研磨量补偿，散差统计会与实际情况不符。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，通过晶片区分方法和谐振频率统计方法，使一盘料研磨结束时，其整体平均频率，即每片料平均频率的均值，等于设定的目标频率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，包括以下步骤：

流程开始，判断本次扫频采样是否完成，若已完成，进入晶片区分和数据处理流程，完成后，进入连续圈转速是否稳定判断流程；若未完成，进入连续圈转速是否稳定判断流程；

判定连续圈转速是否稳定，若是，进一步判定本圈内本段定时时间到是否到；若否，进行圈数进入判定；

判定本圈内本段定时时间到是否到，若是，进行本圈内本段定时时间到数据处理流程；若否，进行圈数进入判定；

判定是否圈数进入，若是，进入转速稳定判断流程和本圈数据结束处理流程，然后进入实时频率处理流程；若否，直接进入实时频率处理流程；

判定是否需要停机，若是，关停研磨机，流程结束；若否，判定数据发送定时时间是否到，若是，将谐振频率平均值发送到触摸屏显示，进入新一轮流程；若否，直接进入新一轮流程。

优选地，所述晶片区分和数据处理流程如下：

流程开始，基于波形匹配方法求谐振频率；

判断是否检测到谐振频率，若无，继续判断连续未测到谐振频率次数Y是否大于未测到谐振频率次数设定阈值N，若是，继续判断连续测到谐振频率次数X是否大于连续测到谐振频率次数设定阈值M，若是，连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’增加，继续判断连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’是否未测到谐振频率次数设定阈值，若是，进行以下步骤：(a)进行单片晶片谐振频率处理方法；进行测到谐振频率堆栈处理方法；(b)1圈测到晶片数+1；1圈测到谐振频率数+X；计算片内散差；(c)X＝0，Y＝Y’，Y’＝0后结束处理流程；判断流程中，若Y不大于N，X不大于M，则进行以下设定：X＝0，Y++，Y’＝0；若Y’不大于N，则结束处理流程；

若检测到谐振频率，继续判断连续未测到谐振频率次数是否大于未测到谐振频率次数设定阈值，若是，进行以下步骤：存储谐振频率瞬时值，记录谐振频率时间点，X++，Y’＝0；若否，进行以下步骤：X＝0，Y++，Y’＝0。

优选地，所述单片晶片谐振频率处理方法具体如下：

对单片晶片所有谐振所有频率求平均值；

对单片瞬时谐振频率数组采用冒泡排序法排序；

判定数据个数是否大于设定值，若是，进行以下步骤：求标准差，根据标准差及设定系数对数据进行过滤，对剩余的数据求平均值后作为该片的频率值，数据滤波后的最大值和最小值的差值作为单片散差；若否，取所有数据的平均值后作为该片的频率值，原始数据最大值和最小值的差值作为单片散差。

优选地，所述测到谐振频率堆栈处理方法具体如下：

设定圈数内转速稳定，判断结果标志位TurnsStableFlag，该标志位在有圈数进入时进行判断设定；

a)TurnsStableFlag＝0，转速不稳定。

b)TurnsStableFlag＝1，转速稳定。

c)TurnsStableFlag＝2，转速从不稳定进入稳定的第一圈；

转速不稳定时不对单圈进行定时区段划分，直接以圈为单位处理；转速稳定时以每圈定时分段处理。

优选地，所述转速稳定判断流程如下：

流程开始，判定是否圈数进入，若是，判定圈数是否小于2，若是，根据圈数和时间计算上一次转速speed1；若否，根据圈数和时间计算本次转速speed2，在判断|Speed1-Speed2|/Speed1是否小于转速比较阈值Threshold，若是，设定连续稳定圈数++；Speed1＝Speed2，Speed2＝0；若否，设定连续稳定圈数＝0，Speed1＝Speed2，Speed2＝0；

设定连续稳定圈数++后继续判定连续稳定圈数是否大于等于圈数设定值TurnSet，若是，判定是否TurnsStableFlag＝0，若是设定TurnsStableFlag＝2，若否设定TurnsStableFlag＝1；

根据设定划分段数，单圈进行时间划分。

优选地，本段定时时间到堆栈处理流程如下：

流程开始，判定是否为连续圈转速稳定第一圈，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是连续圈转速稳定第一圈，继续判定是否为堆栈初次存储，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是堆栈初次存储，继续判定是否为本圈最后一段，若不是最后一段，继续判断是否本段测到晶片数＞＝1，若本段测到晶片数＜1，进行惯性导航机制处理；若本段测到晶片数＞＝1，继续判断是否本段测到晶片数＜上一圈对应段测到晶片数，若小于，进行以下设置：谐振频率存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据；谐振频率时间点存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据。

优选地，所述惯性导航机制处理过程如下：上一圈对应段频率均值加当前研磨速率作为本段的晶片频率，谐振频率平均值存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段晶片频率，谐振频率时间点存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段时间点。

优选地，所述停机判断流程具体如下：

流程开始，判断是否有新数据进入堆栈，若有，求谐振频率平均值，判断实时谐振频率是否到达目标频率，若是，目标频率达到次数加1后继续判断是否目标频率达到次数＞设定值，若是，所有统计参数清零关停研磨机；若没有新数据进入堆栈，实时谐振频率没有到达目标频率，则判断实时谐振频率是否到达目标频率。

采用本发明具有如下的有益效果：

(1)完成单次测频后增加晶片区分方法，将每个晶片甄别出来后进行实时频率统计；

(2)对每片晶片测到的瞬时谐振频率数据进行标准差滤除，使单片晶片的谐振频率更加准确；

(3)自动搜索过程基于晶片区分方法判定是否搜索成功，指定时间内搜索到指定片数的晶片认为搜索成功，防止干扰信号较大时出现误搜索的情况；

(4)跟踪测频过程，谐振频率平均值存储数组存储的是每片晶片的平均频率，数组大小为一圈内的晶片数，根据每圈测到的晶片数自适应调整数组大小；

(5)研磨机转速恒定，对每圈进行分段细分，相当于多增加多个圈数传感器，使统计更加精准；

(6)对堆栈内的每片晶片的平均频率进行研磨量补偿，使先进入数组的晶片也能真实反应为当前的谐振频率；

(7)散差统计基于晶片区分方法，同时对瞬时谐振频率根据研磨速率进行研磨量补偿。

附图说明

图1为本发明实施例的基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法的步骤流程图；

图2为检测信号的3种谐振信号示意图；

图3为本发明实施中晶片区分和数据处理流程示意图；

图4为本发明实施例中单片晶片谐振频率处理方法示意图；

图5为本发明实施例中测到谐振频率堆栈处理方法示意图；

图6为本发明实施例中转速稳定判断流程示意图；

图7为本发明实施例中本段定时时间到堆栈处理流程示意图；

图8为本发明实施例中检测到圈数堆栈处理方法的流程图；

图9为本发明实施例中停机判断流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，所述为本发明实施例的基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法的步骤流程图，其包括以下步骤：

流程开始，判断本次扫频采样是否完成，若已完成，进入晶片区分和数据处理流程，完成后，进入连续圈转速是否稳定判断流程；若未完成，进入连续圈转速是否稳定判断流程；

判定连续圈转速是否稳定，若是，进一步判定本圈内本段定时时间到是否到；若否，进行圈数进入判定；

判定本圈内本段定时时间到是否到，若是，进行本圈内本段定时时间到数据处理流程；若否，进行圈数进入判定；

判定是否圈数进入，若是，进入转速稳定判断流程和本圈数据结束处理流程，然后进入实时频率处理流程；若否，直接进入实时频率处理流程；

判定是否需要停机，若是，关停研磨机，流程结束；若否，判定数据发送定时时间是否到，若是，将谐振频率平均值发送到触摸屏显示，进入新一轮流程；若否，直接进入新一轮流程。

通过以上设置的基于晶片分区的石英晶片谐振频率及散差统计方法，可实现以下技术效果：(1)通过研磨过程中频率显示，每盘晶片研磨时，实时谐振频率显示符合整盘晶片的实际频率情况，即为当前研磨下所有晶片的平均频率；(2)每盘晶片研磨到目标频率停机时，盘内所有晶片的平均频率等于目标频率，即停机刚好停到目标频率；(3)散差显示符合整盘晶片的实际散差情况。研磨过程中的散差显示，散差用来判断整盘料的晶片离散情况，是一个很重要的统计量；(4)自动搜索过程能准确搜索到当前的谐振频率，降低自动搜索误搜索存在超频风险。

具体实施例中，晶片区分方法根据连续测到谐振频率的次数超过设定次，则认为是一片有效晶片。

现有操作过程如下：

(1)在研磨过程中，测频仪扫频速度很快，能达到250次/S，而探头经过晶片需要一定的时间，因此一般情况下，经过一片晶片能完成10次以上的扫频，当晶片频率在扫频范围内时，将连续测到10次以上的谐振频率。

(2)对于经过晶片时间很短的必然是从边角经过的，对于这种情况，虽非误测的谐振频率，但是边角的谐振频率不能准确代表整片晶片的谐振频率，因此丢弃这种情况的谐振频率。

(3)在出现干扰信号的情况下，不能连续测到多次谐振频率，因此通过晶片区分方法能排除干扰信号的影响。

测试过程中，探头为2个脚，因此探头和晶片的接触情况分为3种，分别为两个脚分别在晶片上以及两个脚都在晶片上，因此如图2所示谐振信号也存在3种信号。定义3个变量如下：(1)连续未测到谐振频率次数Y；(2)连续测到谐振频率次数X；(3)连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’。

存在两个系统设定阈值及相关约束条件：(1)连续未测到谐振频率次数阈值N，测到一片有效的晶片必须保证Y＞＝N，Y’＞＝N，因此在Y＜N时，设置X＝0，Y’＝0；(2)连续测到谐振频率次数阈值M，测到一片有效的晶片必须保证X＞＝M，因此在X＜M时，设置Y’＝0。

进一步的，参见图3，所示为晶片区分和数据处理流程示意图，其包括以下步骤：

流程开始，基于波形匹配方法求谐振频率；

判断是否检测到谐振频率，若无，继续判断连续未测到谐振频率次数Y是否大于未测到谐振频率次数设定阈值N，若是，继续判断连续测到谐振频率次数X是否大于连续测到谐振频率次数设定阈值M，若是，连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数增加，继续判断连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’是否未测到谐振频率次数设定阈值，若是，进行以下步骤：(a)进行单片晶片谐振频率处理方法；进行测到谐振频率堆栈处理方法；(b)1圈测到晶片数+1；1圈测到谐振频率数+X；计算片内散差；(c)X＝0，Y＝Y’，Y’＝0后结束处理流程；判断流程中，若Y不大于N，X不大于M，则进行以下设定：X＝0，Y++，Y’＝0；若Y’不大于N，则结束处理流程；

若检测到谐振频率，继续判断连续未测到谐振频率次数是否大于未测到谐振频率次数设定阈值，若是，进行以下步骤：存储谐振频率瞬时值，记录谐振频率时间点，X++，Y’＝0；若否，进行以下步骤：X＝0，Y++，Y’＝0。

通过晶片区分方法针对本次测频结果进行处理，分为未测到谐振频率和测到谐振频率两种情况。

未测到谐振频率：

(1)Y＞N，X＞M，Y’＞N；为一片有效晶片。

处理：a、单片谐振频率处理方法(求平均值代表该片频率)；测到谐振频率堆栈处理方法(一圈内频率统计数组大小自适应)；b、1圈测到晶片数+1；1圈测到谐振频率数+X；计算片内散差；c、Y＝Y’，X＝0，Y’＝0。

(2)Y＜＝N；

处理：X＝0，Y++，Y’＝0。

(3)Y＞N，X＜M；测到的谐振频率为误测信号。

处理：X＝0，Y++，Y’＝0。

(4)Y＞N，X＞M，Y’＜N；

处理：Y’++，一片有效晶片采集中。

测到谐振频率：

(1)Y＞N；一片有效晶片采集中。

处理：X++，Y’＝0，存储单片谐振频率瞬时值。

(2)Y＜＝N；测到谐振频率时为误测信号，当成未测到谐振频率处理。

处理：Y++，X＝0，Y’＝0。

通过上述晶片区分方法的处理，能将探头经过单片晶片的所有谐振频率都收集到，同时踢除离散的误测信号及探头只经过边角测到的谐振信号。接下去就可以对单片的所有瞬时谐振频率进行处理(单片晶片谐振频率处理方法)。

进一步的具体应用实例中，通过单片晶片谐振频率处理方法，得到该片晶片的平均谐振频率，用平均频率表示该晶片的频率，存储到一圈单片谐振频率平均值存储数组，进而可求出整盘晶片的平均频率，该频率与目标频率比对，作为停机的依据。当数据个数超过设定值时，对数据处理采用标准差滤波的方法，踢除其中比较离散的数据；当数据个数小于设定值时，数据不进行踢除。通过数据滤波，能使单片晶片的平均频率更加准确。

单片晶片谐振频率处理方法具体流程如图4所示，其流程如下：

对单片晶片所有谐振所有频率求平均值；

对单片瞬时谐振频率数组采用冒泡排序法排序；

判定数据个数是否大于设定值，若是，进行以下步骤：求标准差，根据标准差及设定系数对数据进行过滤，对剩余的数据求平均值后作为该片的频率值，数据滤波后的最大值和最小值的差值作为单片散差；若否，取所有数据的平均值后作为该片的频率值，原始数据最大值和最小值的差值作为单片散差。

单片晶片谐振频率处理方法中，冒泡排序法主要用于数据滤波和求单片散差。通过单片晶片谐振频率处理方法，获取单片谐振频率平均值作为该片的谐振频率，同时得到单片散差。接下去就要将该片谐振频率值根据转速和定时分段测到的晶片数进行存储和处理。

进一步具体应用实例中，测到谐振频率后，需将单片谐振频率平均值存储到一圈单片谐振频率平均值存储数组内，该数组作为求整盘晶片实时频率的依据。

存储过程中，有如下影响因素：

1、连续圈转速是否稳定。

2、连续圈转速稳定下，需考虑一圈单片谐振频率平均值存储数组是否初次存储。

针对研磨机转速定义一个变量：TurnsStableFlag，该变量为连续圈转速稳定的判断结果标志位。

1、TurnsStableFlag＝2：连续圈转速稳定的第一圈，此时对谐振频率平均值以圈为单位进行处理，对时间点记录为初次记录。

2、TurnsStableFlag＝1：连续圈转速稳定超过一圈，此时对谐振频率平均值处理时比较本圈当前段和上一圈对应段的晶片数，根据比较结果进行处理，对时间点记录为第二圈的记录，需加上上一圈的时间。

3、TurnsStableFlag＝0：连续圈转速不稳定，此时不对单圈进行定时分段，直接以圈为单位进行处理。

测到谐振频率堆栈处理方法的具体流程图如图5所示，其包括以下步骤：

流程开始，判断TurnsStableFlag是否等于2，若是，定时分段中本段测到的晶片数+1，进一步判断本圈晶片数是否小于等于上一圈段晶片数，若是，进行以下堆栈处理：剔掉谐振频率存储堆栈内的第一个数据，加入本次测到的晶片数据，堆栈大小不变；踢掉上一圈对应区段的一个晶片时间点数据，加入本次测到的晶片时间点数据，堆栈大小不变，结束处理流程；若本圈晶片数大于上一圈段晶片数，进行以下堆栈处理：堆栈的末尾添加当前晶片谐振频率，堆栈大小+1；堆栈末尾加入本次测到的晶片时间点数据，堆栈大小+1，结束处理流程。

若TurnsStableFlag不等于2，继续判断TurnsStableFlag是否等于1，若不等于1，本圈晶片数+1后，判断本圈晶片数是否小于等于上一段晶片数，若是，进行以下堆栈处理：剔掉上一圈第一个晶片数据，加入本次测到的晶片数据，堆栈大小不变；若本圈晶片数大于上一段晶片数，进行以下堆栈处理：加入本次测到的晶片数据，堆栈大小+1，结束处理流程。

若TurnsStableFlag等于1，本区段晶片数+1后，判断本区段晶片数是否小于等于上一圈该区段晶片数，若是，进行以下堆栈处理：踢掉上一圈对应区段的一个晶片数据，加入本次测到的晶片数据，堆栈大小不变；踢掉上一圈对应区段的一个晶片时间点数据，加入本次测到的晶片时间点数据，堆栈大小不变，结束处理流程；若本区段晶片数大于上一圈该区段晶片数，进行以下堆栈处理：堆栈末尾加入本次测到的晶片数据，堆栈大小+1；堆栈末尾加入本次测到的晶片时间点数据，堆栈大小+1，结束处理流程。

以上，在实际研磨过程中，研磨机转动一定的圈数后，其转速保持恒定，因此引入对每圈进行细分的方法，进行细分后每圈的频率统计会更加精准。单片晶片测到谐振频率将其存储到数组后，需对代表整盘晶片频率情况的整个数组求均值判断是否到达目标频率。分段定时时间到及圈数进入后对一圈晶片谐振频率平均值存储数组进行处理。基于连续圈转速稳定的条件，需对连续圈转速是否稳定进行判断。

进一步具体应用实施例中，转速的计算方法为统计研磨机转过一圈所需的时间。因此只需比较上下两圈的转速即可判断连续两圈是否转速稳定。

参见图6所示，所述转速稳定判断流程如下：

流程开始，判定是否圈数进入，若是，判定圈数是否小于2，若是，根据圈数和时间计算上一次转速speed1；若否，根据圈数和时间计算本次转速speed2，在判断|Speed1-Speed2|/Speed1是否小于转速比较阈值Threshold，若是，设定连续稳定圈数++；Speed1＝Speed2，Speed2＝0；若否，设定连续稳定圈数＝0，Speed1＝Speed2，Speed2＝0；

设定连续稳定圈数++后继续判定连续稳定圈数是否大于等于圈数设定值TurnSet，若是，判定是否TurnsStableFlag＝0，若是设定TurnsStableFlag＝2，若否设定TurnsStableFlag＝1；

根据设定划分段数，单圈进行时间划分。

进一步的，由于晶片在研磨过程中，研磨机匀速转动，因此对一圈进行定时分段。在分段时间中，对每次测到的晶片数据进行存储；在分段时间到时，对数据进行处理，主要是谐振频率平均值存储数组和谐振频率平均值时间点存储数组的处理。同时如果分段时间内未测到一片晶片，则引入惯性导航机制，采用上一圈对应段的频率的均值加上一圈的研磨速率作为本段的晶片谐振频率。

通过对一圈进行分段，相当于对圈数进行细分，可以使一圈内的整盘频率统计更加实时精确。

具体应用实例中，参见图7所示，本段定时时间到堆栈处理流程如下：

流程开始，判定是否为连续圈转速稳定第一圈，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是连续圈转速稳定第一圈，继续判定是否为堆栈初次存储，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是堆栈初次存储，继续判定是否为本圈最后一段，若不是最后一段，继续判断是否本段测到晶片数＞＝1，若本段测到晶片数＜1，进行惯性导航机制处理；若本段测到晶片数＞＝1，继续判断是否本段测到晶片数＜上一圈对应段测到晶片数，若小于，进行以下设置：谐振频率存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据；谐振频率时间点存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据。

进一步的，所述惯性导航机制处理过程如下：上一圈对应段频率均值加当前研磨速率作为本段的晶片频率，谐振频率平均值存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段晶片频率，谐振频率时间点存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段时间点。

在线测频过程检测到圈数信号时，需根据转速情况对谐振频率平均值存储数组和谐振频率时间点存储数组进行处理。参见图8，所示为检测到圈数堆栈处理方法的流程图。先判断连续圈转速是否稳定，若转速稳定堆栈需分段处理，否则按圈数处理连续圈转速稳定下，需判断单片谐振频率平均值存储数组是否初次存储：(1)初次存储：定时分段中是否存在晶片数为0，若存在则需补上。(2)非初次存储：a、处理定时分段中最后一段的数据。b、若当前非最后一段，需补齐后几段数据。

以下进一步详细描述图8的处理流程：

流程开始，判断是否转速连续圈稳定，若是，继续判断是否初次存储谐振频率，若是初次存储谐振频率，则进行以下处理：将堆栈初次存储标志位清零，判断定时分段中是否有未测到频率，若有将其补上；继续上一圈谐振频率存储晶片数数组更新为本圈谐振频率晶片数存储数组，上一圈测到晶片数设置为当前测到晶片数，本圈测到晶片数清零，结束流程；若不是初次存储谐振频，则继续判断是否连续圈转速稳定且已经过一圈，若连续圈转速稳定且已经过一圈，继续判断是否为本圈最后一段，若是，继续判断本段测到晶片数是否大于等于1，若是，继续判断本段测到晶片数是否小于上一圈对应段测到的晶片数，若是，进行如下设置：谐振频率存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，谐振频率时间点存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，单片谐振频率时间点更新，继而进行上一圈谐振频率存储晶片数数组更新为本圈谐振频率晶片数存储数组；上一圈测到晶片数设置为当前测到晶片数；本圈测到晶片数清零的设置。若本段测到晶片数不小于上一圈对应段测到的晶片数，或若未连续圈转速稳定且已经过一圈，或本段测到晶片数不小于上一圈对应段测到的晶片数，进行如下设置：上一圈谐振频率存储晶片数数组更新为本圈谐振频率晶片数存储数组；上一圈测到晶片数设置为当前测到晶片数；本圈测到晶片数清零。

若本段测到晶片数小于1，进行如下设置：求上一圈对应段晶片频率的均值+当前研磨速率作为本段频率；踢除上一圈对应段未踢除的频率；记录本段频率的时间点；单片谐振频率时间点更新；继而上一圈谐振频率存储晶片数数组更新为本圈谐振频率晶片数存储数组；上一圈测到晶片数设置为当前测到晶片数；本圈测到晶片数清零。

若不是本圈最后一段，进行如下设置：求上一圈对应段晶片频率的均值+当前研磨速率作为未测到段频率；踢除上一圈对应段未踢除的频率；记录本段频率的时间点；单片谐振频率时间点更新。

参见图9，具体应用实例中，停机判断流程具体如下：

流程开始，判断是否有新数据进入堆栈，若有，求谐振频率平均值，判断实时谐振频率是否到达目标频率，若是，目标频率达到次数加1后继续判断是否目标频率达到次数＞设定值，若是，所有统计参数清零关停研磨机；若没有新数据进入堆栈，实时谐振频率没有到达目标频率，则判断实时谐振频率是否到达目标频率。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (3)

1.一种基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，其特征在于，包括以下步骤：

流程开始，判断本次扫频采样是否完成，若已完成，进入晶片区分和数据处理流程，完成后，进入连续圈转速是否稳定判断流程；若未完成，进入连续圈转速是否稳定判断流程；

判定连续圈转速是否稳定，若是，进一步判定本圈内本段定时时间是否到；若否，进行圈数进入判定；

判定本圈内本段定时时间到是否到，若是，进行本圈内本段定时时间到数据处理流程；若否，进行圈数进入判定；

判定是否圈数进入，若是，进入转速稳定判断流程和本圈数据结束处理流程，然后进入实时频率处理流程；若否，直接进入实时频率处理流程；

判定是否需要停机，若是，关停研磨机，流程结束；若否，判定数据发送定时时间是否到，若是，将谐振频率平均值发送到触摸屏显示，进入新一轮流程；若否，直接进入新一轮流程，

所述晶片区分和数据处理流程如下：

流程开始，基于波形匹配方法求谐振频率；

判断是否检测到谐振频率，若无，继续判断连续未测到谐振频率次数Y是否大于未测到谐振频率次数设定阈值N，若是，继续判断连续测到谐振频率次数X是否大于连续测到谐振频率次数设定阈值M，若是，连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’+1，继续判断连续测到谐振频率后连续未测到谐振频率次数Y’是否大于未测到谐振频率次数设定阈值N，若是，进行以下步骤：(a)进行单片晶片谐振频率处理方法；进行测到谐振频率堆栈处理方法；(b)1圈测到晶片数+1；1圈测到谐振频率数+X；计算片内散差；(c)X＝0，Y＝Y’，Y’＝0后结束处理流程；判断流程中，若Y不大于N，且X不大于M，则进行以下设定：X＝0，Y++，Y’＝0；若Y’不大于N，则结束处理流程；

若检测到谐振频率，继续判断连续未测到谐振频率次数Y是否大于未测到谐振频率次数设定阈值N，若是，进行以下步骤：存储谐振频率瞬时值，记录谐振频率时间点，X++，Y’＝0；若否，进行以下步骤：X＝0，Y++，Y’＝0，

所述单片晶片谐振频率处理方法具体如下：

对单片晶片所有谐振频率求平均值；

对单片瞬时谐振频率数组采用冒泡排序法排序；

判定数据个数是否大于设定值，若是，进行以下步骤：求标准差，根据标准差及设定系数对数据进行过滤，对剩余的数据求平均值后作为该单片晶片的频率值，数据滤波后的最大值和最小值的差值作为单片散差；若否，取所有数据的平均值后作为该单片晶片的频率值，原始数据最大值和最小值的差值作为单片散差，

所述测到谐振频率堆栈处理方法具体如下：

设定圈数内转速稳定判断结果标志位TurnsStableFlag，该标志位在有圈数进入时进行判断设定；

a)TurnsStableFlag＝0，转速不稳定；

b)TurnsStableFlag＝1，转速稳定；

c)TurnsStableFlag＝2，转速从不稳定进入稳定的第一圈；

转速不稳定时不对单圈进行定时区段划分，直接以圈为单位处理；转速稳定时以每圈定时分段处理；

所述转速稳定判断流程如下：

流程开始，判定是否圈数进入，若是，判定圈数是否小于2，若小于2，根据圈数和时间计算上一次转速speed1；若不是小于2，根据圈数和时间计算本次转速speed2，在判断|Speed1-Speed2|/Speed1是否小于转速比较阈值Threshold，若是，设定连续稳定圈数++；Speed1＝Speed2，Speed2＝0；若否，设定连续稳定圈数＝0，Speed1＝Speed2，Speed2＝0；

设定连续稳定圈数+1后继续判定连续稳定圈数是否大于等于圈数设定值TurnSet，若是，判定是否TurnsStableFlag＝0，若是设定TurnsStableFlag＝2，若否设定TurnsStableFlag＝1；

根据设定划分段数，单圈进行时间划分；

本段定时时间到堆栈处理流程如下：

流程开始，判定是否为连续圈转速稳定第一圈，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是连续圈转速稳定第一圈，继续判定是否为堆栈初次存储，若是，判定当前定时分段值是否小于设定值，若小于，设定当前定时分段值++，若不小于，设定当前定时分段值为设定值；

若不是堆栈初次存储，继续判定是否为本圈最后一段，若不是最后一段，继续判断是否本段测到晶片数＞＝1，若本段测到晶片数＜1，进行惯性导航机制处理；若本段测到晶片数＞＝1，继续判断是否本段测到晶片数＜上一圈对应段测到晶片数，若小于，进行以下设置：谐振频率存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据；谐振频率时间点存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据。

2.如权利要求1所述的基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，其特征在于，所述惯性导航机制处理过程如下：上一圈对应段频率均值加当前研磨速率作为本段的晶片频率，谐振频率平均值存储数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段晶片频率，谐振频率时间点存储堆栈数组中踢掉上一圈对应段未踢除的数据，堆栈末尾加入本段时间点。

3.如权利要求1所述的基于转速判断的石英晶片谐振频率的单圈分段方法，其特征在于，停机判断流程具体如下：

流程开始，判断是否有新数据进入堆栈，若有，求谐振频率平均值，判断实时谐振频率是否到达目标频率，若是，目标频率达到次数加1后继续判断是否目标频率达到次数＞设定值，若是，所有统计参数清零关停研磨机；若没有新数据进入堆栈，则进入新一轮循环。

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