专利名称：五轴喷丸机监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械控制领域，涉及一种监控系统，尤其涉及一种五轴 喷丸机监控系统。
背暈技术
喷丸处理是一种冷加工过程，是利用高压将铸钢珠、铸铁珠、不锈钢珠、 陶瓷珠或玻璃珠等喷丸撞击金属零件表面，以使其部件表面形成一层均匀的 压缩应力层，从而强化金属表面和浅层结构的物理性能，极大地增强抗疲劳 强度，延长其承受循环负载地使用寿命。
在飞机上，绝大多数主要零件的生产工艺过程中，都必须进行该工艺处 理，如发动机叶片、叶轮，起落架等。另外，在飞机维修方面，喷丸工艺更 不可或缺。因此，整个航空工业不论生产或维修都把喷丸工艺作为重点工艺， 以保证该工艺的设备(喷丸机)的优良性能和自动化程度。
然而，现有的喷丸机喷丸利用率低，不能有效低控制喷丸的流向，效率
高的在70%左右，效率较低的50%也达不到，在形成能源浪费的同时，安全 生产无法保障。因此，需要一种监控喷丸机工作的系统来控制喷丸机的工作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种五轴喷丸机监控系统，其 能提高喷丸机的自动化程度和在线自动参数监控能力。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案 一种五轴喷丸机 监控系统，所述五轴包括对应喷枪水平运动方向的X轴、对应喷枪的上下运 动方向的Z轴、对应喷枪在垂直平面内的旋转运动方向的A轴、对应喷枪在 水平平面内的旋转运动方向的C轴、对应工件在水平面内的旋转运动方向的 B轴；
所述五轴喷丸机监控系统包括主控制单元、从控制单元；所述主控制单 元包括数字控制单元、可编程控制单元、伺服电机驱动模块、输入输出模块; 所述从控制单元包括工业控制计算机、模拟信号采集输出模块、数字I/O模块，模拟信号采集输出模块、数字I/O模块与工业控制计算机通讯；所述可 编程控制单元、伺服电机驱动模块与数字控制模块通讯；输入输出模块、数 字I/O模块分别与可编程控制单元通讯；
所述数字控制模块为主控制单元的控制核心，用以接收、存储控制程序， 并进行译码、计算、差补和逻辑判断，并依据计算结果直接控制X轴、Z轴、 A轴、C轴的运动，并发送控制命令至可编程控制单元；
所述可编程控制单元根据自数字控制模块接收到的指令控制B轴的运 动、风机电机和振动筛电机的启动及停止、机床I/O器件的工作，并实现与 从控单元数字I/O模块的通讯；
所述伺服电机驱动模块根据自数字控制模块或/和可编程控制单元接收 到的指令控制伺服电机的启动和停止；
所述模拟信号采集输出模块采集喷枪的工作压力和流量值；
所述模拟信号采集输出模块把获取的数据信息传输到工业控制计算机， 由工业控制计算机判断采集数据是否正常；若出现异常，工业控制计算机通 过数字I/O模块发送报警信号至可编程控制单元，再由可编程控制单元通知 数字控制模块。
优选地，所述数字控制模块与可编程控制单元之间包括一通信通道，可 编程控制单元通过该通道接收数字控制模块的指令。
优选地，所述监控系统还包括输入输出模块，所述输入输出模块包括供 用户接收数据信息、发送控制命令的用户交互界面。
优选地，所述模拟信号采集输出模块与流量阀或/和压力阀连接，以感应 喷丸机的工作压力和工作流量。
优选地，所述数字控制模块与部分伺服电机驱动模块连接，通过该伺服 电机驱动模块控制相应伺服电机工作。
优选地，所述可编程控制单元与部分伺服电机驱动模块连接，通过该伺 服电机驱动模块控制相应伺服电机工作。
优选地，所述可编程控制单元与风机电机、振动筛电机、机床I/O器件 连接。
优选地，所述数字I/O模块通过可编程控制单元与数字控制模块连接。 本实用新型的有益效果是本实用新型采用主从控制方式，解决五轴喷丸设备的自动控制和适时监控。主控制单元控制喷丸机能够根据所处理零件 的曲面运动，实现喷嘴的移动和精确定位，保证喷枪与工件表面的距离、角 度一致。同时，从控制单元自动地控制和调节压力、钢丸流量等参数，实时 监控气压、钢丸流量值，确保精准的喷丸过程。整个控制系统自动化程度高， 且保证了喷丸质量。
图1是本本实用新型五轴喷丸机监控系统的组成示意图。
图2是本实用新型的从控制单元控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种五轴喷丸机监控系统，用以控制五轴 喷丸机五轴的运动、电机的开关，并监控各喷枪的工作压力和流量值。所述 五轴包括X轴、Z轴、A轴、C轴、B轴，其中，X轴对应喷枪水平运动方 向，Z轴对应喷枪的上下运动方向，A轴对应喷枪在垂直平面内的旋转运动 方向，C轴对应喷枪在水平平面内的旋转运动方向，B轴对应工件在水平面 内的旋转运动方向。
五轴喷丸机监控系统包括主控制单元、从控制单元。主控制单元控制喷 丸机能够根据所处理零件的曲面运动，实现喷嘴的移动和精确定位，保证喷 枪与工件表面的距离、角度一致。同时，从控制单元自动地控制和调节压力、 钢丸流量等参数，实时监控气压、钢丸流量值，确保精准的喷丸过程。
所述主控制单元包括数字控制模块(可简称CN) 1、可编程控制单元(可 简称PMC)2、伺服电机驱动模块3;所述从控制单元包括工业控制计算机4、 模拟信号采集输出模块5、数字I/O模块6。可编程控制单元2、伺服电机驱 动模块3、输入输出模块6分别与数字控制模块1通讯，模拟信号采集输出 模块5、数字I/0模块6分别与工业控制计算机4通讯。其中，可编程控制单 元2与部分伺服电机驱动模块3、数字控制模块1、数字I/O模块6直接通讯， 模拟信号釆集输出模块5、数字I/0模块6与工业控制计算机4通讯，另一部 分伺服电机驱动模块3通过可编程控制单元2与数字控制模块1连接及通讯。
所述数字控制模块1为主控制单元的控制核心，用于接收、存储控制程序，并进行译码、计算、差补和逻辑判断，并依据计算结果直接控制x轴、
Z轴、A轴、C轴的运动；同时，用于发送控制命令至可编程控制单元2。数 字控制模块1与可编程控制单元2之间包括一通信通道，可编程控制单元2 通过该通道接收数字控制模块1的指令。所述数字控制模块1发送至可编程 控制单元2的指令包括控制B轴运动的指令、控制风机电机和振动筛电机 的启动和停止的指令、控制机床I/0器件工作的指令。
所述可编程控制单元2与风机电机21、振动筛电机22、机床I/O器件23 连接，同时收到来自数字控制模块l的指令，用以控制B轴的运动、风机电 机21和振动筛电机22的启动和停止、机床I/0器件23的工作，并实现与从 控单元数字I/O模块6的通讯。
所述伺服电机驱动模块3收到来自数字控制模块1或/和可编程控制单元 2的指令，用以控制伺服电机31的启动和停止。本实施例中，有部分伺服电 机驱动模块3通过数字控制模块1发送的控制信号控制伺服电机31的工作； 另一部分通过可编程控制单元2发送的控制信号控制伺服电机31的工作。
所述监控系统还包括输入输出模块(图未示)，所述输入输出模块4包 括用户交互界面，用户通过该用户交互界面4接收数据信息、发送控制命令。
所述模拟信号采集输出模块5与流量阏51及压力阀52连接，以感应喷 丸机的工作压力和工作流量，而后把获取的数据信息传输到工业控制计算机 4，由工业控制计算机4判断采集数据是否正常；若出现异常，工业控制计算 机4通过数字I/O模块发送报警信号至可编程控制单元2，再由可编程控制单 元2通知数字控制模块1。
如图2所示，五轴喷丸机监控系统的从控制单元的具体工作流程如下
步骤1:模拟信号采集输出模块5设定喷丸机的工作压力和工作流量； 设定完毕后，数字I/O模块6向可编程控制单元2发送工作压力和流量设定 完毕信号；可编程控制单元2通过专用通道向数字控制模块1反馈，数字控 制模块1得到该指令后就允许正常的喷丸程序运行。
步骤2:模拟信号采集输出模块5适时采集喷丸机实际的工作压力和各 喷枪的实际工作流量，而后把获取的数据信息传输到工业控制计算机4。
步骤3:工业控制计算机4判断采集数据是否正常；若正常转向步骤2，
否则转向步骤4。步骤4:工业控制计算机4通过数字I/O模块6向可编程控制单元2发送 报警信号，由可编程控制单元2通过专用通道向数字控制模块1反馈停止工 作指令，并发出相应的报警信号，等待处理。
权利要求1、 一种五轴喷丸机监控系统，所述五轴包括对应喷枪水平运动方向的x 轴、对应喷枪的上下运动方向的z轴、对应喷枪在垂直平面内的旋转运动方向的A轴、对应喷枪在水平平面内的旋转运动方向的C轴、对应工件在水平 面内的旋转运动方向的B轴；其特征在于-所述五轴喷丸机监控系统包括主控制单元、从控制单元；所述主控制单 元包括数字控制单元、可编程控制单元、伺服电机驱动模块；所述从控制单 元包括工业控制计算机、模拟信号采集输出模块、数字I/O模块，模拟信号 采集输出模块、数字I/0模块与工业控制计算机通讯；所述可编程控制单元、 伺服电机驱动模块与数字控制模块通讯；输入输出模块、数字I/O模块分别 与可编程控制单元通讯；所述数字控制模块为主控制单元的控制核心，用以接收、存储控制程序， 并进行译码、计算、差补和逻辑判断，并依据计算结果直接控制X轴、Z轴、 A轴、C轴的运动，并发送控制命令至可编程控制单元；所述可编程控制单元根据自数字控制模块接收到的指令控制B轴的运 动、风机电机和振动筛电机的启动和停止、机床I/O器件的工作，并实现与 数字1/0模块的通讯；所述伺服电机驱动模块根据自数字控制模块或/和可编程控制单元接收 到的指令控制伺服电机的启动和停止；所述模拟信号采集输出模块采集喷枪的工作压力和流量值；所述模拟信号采集输出模块把获取的数据信息传输到工业控制计算机， 由工业控制计算机判断采集数据是否正常；若出现异常，工业控制计算机通 过数字I/O模块发送报警信号至可编程控制单元，再由可编程控制单元通知 数字控制模块。
2、 如权利要求1所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所述数字控 制模块与可编程控制单元之间包括一通信通道，可编程控制单元通过该通道 接收数字控制模块的指令。
3、 如权利要求1所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所述监控系 统还包括输入输出模块，所述输入输出模块包括供用户接收数据信息、发送控制命令的用户交互界面。
4、 如权利要求1或2或3所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所述模拟信号采集输出模块与流量阀或/和压力阀连接，以感应喷丸机的工作压 力和工作流量。
5、 如权利要求1或2或3所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所述数字控制模块与部分伺服电机驱动模块连接，通过该伺服电机驱动模块控 制相应伺服电机工作。
6、 如权利要求1或2或3所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所述可编程控制单元与部分伺服电机驱动模块连接，通过该伺服电机驱动模块 控制相应伺服电机工作。
7、 如权利要求1或2或3所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所 述可编程控制单元与风机电机、振动筛电机、机床i/o器件连接。
8、 如权利要求1或2或3所述的五轴喷丸机监控系统，其特征在于所 述数字I/O模块通过可编程控制单元与数字控制模块连接。
专利摘要本实用新型公开一种五轴喷丸机监控系统，用以控制五轴喷丸机五轴的运动、电机的开关，并监控各喷枪的工作压力和流量值；其包括主控制单元、从控制单元；所述主控制单元包括数字控制单元、可编程控制单元、伺服电机驱动模块；所述从控制单元包括工业控制计算机、模拟信号采集输出模块、数字I/O模块。本实用新型采用主从控制方式，解决五轴喷丸设备的自动控制和适时监控。主控制单元控制喷丸机能够根据所处理零件的曲面运动，实现喷嘴的移动和精确定位，保证喷枪与工件表面的距离、角度一致。同时，从控制单元自动地控制和调节压力、钢丸流量等参数，实时监控气压、钢丸流量值，确保精准喷丸过程。整个控制系统自动化程度高，保证了喷丸质量。
文档编号B24C1/10GK201156195SQ20082009206
公开日2008年11月26日 申请日期2008年1月28日 优先权日2008年1月28日
发明者廖强华, 李继中, 王明友, 健 钟, 芳 陈, 胜 魏 申请人:深圳职业技术学院