專利名稱：動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種除應(yīng)力系統(tǒng)，尤其涉及一種采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式消除殘余應(yīng)力的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的亞共振全自動振動時效技術(shù)，是通過振動時效設(shè)備的控制系統(tǒng)，來控制激振器的轉(zhuǎn)數(shù)，帶動偏心輪旋轉(zhuǎn)，讓工件產(chǎn)生一定振幅、一定周期的交變振動。該過程是通過掃描搜尋工件共振波峰，其波峰的搜尋由加速度傳感器采集加速度信號后，進(jìn)行程序控制完成。現(xiàn)有的頻譜諧波振動時效技術(shù)，是采用頻譜分析技術(shù)，根據(jù)諧波疊加原則，選擇一組最佳的頻率組合，對工件進(jìn)行振動時效處理，使其在工件中傳播一系列方向不同的高低頻諧波的振動方法。該過程是通過加速度傳感器對加速度信號進(jìn)行采樣、量化得到加速度值，通過控制器對經(jīng)過采樣和量化處理的加速度信號進(jìn)行低通濾波、加窗處理，使用離散傅立葉變換(DFT:Discrete Fourier Transform)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到各個頻率下的加速度值，從中選出加速度最大的值所對應(yīng)的頻率即為工件的共振頻率，其余振幅較大的頻率為諧振頻率。因此，現(xiàn)有振動時效技術(shù)都是屬于振幅時效模式，都是通過一個加速度傳感器采集加速度信號，找出需要處理的峰值頻率來進(jìn)行振動時效。該種振動時效技術(shù)存在的缺點是:現(xiàn)有振動時效設(shè)備只能采集放置加速度傳感器位置處的加速度振幅大小，并可通過程序分析識別工 件的共振頻率，但振幅與動應(yīng)力之間沒有必然聯(lián)系，所以，現(xiàn)有振動時效設(shè)備無法通過加速度傳感器來識別工件動應(yīng)力大小。從振動時效的實質(zhì)可知，當(dāng)激振器施加于工件上的動應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀的塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力?？梢姡挥羞x取足夠大的動應(yīng)力，工件才會產(chǎn)生塑性變形，殘余應(yīng)力才會得到充分釋放。在一定范圍內(nèi)動應(yīng)力越大，被處理工件上產(chǎn)生的應(yīng)變釋放量也越大，消除應(yīng)力的效果也越好，這是現(xiàn)有振動時效技術(shù)所不具備的動應(yīng)力振幅時效模式技術(shù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提出一種動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式，可進(jìn)行多維多振動型的振動消除殘余應(yīng)力，時效效果得到大幅提聞。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其包括:帶動工件振動的激振器，還包括分別對工件的應(yīng)變力及加速度信號進(jìn)行采集的動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元、分別與該動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元通信連接的數(shù)據(jù)采集與控制卡，以及與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接的控制主機(jī)；所述激振器內(nèi)包括有驅(qū)動電機(jī)，數(shù)據(jù)采集與控制卡與該驅(qū)動電機(jī)電性連接。[0007]其中，所述動態(tài)應(yīng)變測量單元內(nèi)包括一動應(yīng)力傳感器,及與該動應(yīng)力傳感器電性連接的動應(yīng)力測量電路，該動應(yīng)力測量電路一端與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接。具體的，所述動應(yīng)力傳感器可以為一 45°角的應(yīng)變片或45°的3維應(yīng)變花。本實用新型中，所述振動加速度測量單元內(nèi)包括一加速度傳感器，及與該加速度傳感器電性連接的加速度測量電路，該加速度測量電路一端與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接。具體的，所述數(shù)據(jù)采集與控制卡采用型號可以為PCI7901的32通道模擬信號采集卡。進(jìn)一步地，所述控制主機(jī)可以采用PC機(jī)或工控機(jī)，該控制主機(jī)可以采用全金屬結(jié)構(gòu)，其采用intel雙核E2210CPU ;該控制主機(jī)可以采用15寸的真彩色液晶屏。本實用新型中，所述驅(qū)動電機(jī)為一直流電機(jī)，該直流電機(jī)分別與一光電編碼器及直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊電性連接，該光電編碼器及直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊另一端均通過一電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路與數(shù)據(jù)采集與控制卡電性連接。具體的，所述直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊采用PWM驅(qū)動模塊。再者，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路內(nèi)包括有一鎖相環(huán)路，該鎖相環(huán)路分別與直流電機(jī)、PWM驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集與控制卡電性連接。本實用新型的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式，利用應(yīng)變片傳感器和加速度傳感器作為振動時效設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，由計算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)選出6個頻率進(jìn)行多維多振型的振動時效，致使整個工件任何一處都會有較大的動應(yīng)力和振幅，可保障其振動時效效果?！?br> 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)一種具體實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中電機(jī)驅(qū)動部分的原理示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。如圖1所示，本實用新型提供一種動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其包括:帶動工件振動的激振器(未圖示)，還包括分別對工件的應(yīng)變力及加速度信號進(jìn)行采集的動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元、分別與該動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元通信連接的數(shù)據(jù)采集與控制卡30，以及與數(shù)據(jù)采集與控制卡30通信連接的控制主機(jī)40 ;所述激振器內(nèi)包括有驅(qū)動電機(jī)50，數(shù)據(jù)采集與控制卡30與該驅(qū)動電機(jī)50電性連接。本實用新型中的動應(yīng)力振幅時效模式是采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式，利用動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元作為振動時效設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，通過控制主機(jī)40分析動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元收集的不同頻率和動應(yīng)變間的對應(yīng)關(guān)系并排序，選擇最大的前幾個動應(yīng)變值所對應(yīng)的頻率作為振型，進(jìn)行多維多振型的振動時效，致使整個工件任何一處都會有較大的動應(yīng)力和振幅，可保障其振動時效效果。其中，所述動態(tài)應(yīng)變測量單元內(nèi)包括一動應(yīng)力傳感器12,及與該動應(yīng)力傳感器12電性連接的動應(yīng)力測量電路14，該動應(yīng)力測量電路14 一端與數(shù)據(jù)采集與控制卡30通信連接。在本實用新型具體實施例中，所述動應(yīng)力傳感器12可以使用一 45°角的應(yīng)變片或45°的3維應(yīng)變花，將該應(yīng)變片或應(yīng)變花粘貼在遠(yuǎn)離激振器處，以對工件的動態(tài)應(yīng)變信號源16進(jìn)行測量，測量工件的動應(yīng)變值和動應(yīng)力。本實用新型用應(yīng)變片或應(yīng)變花做傳感器來動態(tài)采集3維應(yīng)變值，可將動態(tài)應(yīng)變信號經(jīng)過動應(yīng)力測量電路14送入數(shù)據(jù)采集與控制卡30進(jìn)行采集處理，并進(jìn)一步送入控制主機(jī)40，該控制主機(jī)40可直接顯示出工件的動應(yīng)變及其相位，并通過應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計算顯示出動應(yīng)力來。本實用新型中，所述振動加速度測量單元內(nèi)包括一加速度傳感器22，及與該加速度傳感器22電性連接的加速度測量電路24，該加速度測量電路24 —端與數(shù)據(jù)采集與控制卡30通信連接。其中 ，所述加速度傳感器22用于對工件的振動加速度信號源26進(jìn)行測量，以測量工件的加速度值的大小和振幅大小。作為本實用新型的一種選擇性實施例，所述動應(yīng)力測量電路14和加速度測量電路24分別可以采用申請?zhí)枮?00810018780.7，名稱為一種新型振動時效的方法中提到的動應(yīng)力測量電路和加速度測量電路。在本實用新型具體實施例中，所述數(shù)據(jù)采集與控制卡30可以采用型號可以為PCI7901的32通道高速、高精度的模擬信號采集卡。進(jìn)一步地，所述控制主機(jī)40可以采用PC機(jī)或工控機(jī)，該控制主機(jī)40可以采用進(jìn)口工控機(jī)機(jī)箱，其采用全金屬結(jié)構(gòu)及表面硬陽極氧化處理，可在任何惡劣環(huán)境(接地回路、公共阻抗路徑/電場耦合、靜電放電、電力線路傳導(dǎo)放射和其它輻射)安全高效地完成移動工作。同時，本實用新型的控制主機(jī)40優(yōu)選采用intel雙核E2210 CPU，其主頻為2.2GHz，具有IG的金士頓內(nèi)存條，160G大容量的硬盤。該控制主機(jī)40內(nèi)部采用美國國家儀器(NI:National Instruments)公司的LabWindows/CVI軟件開發(fā)技術(shù),對振幅、諧振頻率、最大應(yīng)變進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，確定最佳6組頻率進(jìn)行振動時效處理。本實用新型中，所述控制主機(jī)40還可以采用15寸的真彩色液晶屏作為軟件運(yùn)行界面，能夠清晰地顯示曲線、圖表和數(shù)據(jù)，有野外操作遮光裝置。本實用新型中，所述驅(qū)動電機(jī)50為一直流電機(jī)，該直流電機(jī)分別與一光電編碼器 51 及直流電機(jī)金氧半場效晶體管(MOSFET:Metal-0xide-Semiconductor Field-EffectTransistor)驅(qū)動模塊52電性連接，該光電編碼器51及直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊52另一端均通過一電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路53與數(shù)據(jù)采集與控制卡30電性連接。具體的，本實用新型中所述的直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊52可以采用脈沖寬度調(diào)制(PWM =Pulse WidthModulation)驅(qū)動模塊52’(圖2所示)，圖2中的F代表驅(qū)動脈沖信號。在本實用新型具體實施例中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路53內(nèi)包括有一鎖相環(huán)路(PLL =Phase-LockedLoop) 54，該鎖相環(huán)路54分別與直流電機(jī)、PWM驅(qū)動模塊52’、數(shù)據(jù)采集與控制卡30電性連接。其中，數(shù)據(jù)采集與控制卡30向PWM驅(qū)動模塊52’發(fā)送驅(qū)動脈沖信號F，所述鎖相環(huán)路54是一種反饋電路，其可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住。綜上所述，本實用新型動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其采用動應(yīng)力傳感器12和加速度傳感器22進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過控制主機(jī)40動應(yīng)力傳感器12收集的不同頻率和動應(yīng)變間的對應(yīng)關(guān)系并排序，選擇最大的前幾個動應(yīng)變值所對應(yīng)的頻率作為振型，再通過電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路53輸出控制信號調(diào)整激振器的驅(qū)動電機(jī)50，使激振器以上述的頻率振動直至完成時效。因為工件振動時的固有頻率與工件殘余應(yīng)力有一定關(guān)系，所以還需要通過加速度傳感器22搜尋出工件振動的幾個峰值頻率，作為振型。同時，若只采用動應(yīng)力傳感器12檢測動應(yīng)變，不考慮加速度值的大小，其時效處理也不完美。因為加速度傳感器22可通過計算處理得出諧波峰值所對應(yīng)的諧振頻率，而工件振動時的固有頻率與工件殘余應(yīng)力有一定關(guān)系，所以還需要通過加速度傳感器22搜尋出工件振動的幾個峰值頻率，作為振型，因此必須采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式，得出振動時效處理頻率。由于所選頻率對應(yīng)的數(shù)據(jù)都是動應(yīng)力大或振幅加速度值大，因此使其時效效果可大幅提高。在本實用新型具體實施例中，可以由控制主機(jī)40優(yōu)選出6個頻率進(jìn)行多維多振型的振動時效。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，包括帶動工件振動的激振器，其特征在于，還包括分別對工件的應(yīng)變力及加速度信號進(jìn)行采集的動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元、分別與該動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元通信連接的數(shù)據(jù)采集與控制卡，以及與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接的控制主機(jī)；所述激振器內(nèi)包括有驅(qū)動電機(jī)，數(shù)據(jù)采集與控制卡與該驅(qū)動電機(jī)電性連接。
2.如權(quán)利要求1所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述動態(tài)應(yīng)變測量單元內(nèi)包括一動應(yīng)力傳感器，及與該動應(yīng)力傳感器電性連接的動應(yīng)力測量電路，該動應(yīng)力測量電路一端與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接。
3.如權(quán)利要求2所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述動應(yīng)力傳感器為一 45°角的應(yīng)變片或45°的3維應(yīng)變花。
4.如權(quán)利要求2所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述振動加速度測量單元內(nèi)包括一加速度傳感器，及與該加速度傳感器電性連接的加速度測量電路，該加速度測量電路一端與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接。
5.如權(quán)利要求4所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與控制卡采用型號為PCI7901的32通道模擬信號采集卡。
6.如權(quán)利要求5所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(jī)采用PC機(jī)或工控機(jī)，該控制主機(jī)采用全金屬結(jié)構(gòu)，其采用intel雙核E2210CPU。
7.如權(quán)利要求1所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(jī)采用15寸的真彩色液晶屏。
8.如權(quán)利要求1所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)為一直流電機(jī)，該直流電機(jī)分別與一光電編碼器及直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊電性連接，該光電編碼器及直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊另一端均通過一電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路與數(shù)據(jù)采集與控制卡電性連接。
9.如權(quán)利要求8所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電機(jī)MOSFET驅(qū)動模塊采用PWM驅(qū)動模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制與測量電路內(nèi)包括有一鎖相環(huán)路，該鎖相環(huán)路分別與直流電機(jī)、PWM驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集與控制卡電性連接。
專利摘要本實用新型涉及一種除應(yīng)力系統(tǒng)，具體公開了一種動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其包括帶動工件振動的激振器，其特征在于，還包括分別對工件的應(yīng)變力及加速度信號進(jìn)行采集的動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元、分別與該動態(tài)應(yīng)變測量單元及振動加速度測量單元通信連接的數(shù)據(jù)采集與控制卡，以及與數(shù)據(jù)采集與控制卡通信連接的控制主機(jī)；所述激振器內(nèi)包括有驅(qū)動電機(jī)，數(shù)據(jù)采集與控制卡與該驅(qū)動電機(jī)電性連接。本實用新型的動應(yīng)力-振幅時效模式的振動消除應(yīng)力系統(tǒng)，其采用動應(yīng)變與振幅相結(jié)合的方式，可進(jìn)行多維多振動型的振動消除殘余應(yīng)力，時效效果得到大幅提高。
文檔編號C21D10/00GK203112894SQ201320047048
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者蒲毅智 申請人:成都海訊科技實業(yè)有限公司