用于刀具状态检测的声发射信号无线传输系统的研发

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sxiaohui8709252
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目前,切削加工技术朝着高加工精度和高加工效率的方向发展,而刀具状态是直接影响产品加工质量和加工效率的重要因素,刀具状态的检测技术已经引起国内外研究学者的广泛重视。研究表明,准确及时的检测到刀具的切削加工状态有助于减少加工系统停机时间,提高生产效率,有利于发挥刀具切削潜力,因此现代自动化切削加工系统迫切需要能够实现判断刀具状态的检测系统。而智能刀柄能通过集成化传感器系统来检测加工过程中传感器信号的变化,从而可以实时在线监测刀具的切削加工状态,可实现加工过程的智能化检测。在铣削加工过程中,声发射(AcousticEmission)信号能够有效反映刀具的状态信息,是刀具状态检测技术当中的重要组成部分。但是,传统的有线传输信号的方式限制了智能刀柄应用场合。而无线通信网络作为通信行业中发展较为成熟的一种信号传输技术,能够实现AE信号的高效传输。因此,智能刀柄可以通过无线方式传输AE信号以检测刀具的状态。针对这个问题,本文研发一种能够集成在刀柄上的基于ARM的AE信号采集与无线传输系统。针对系统传输的AE信号和系统的传输方式,对AE信号做初步的研究来确定信号的幅值范围和频率范围,同时研究AE信号在介质中的传输过程,了解信号的传输特性和噪声特性,综合考虑实现AE信号传输的技术,确定系统设计的总体方案。针对铣削过程中的AE信号源的传输特性,设计AE预处理模块来提高信号的信噪比和滤掉信号的低频噪声,采用ARM嵌入式系统来完成AE信号的采集和传输,在KeilMDK开发平台下设计采集模块和无线传输模块的软件程序,实现信息的采集、传输以及控制命令,另外使用LabVIEW软件设计上位机软件控制系统数据的传输和对接收到的数据进行存储和初步分析处理。针对设计的系统,实验测试系统的性能,在静态下测试系统的功耗、传输速率、误码率以及前置放大电路的幅频特性;在旋转状态下测试系统的传输速率、误码率和AE信号的采集性能。
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