CN201056582Y - 能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，它包括振动时效装置，振动时效装置上安装数字式无线发射接收装置；有与振动时效装置相对应的远程监控装置，远程监控装置上安装有与数字式无线发射接收装置相对应的数字式无线接收发射装置；振动时效装置将振动时效过程中的主机控制参数、被测工件动力学参数及操作过程参数，处理后发射给远程监控装置，远程监控装置将该信号处理后显示并记录，操作人员根据所显示的数据，通过远程监控装置可进行实时调整主机控制参数的工作。本实用新型它能够解决现有技术存在的无法通过无线发射形式将现场的振动时效工艺参数实时发送给远程监控人员，无法通过远程监控形式来实时控制和调整相关工艺参数的问题。

Description

能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置

技术领域

本实用新型涉及振动时效控制技术领域，具体地说是一种能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置。

背景技术

在机械制造行业，为使加工工件的内应力降低或均匀，可通过振动时效工艺来实现。振动时效工艺是使被振动工件按控制要求产生振动，并通过控制激振器的转速、振幅使激振器与工件产生共振，使工件的加速度、应变、应力等指标达到一定幅值，以使工件的内应力趋于降低或均匀。

振动时效工艺是一种快速、节能、便携的以降低和均化残余应力的技术，并具有很强的特殊性，即：振动时效工艺大都是根据加工工件的所在不同地点的现场进行的，这就要求振动时效装置能够满足便携的需要。由此而来，振动时效装置则无法配置计算机等现代化设备来对其工艺过程进行实时监控，更无法出具诸多重要的工艺参数和操作记录。诸多重要的工艺参数分别为：时效转速、共振频率、加速度等统称为工艺参数；电机工作电压或转速称为控制参数；工件编号、操作人员编号、现场编号等称为操作过程参数。

传统技术在实际操作时，操作人员只能是调整好激振器偏心角及工件的支撑位置以及激振器与传感器的安装位置后，振动时效装置控制激振器的转速，让激振器与工件产生共振，并且让工件的加速度、应变、应力等指标达到一定幅值，以达到时效目的；同时还要保护激振器及主机使其不能过载。因此，振动时效设备通常要检测、控制、显示电机转速，以及工件加速度、电机工作电流等重要指标。再者，通过加速度对转速曲线可识别工件的共振频率以引起共振，通过时效过程中加速度等指标对时间的变化或振动前后的共振频率的变化可评定工艺效果。

目前，传统的振动时效工艺所存在的问题是：一、振动时效工艺当中的工艺参数、控制参数及工艺效果，大都由操作人员来选择调整和评定，并由工艺、质检、设计监控人员现场实时跟踪监控。此种人为的选择调整和评定参数以及监控形式，因受诸多外部因素影响较大，不仅工艺效果无法保证，而且容易出现虚假的参数，严重时可直接导致振动时效设备的烧毁和振裂工件情况的发生；二、通常是在振动时效工艺结束后，只能获取到扫频曲线及其结果，以及被打印输出的时效曲线，而这些曲线及中间参数、控制参数等在振动时效工艺结束后切断电源时，则被时效主机全部清空。当出现工艺参数虚假、设备损坏问题时，监控人员因无科学的记录，则无法分辩情况、追究责任；三、工艺参数结果一般都是通过振动时效设备驱动的打印机打印出来的纸件，而无法形成电子文档进行存档，尤其是对时效工艺全过程的工艺参数、变化及结果、控制参数、工件型号、件号、操作工人编号、时效现场地点编号等重要信息不能形成电子文档，它直接影响到振动时效工艺当中调整和评定参数以及现场实时跟踪监控工作的真实性、准确性和科学性。

经对中国专利的相关内容检索，还未发现有通过无线发射形式将现场的振动时效工艺参数，实时远程发送给配置有计算机等现代化设备的监控室，以远程监控形式来实时记录、控制和调整相关工艺参数的振动时效工艺的技术方案。

由此，在机械制造行业，如何使振动时效装置能够在满足便携需要的前提下，通过无线发射形式将现场的振动时效工艺参数，实时远程发送给配置有计算机等现代化设备的监控室，以远程监控形式来实时记录、控制和调整相关工艺参数，从根本上保证振动时效工艺的质量，是目前该行业有待解决的一大难题。

发明内容

本实用新型的目的提供了一种能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，它能够解决现有技术存在的无法通过无线发射形式将现场的振动时效工艺参数实时发送给远程监控人员，无法通过远程监控形式来实时控制和调整相关工艺参数，无法从根本上保证振动时效工艺质量的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，它包括振动时效控制装置的箱体，以及激振器和加速度传感器，箱体上分别安装显示器、打印机键盘及调速器，箱体内安装电路板，电路板上设置有振动时效控制电路；显示器、打印机、键盘、调速器以及激振器和加速度传感器分别通过导线与电路板相连接，箱体上安装数字式无线发射接收装置，无线发射接收装置通过导线与电路板相连接；与数字式无线发射接收装置相对应的数字式无线接收发射装置通过导线与远程监控装置相连接。

为实现本实用新型的目的还可以通过以下技术方案来进一步实现：所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，电路板上设置的振动时效控制电路中，集成块U1脚39-32分别与显示器、打印机及键盘上的D0-D7端相接，同时，集成块U1脚39-32分别与集成块U2脚8-1相接；集成块U1脚26-28分别与集成块U3脚1-3相接，集成块U3脚6接电源+5V、脚4-5短接后接GND，U3脚15-14分别接集成块U4脚6、脚3，集成块U3脚13接键盘的CS端、脚12接集成块U2脚21；

集成块U4脚4接显示器的LSTB端、脚1接打印机的PSTB端；显示器的GND端、+12V端分别接GND及电源+12V；打印机和键盘的GND端、+5V端分别接GND及电源+5V；

集成块U1脚16-17分别接键盘的WR端、DR端，同时，集成块U1脚16-17分别接集成块U2脚23-22；集成块U1脚16还接集成块U4脚2和脚5；集成块U1脚2接显示器的LBUSY端、脚3接打印机的PBUSY；

集成块U1脚24-25分别接集成块U2脚19-20；集成块U2脚9接信号放大及V/F转换电路XF1的信号输出端；集成块U2脚15接信号放大整形电路XF2的信号输出端；集成块U2脚18接信号放大及V/F转换电路XF3的信号输出端；

调速器的控制端K1和K2分别与电路板上的集成块U1脚1、脚12相接，调速器的交流输入端L、N分别接交流电源AC220V，调速器TS的电流信号采集端I1和I2分别与电路板上的信号放大及V/F转换电路XF1的DL1端和DL2端相接；

激振器的三个测速端分别与电路板上的信号放大整形电路XF2的信号输入端Z1-3相接，激振器的电源端分别与调速器的直流电源输出端T1-2相接；传感器的两个信号输出端分别与电路板上的信号放大及V/F转换电路XF3的信号输入端G1-2相接；

集成块U1脚10-11分别接数字式无线发射接收装置脚3-2；数字式无线发射接收装置脚1、脚5、脚9短接后接电源+5V，SF1脚8接GND；

所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，远程监控装置为计算机，数字式无线接收发射装置与远程监控装置之间分别通过USB口相连接。

远程监控装置为带USB接口的专用时效监控装置。

本实用新型能够的有益效果是：一、因在振动时效设备上安装数字式无线发射接收装置，并在与其相对应的监控装置上安装数字式无线接收发射装置，无线发射接收装置能够将振动时效工艺当中的工艺参数、控制参数及工艺效果，实时发送给监控装置供监控人员掌握；监控装置则可通过无线接收发射装置实现远程监控，实时控制和调整相关工艺参数，以确保振动时效的质量；二、因采用现场的振动时效工艺和远程监控形式相结合的科学手段，其不仅能够使监控人员实时得知振动时效现场的相关工艺参数，而且能够使监控人员依照相关标准规范，通过监控装置实时远程控制和调整相关工艺参数、实时远程调整主机控制参数，以确保振动时效工艺的质量和振动时效装置运行的安全；并且，通过监控装置实时记录振动时效工艺当中的各种相关参数，建立准确、完整的工艺过程档案，以备科学查找。本实用新型广泛应用于机械制造行业，能够产生较好的社会、经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的振动时效控制装置箱体1以及激振器JZ和加速度传感器CG的结构示意图；

图2为本实用新型的振动时效控制装置箱体1的局部剖视图，主要示意电路板2、调速器TS及数字式无线发射接收装置SF1在箱体1内的结构形式及安装位置；

图3为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的能够远程实时监控振动时效工艺过程的方法，它包括振动时效装置，振动时效装置上安装数字式无线发射接收装置SF1；有一个与振动时效装置相对应的远程监控装置JK，远程监控装置JK上安装有与数字式无线发射接收装置SF1相对应的数字式无线接收发射装置SF2；振动时效装置将振动时效过程中的主机控制参数、被振工件工艺参数及操作过程参数，通过处理后发射给远程监控装置JK，远程监控装置JK将该信号处理后显示并记录，监控人员根据所显示的数据，并依照相关标准规范，通过远程监控装置JK可实时调整时效现场的主机控制参数，以确保振动时效工艺的质量和振动时效装置运行的安全。

本实用新型的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，它包括振动时效控制装置的箱体1，以及激振器JZ和加速度传感器CG，箱体1上分别安装显示器XS、打印机DY键盘JP及调速器TS，箱体1内安装电路板2，电路板2上设置有振动时效控制电路；显示器XS、打印机DY、键盘JP、调速器TS以及激振器JZ和加速度传感器CG分别通过导线与电路板2相连接，箱体1上安装数字式无线发射接收装置SF1，无线发射接收装置SF1通过导线与电路板2相连接；与数字式无线发射接收装置SF1相对应的数字式无线接收发射装置SF2通过导线与远程监控装置JK相连接。所述的电路板2上设置的振动时效控制电路中，集成块U1脚39-32分别与显示器XS、打印机DY及键盘JP上的D0-D7端相接，同时，集成块U1脚39-32分别与集成块U2脚8-1相接；集成块U1脚26-28分别与集成块U3脚1-3相接，集成块U3脚6接电源+5V、脚4-5短接后接GND，U3脚15-14分别接集成块U4脚6、脚3，集成块U3脚13接键盘JP的CS端、脚12接集成块U2脚21；

集成块U4脚4接显示器XS的LSTB端、脚1接打印机DY的PSTB端；显示器XS的GND端、+12V端分别接GND及电源+12V；打印机DY和键盘JP的GND端、+5V端分别接GND及电源+5V；

集成块U1脚16-17分别接键盘JP的WR端、DR端，同时，集成块U1脚16-17分别接集成块U2脚23-22；集成块U1脚16还接集成块U4脚2和脚5；集成块U1脚2接显示器XS的LBUSY端、脚3接打印机DY的PBUSY；

集成块U1脚24-25分别接集成块U2脚19-20；集成块U2脚9接信号放大及V/F转换电路XF1的信号输出端；集成块U2脚15接信号放大整形电路XF2的信号输出端；集成块U2脚18接信号放大及V/F转换电路XF3的信号输出端；

调速器TS的控制端K1和K2分别与电路板2上的集成块U1脚1、脚12相接，调速器TS的交流输入端L、N分别接交流电源AC220V，调速器TS的电流信号采集端I 1和I2分别与电路板2上的信号放大及V/F转换电路XF1的DL1端和DL2端相接；

激振器JZ的三个测速端分别与电路板2上的信号放大整形电路XF2的信号输入端Z1-3相接，激振器JZ的电源端分别与调速器TS的直流电源输出端T1-2相接；传感器CG的两个信号输出端分别与电路板2上的信号放大及V/F转换电路XF3的信号输入端G1-2相接；

集成块U1脚10-11分别接数字式无线发射接收装置SF1脚3-2；数字式无线发射接收装置SF1脚1、脚5、脚9短接后接电源+5V，SF1脚8接GND；

所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，远程监控装置JK为计算机，数字式无线接收发射装置SF2与远程监控装置JK之间分别通过USB口相连接。

所述的远程监控装置JK为带USB接口的专用时效监控装置。

工作过程当中电路原理描述：

集成块U1为单片机，是本实用新型的中心处理器。

一、操作过程及控制参数的确定：具体操作时，集成块U1首先接受键盘JP发来的由操作者键入的工件型号、件号等操作过程参数以及激振器的限速值、过载保护值和各种时效工艺参数。

二、转速采样和处理：激振器JZ受集成块U1的转速闭环控制，当集成块U1接受到调速器TS的交流电源过零信号后，则根据其内的软件调节器处理并加以延时，之后，再触发调速器TS调节输出电压，该电压送至激振器JZ并线性调节其转速；激振器JZ中的测速装置输出的脉冲频率随转速线性变化，该脉冲经信号放大整形电路XF2放大整形后变成方波信号送至作为计数器的集成块U2脚15，即1号通道。集成块U2脚15将该通道的周期性计数值作为转速信号通过U2脚1-8数据总线送至集成块U1，集成块U1将该周期性计数值与其中的转速设定值进行比较，并进行相应处理。

三、电流采样和处理：调速器TS中的分流器对激振器JZ的电流信号取样并将其送至信号放大及V/F转换电路XF1，经放大和V/F转换变成频率信号，该信号则被送至集成块U2脚9，即0号通道。集成块U2将上述电流信号送至集成块U1。

四、加速度采样和处理：工件的振动信号经加速度传感器CG转换成交变的电荷信号，该信号送至信号放大及V/F转换电路XF3后经放大、整流、V/F转换并变成频率信号，然后再被送至集成块U2脚18，即2号通道。集成块U2将上述加速度信号送至集成块U1。

五、现场数据处理：集成块U1将键盘JP输入的各种参数及激振器JZ的转速、电流、工件振动加速度、按相关程序识别的扫频及时效结果送至显示器XS和打印机DY。

六、数据的远程传递与接收：集成块U1通过与其相连接的数字式无线发射接收装置SF1发射相关数据信号，与其相对应的数字式无线接收发射装置SF2将收到的数据通过USB总线送至远程监控装置JK，远程监控装置JK还原数据并显示供监控者监控。以此，监控者可根据此数据参照相应标准或规范，并通过远程监控装置JK、数字式无线接收发射装置SF2、数字式无线发射接收装置SF1、集成块U1及显示器XS实时调整时效现场的主机控制参数，也可以以警告及指令方式警示时效现场操作者，以实现远程监控振动时效工艺的目的。远程监控者也可只进行电子文档记录，监督、评价时效过程及效果的工作。

本实用新型所述集成块型号：U1为80C52，U2为8253，U3为74HC138，U4为74HCO2；所述数字式无线发射接收装置SF1型号：ZT-TR43C，数字式无线接收发射装置SF2型号：ZT-TR43U。

具体操作步骤如下：

1、用振动时效专用胶垫将需时效的金属工件支撑好，用专用卡具将激振器JZ固定在工件的适当位置上并调好激振器JZ偏心角度，加速度传感器CG通过磁座吸在工件表面上；

2、时效控制装置的箱体1通过专用电缆分别与激振器JZ和加速度传感器CG相连；再通过标准的USB电缆将数字式无线接收发射装置SF2和远程监控装置JK连接；

3、通过键盘JP将时效工件的型号、工件号等参数输入，并通过数字式无线发射接收装置SF1发射给数字式无线接收发射装置SF2接收，数字式无线接收发射装置SF2则传递给远程监控装置JK；

4、启动振动时效扫频过程。激振器JZ的转速从设定的最低转速匀速升到设定的最高转速，集成块UU1将采集到的激振器JZ的转速、电流、工件的振动加速度、时间等动态参数及加速度随转速变化的曲线均实时地显示在显示器XS上，并通过数字式无线发射接收装置SF1发射给数字式无线接收发射装置SF2，由远程监控装置JK显示或存储；远程监控人员可根据相应标准或规范对振动时效扫频过程进行监控；

5、扫频过程结束后，集成块U1自动识别扫频范围内的所有共振频率所对应的转速和加速度值，并发送给远程监控装置JK。远程监控人员可根据相应标准或规范对振动时效扫频结果进行监督；

6、现场操作人员选择有效共振峰值的亚共振点进行时效，显示并发送给远程监控装置JK上述“步骤5”中的动态参数及加速度随时间变化的曲线，远程监控人员可根据相应标准或规范对振动时效过程进行监控；

7、重复上述“步骤5、6”的过程，现场操作人员和远程监控人员均可根据相应标准或规范通过对比两次扫频结果及共振峰值的变化来判定振动时效效果的好坏；

8、远程监控人员可以电子文档形式记录振动时效的全过程以备存档或调用。

本实用新型的信号放大及V/F转换电路XF1、信号放大整形电路XF2

以及信号放大及V/F转换电路XF3均为公知技术。数字式无线发射接收装置SF1、数字式无线接收发射装置SF2以及远程监控装置(JK)均为公知技术。

本实用新型所述的技术方案不仅限于本实施例记载的实施方式，还可以有其它实施方式来完成本实用新型的技术方案。

本实用新型未详细描述的结构及电路部分均为公知技术。

Claims (4)

1.能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，它包括振动时效控制装置的箱体(1)，以及激振器(JZ)和加速度传感器(CG)，箱体(1)上分别安装显示器(XS)、打印机(DY)键盘(JP)及调速器(TS)，箱体(1)内安装电路板(2)，电路板(2)上设置有振动时效控制电路；显示器(XS)、打印机(DY)、键盘(JP)、调速器(TS)以及激振器(JZ)和加速度传感器(CG)分别通过导线与电路板(2)相连接，其特征在于：箱体(1)上安装数字式无线发射接收装置(SF1)，无线发射接收装置(SF1)通过导线与电路板(2)相连接；与数字式无线发射接收装置(SF1)相对应的数字式无线接收发射装置(SF2)通过导线与远程监控装置(JK)相连接。

2.根据权利要求1所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，其特征在于：电路板(2)上设置的振动时效控制电路中，集成块U1脚39-32分别与显示器(XS)、打印机(DY)及键盘(JP)上的D0-D7端相接，同时，集成块U1脚39-32分别与集成块U2脚8-1相接；集成块U1脚26-28分别与集成块U3脚1-3相接，集成块U3脚6接电源+5V、脚4-5短接后接GND，U3脚15-14分别接集成块U4脚6、脚3，集成块U3脚13接键盘(JP)的CS端、脚12接集成块U2脚21；

集成块U4脚4接显示器(XS)的LSTB端、脚1接打印机(DY)的PSTB端；显示器(XS)的GND端、+12V端分别接GND及电源+12V；打印机(DY)和键盘(JP)的GND端、+5V端分别接GND及电源+5V；

集成块U1脚16-17分别接键盘(JP)的WR端、DR端，同时，集成块U1脚16-17分别接集成块U2脚23-22；集成块U1脚16还接集成块U4脚2和脚5；集成块U1脚2接显示器(XS)的LBUSY端、脚3接打印机(DY)的PBUSY；

集成块U1脚24-25分别接集成块U2脚19-20；集成块U2脚9接信号放大及V/F转换电路XF1的信号输出端；集成块U2脚15接信号放大整形电路XF2的信号输出端；集成块U2脚18接信号放大及V/F转换电路XF3的信号输出端；

调速器(TS)的控制端K1和K2分别与电路板(2)上的集成块U1脚1、脚12相接，调速器(TS)的交流输入端L、N分别接交流电源AC220V，调速器TS的电流信号采集端I1和I2分别与电路板(2)上的信号放大及V/F转换电路XF1的DL1端和DL2端相接；

激振器(JZ)的三个测速端分别与电路板(2)上的信号放大整形电路XF2的信号输入端Z1-3相接，激振器(JZ)的电源端分别与调速器(TS)的直流电源输出端T1-2相接；传感器(CG)的两个信号输出端分别与电路板(2)上的信号放大及V/F转换电路XF3的信号输入端G1-2相接；

集成块U1脚10-11分别接数字式无线发射接收装置(SF1)脚3-2；数字式无线发射接收装置(SF1)脚1、脚5、脚9短接后接电源+5V，SF1脚8接GND；

3.根据权利要求1所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，其特征在于：远程监控装置(JK)为计算机，数字式无线接收发射装置(SF2)与远程监控装置(JK)之间分别通过USB口相连接。

4.根据权利要求1所述的能够远程实时监控振动时效工艺过程的装置，其特征在于：远程监控装置(JK)为带USB接口的专用时效监控装置。