基于脈沖序列分析的放電間隙狀態(tài)檢測模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電火花加工放電狀態(tài)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種放電間隙狀態(tài)檢測 模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 電火花加工（EDM)技術(shù)，自20世紀(jì)40年代開創(chuàng)以來，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，以 其加工不受材料硬度限制、無顯著的切削力等獨(dú)特優(yōu)勢，在模具制造、超硬材料加工等方面 得到廣泛應(yīng)用，已成為先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分。
[0003] 要使電火花加工過程能夠順利地進(jìn)行，必須對電火花加工的過程進(jìn)行有效控制， 如維持合適的放電間隙、自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖電源的參數(shù)等。如果控制不當(dāng)，加工中很容易產(chǎn)生開 路、短路、拉弧等非正常狀態(tài)，不僅嚴(yán)重影響電火花加工的效率和質(zhì)量，甚至使加工無法正 常進(jìn)行下去。然而由于電火花加工的過程十分復(fù)雜，隨機(jī)性強(qiáng)，影響因素多，要建立一個(gè)適 應(yīng)范圍廣、穩(wěn)定性好、綜合性能高的電火花加工過程控制系統(tǒng)是非常不易的。正是由于電火 花加工過程控制的重要性和復(fù)雜性，使得它一直以來都是電火花加工技術(shù)的研究熱點(diǎn)，各 個(gè)時(shí)期的最先進(jìn)控制技術(shù)基本上很快都被應(yīng)用于電火花加工的過程控制，如自適應(yīng)控制、 模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、灰色控制、遺傳算法控制、混合智能控制等?？梢哉f，電火花加工 加工設(shè)備的性能水平在很大程度上取決于其控制系統(tǒng)。
[0004] 放電間隙狀態(tài)檢測技術(shù)是電火花加工過程控制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，因?yàn)闊o論那種先進(jìn) 的控制技術(shù)，都要以間隙放電狀態(tài)作為控制依據(jù)，如果不能實(shí)現(xiàn)對放電狀態(tài)全面而準(zhǔn)確的 檢測，再先進(jìn)的控制技術(shù)都將毫無用武之地。同時(shí)，由于間隙各放電狀態(tài)的存續(xù)時(shí)間短，變 化頻率高，影響因素多，要想對它進(jìn)行準(zhǔn)確檢測是十分困難的。目前，在國內(nèi)外電火花加工 控制系統(tǒng)中常用的放電狀態(tài)檢測方法有平均電壓法、高頻檢測法、擊穿延時(shí)法、門檻電壓法 等，它們雖然也能在一定程度上反映出正確的放電狀態(tài)，但也還存在著較大的局限，主要表 現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是這些方法基本上是依據(jù)某一時(shí)刻的電流電壓信號來進(jìn)行狀態(tài)識別 的，沒有考慮各放電狀態(tài)在時(shí)序上的相關(guān)性，而從實(shí)驗(yàn)觀察的情況可以發(fā)現(xiàn)，相鄰的各種放 電狀態(tài)之間往往存在著較大的相關(guān)性，例如頻繁的短路放電狀態(tài)之后往往會造成出現(xiàn)電弧 放電狀態(tài)；二是受處理速度的影響，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上這些方法大都需要采用低通濾波環(huán)節(jié)，這 樣不僅造成檢測結(jié)果的時(shí)間滯后，靈敏度降低，而且難以及時(shí)識別一些短暫的前兆性信號。 這些都勢必會影響放電狀態(tài)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和適用性，從而制約了電火花加工 控制技術(shù)水平的提高。
[0005] 因此，研制一種通用化的電火花放電間隙狀態(tài)檢測模塊對于電火花加工設(shè)備開發(fā) 過程中減少重復(fù)性勞動(dòng)、縮短開發(fā)周期、提高設(shè)備性能等都具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于脈沖序列分析的電 火花加工放電狀態(tài)檢測模塊，能根據(jù)當(dāng)前的電壓及電流信號特征及前一時(shí)段放電狀態(tài)，逐 個(gè)脈沖地對各種放電狀態(tài)進(jìn)行識別，并對一段時(shí)間內(nèi)的各種狀態(tài)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行累計(jì)。
[0007] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0008] 基于脈沖序列分析的放電間隙狀態(tài)檢測模塊，其特征在于，包括：平均電壓檢測電 路，峰值平均電壓檢測電路，狀態(tài)判別電路，時(shí)鐘發(fā)生電路，計(jì)數(shù)電路，鎖存輸出電路，并行 輸出接口電路和脈沖接口采樣電路；
[0009] 所述平均電壓檢測電路、峰值平均電壓檢測電路直接與間隙電壓輸入端連接；
[0010] 所述狀態(tài)判別電路根據(jù)間隙電壓和間隙電流對間隙的放電狀態(tài)：短路、開路、火花 放電、電弧放電進(jìn)行判別，并以開關(guān)量輸出；
[0011] 所述計(jì)數(shù)電路包括四個(gè)計(jì)數(shù)器，分別與狀態(tài)判別電路的短路信號輸出端、開路信 號輸出端、火花放電信號輸出端、電弧放電信號輸出端連接；
[0012] 所述鎖存輸出電路包括四個(gè)鎖存器，每個(gè)鎖存器與相應(yīng)的一個(gè)計(jì)數(shù)器連接；
[0013] 所述并行輸出接口電路與四個(gè)鎖存器的輸出端連接；
[0014] 所述脈沖接口采用電路與各計(jì)數(shù)器、鎖存器連接，用來將各計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值鎖存 在相應(yīng)的鎖存器中，并復(fù)位各計(jì)數(shù)器；
[0015] 所述時(shí)鐘發(fā)生電路和脈沖接口采用電路連接，且時(shí)鐘發(fā)生電路為四個(gè)計(jì)數(shù)器提供 時(shí)間信號。
[0016] 作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述狀態(tài)判別電路包括：
[0017] 第一比較器，第二比較器，譯碼器，D觸發(fā)器，第一與門和第二與門；
[0018] 第一比較器用來比較間隙電壓和參考電壓，并把比較結(jié)果傳輸給譯碼器；
[0019] 第二比較器用來比較間隙電流和參考電流，并把比較結(jié)果傳輸給譯碼器；
[0020] D觸發(fā)器的復(fù)位端接譯碼器的脈沖間隔輸出端，D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖端接譯碼器 的開路輸出端，D觸發(fā)器的D端和Q端短接后接第二與門的輸入端；
[0021] 第一與門的兩個(gè)輸入端分別與D觸發(fā)器的Q端和譯碼器的放電輸出端連接；
[0022] 第二與門的另一個(gè)輸入端與譯碼器的放電輸出端連接。
[0023] 作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述脈沖接口采用電路為采樣周期計(jì)數(shù)器。
[0024] 作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述D觸發(fā)器為納秒級脈沖信號觸發(fā)器。
[0025] 與現(xiàn)有的放電狀態(tài)檢測技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于脈沖序列分析的放電間隙狀 態(tài)檢測模塊具有以下有益效果：
[0026] -、通過設(shè)計(jì)時(shí)鐘發(fā)生電路和脈沖接口采用電路將時(shí)間序列上各種脈沖放電狀態(tài) 之間的相關(guān)性引入放電狀態(tài)識別中，使檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確和全面。
[0027] 二、采用納秒級的脈沖信號觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)對放電狀態(tài)的處理與識別，解決了對每 一個(gè)脈沖進(jìn)行放電狀態(tài)識別的速度問題，從而去除傳統(tǒng)處理電路中的低通濾波環(huán)節(jié)，提高 了檢測結(jié)果的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也使檢測電路更加可靠，更加簡單。
【附圖說明】
[0028] 圖1所示為本發(fā)明提供的放電間隙狀態(tài)檢測模塊電路圖；
[0029] 圖2所示為狀態(tài)判別電路結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 附圖標(biāo)記說明：
[0031] 1、平均電壓檢測電路，2、峰值平均電壓檢測電路，3、狀態(tài)判別電路，4、時(shí)鐘發(fā)生電 路，5、計(jì)數(shù)電路，6、鎖存輸出電路，7、并行輸出接口電路，8、脈沖接口采樣電路，9、開關(guān)量；
[0032] 31、第一比較器，32、第二比較器，33、譯碼器，34、D觸發(fā)器，35、第一與門，36、第二 與門。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】說明如下。
[0034] 如圖1所示，基于脈沖序列分析的放電間隙狀態(tài)檢測模塊，包括：平均電壓檢測電 路1，峰值平均電壓檢測電路2,狀態(tài)判別電路3,時(shí)鐘發(fā)生電路4,計(jì)數(shù)電路5,鎖存輸出電路 6，并行輸出接口電路7和脈沖接口采樣電路8。
[0035] 其中，所述平均電壓檢測電路1直接與間隙電壓輸入端連接，由分壓電路和濾波 電路構(gòu)成，它的輸出反應(yīng)了一段時(shí)間內(nèi)間隙電壓的平均情況。
[0036] 所述峰值平均電壓檢測電路2直接與間隙電壓輸入端連接，由肖特基二極管、分 壓電路和濾波電路構(gòu)成，它的輸出反應(yīng)了一段時(shí)間內(nèi)開路狀態(tài)的平均情況。
[0037] 所述