一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统的制作方法

本发明涉及机器零件端面精研磨加工领域，特别是一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统。

背景技术：

双端面研磨设备主要用在汽车、轴承、液压、半导体、3c等行业大量的零部件需要进行双端面精加工，对工件的一致性、表面质量及加工成本有着极高的要求。目前，市面上双端面研磨类型设备常用的压力控制方式是三个手动的调压阀配三块模拟压力表，进行三阶段手动调节，开环运行，也没有温度参与控制，在线测量也是接触式独立的仪表运行系统，没有对影响零件加工的众多因素进行统一整合，没有形成考虑诸多因素的闭环系统，针对不同的加工零件，数据不能存档参与运行，对操作工要求高，零件加工的效率、质量均难以与我国当前的强国地位相适应。

我国汽车行业、高速高精轴承行业、大功率液压行业的不断发展和进步，对高端智能化的双端面加工有着巨大的需求，高端数控双端面研磨机床的开发迫在眉睫，而传统的三阶段目视模拟压力表开环压力调节，受气源不稳、外部干扰、温度变化等因素影响，影响精加工件的表面光洁度、平行度、平面度、批次高度差等精度指标；目前，尽管也有部分采用数字化的三、五阶段的压力设定，但由于多种原因，仍处于开环状态，且没有考虑温度、干扰等因素，效果欠佳。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统，针对现有技术的不足，利用大数据的分析和行业内专家知识数据、操作人员积累经验数据，引入模糊控制理论，以加工效率为核心，综合控制研磨机系统的温度、各轴转速，从而使端面研磨的精度得到有效提升。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统，包括模糊智能控制器、工业计算机、温度检测模块、上盘压力控制模块、上盘轴控制模块、下盘轴控制模块和工件转盘轴控制模块和工件测量模块，所述的模糊智能控制器为软件模块组成的软件模块组合，其输入端分别与温度检测模块、工件测量模块信号连接，其输出端分别与上盘轴控制模块、下盘轴控制模块、工件转盘轴控制模块连接，模糊智能控制器分别与工业计算机、上盘压力控制模块进行数据信息传递；

所述的上盘压力控制模块包括控制调节器、气动比例阀和压力传感器，所述的压力传感器设置在气动比例阀与上盘气缸入口之间，用以测量上盘气缸入口压力，控制调节器接收模糊智能控制器的输出信号和压力传感器的反馈值并通过气动比例阀控制上盘气缸压力，压力传感器的模拟信号反馈给模糊智能控制器，用以采集上盘气缸的模拟压力；

所述的工件测量模块包括设置在上盘轴端和下盘轴端之间的工件位移传感器和测量基准轴，工件位移传感器的测头通过将测量基准轴端面的位置信息反馈至模糊智能控制器，从而获得工件高度值。

所述的温度检测模块连接有：用以测量磨削液流出机床温度的第一温度传感器、用以测量磨削液进入机床温度的第二温度传感器、用以测量控制箱内的温度的第三温度传感器和用以测量环境温度的第四温度传感器。

所述的上盘轴控制模块包括上盘变频器和上盘驱动电机，模糊智能控制器通过上盘变频器控制上盘驱动电机，从而驱动上盘轴的转动。

所述的下盘轴控制模块包括下盘变频器和下盘驱动电机，模糊智能控制器通过下盘变频器控制下盘驱动电机，从而驱动下盘轴的转动。

所述的工件转盘轴控制模块包括转盘变频器和转盘驱动电机，模糊智能控制器通过转盘变频器控制转盘驱动电机，从而驱动转盘轴的转动。

所述的上盘压力控制模块其控制调节器为plc可编程控制器。

所述的工件测量模块其位移传感器设置在上盘轴下端面，其测量基准轴设置在下盘轴上端面。

所述的工业计算机采用ethernet网连接模糊智能控制器。

本发明的原理是：本发明所述模糊智能控制器为软件模块组成的软件模块组合，采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件判断语句来描述的智能型控制器；所述模糊智能控制器和工业计算机通过工业ethernet网连接进行数据信息传递，依靠模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法，首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量分别加到气路压力闭环控制系统、各轴转速变频器。

本发明的有益效果：本发明提出的一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统是一种稳定气路压力、综合参数无扰转化控制系统，以加工效率为核心，并引入模糊控制理论，综合控制机床机械系统的温度、各轴转速，从而使机床的加工效率和加工精度得到极大提升。

附图说明

图1为系统的结构图。

图2为实施例的系统的硬件连接示意图。

图3为实施例中加工方案的压力曲线图。

图4为实施例中加工方案的气路压力pid调节波形图。

图5为实施例中加工方案的工件位移传感器位移图。

图1中，1、上盘压力控制模块，2、工件测量模块。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统，包括模糊智能控制器、工业计算机、温度检测模块、上盘压力控制模块1、上盘轴控制模块、下盘轴控制模块和工件转盘轴控制模块和工件测量模块2，所述的模糊智能控制器为软件模块组成的软件模块组合，其输入端分别与温度检测模块、工件测量模块2信号连接，其输出端分别与上盘轴控制模块、下盘轴控制模块、工件转盘轴控制模块连接，模糊智能控制器分别与工业计算机、上盘压力控制模块1进行数据信息传递；

所述的上盘压力控制模块1包括控制调节器、气动比例阀和压力传感器，所述的压力传感器设置在气动比例阀与上盘气缸入口之间，用以测量上盘气缸入口压力，控制调节器接收模糊智能控制器的输出信号和压力传感器的反馈值并通过气动比例阀控制上盘气缸压力，压力传感器的模拟信号还反馈给模糊智能控制器，用以采集上盘气缸的模拟压力；

所述的工件测量模块2包括设置在上盘轴端和下盘轴端之间的工件位移传感器和测量基准轴，工件位移传感器的测头通过将测量基准轴端面的位置信息反馈至模糊智能控制器，从而获得工件高度值。

所述的温度检测模块连接有：设置在机床磨削液出口的第一温度传感器，用以测量磨削液流出机床温度；设置在机床磨削液入口的第二温度传感器，用以测量磨削液进入机床温度；设置在控制箱内的第三温度传感器，用以测量控制箱内的温度；设置在机床床身上的第四传感器，用以测量环境温度。

所述的上盘轴控制模块包括上盘变频器和上盘驱动电机，模糊智能控制器通过上盘变频器控制上盘驱动电机，从而驱动上盘轴的转动。

所述的下盘轴控制模块包括下盘变频器和下盘驱动电机，模糊智能控制器通过下盘变频器控制下盘驱动电机，从而驱动下盘轴的转动。

所述的工件转盘轴控制模块包括转盘变频器和转盘驱动电机，模糊智能控制器通过转盘变频器控制转盘驱动电机，从而驱动转盘轴的转动。

所述的上盘压力控制模块1其控制调节器为plc可编程控制器。

所述的工件测量模块2其位移传感器设置在上盘轴下端面，其测量基准轴设置在下盘轴上端面。测量头和测量轴基准平面的距离就是测量的磨削工件的高度。

所述工业计算机（pc）采用工业ethernet网连接模糊智能控制器上，通过友好的人机界面完成参数输入参数并显示：压力设定值spn的输入，给定加工速度、磨削液温度、床身温度等;传感器反馈的压力过程值pvn、位移传感器、加工速度值、各轴的速度值等实时输出显示。

在本发明的一个实施例中，本系统的硬件连接示意图如图2所示，现有一种光伏元件，根据其加工工艺要求，需要在其进行双端面研磨时对研磨机上盘气路压力采用七阶段压力控制，采用上述控制系统运行时，所述工业计算机（pc）、主控制器等各自系统启动完成，通过人机界面输入必要参数后，就完成了压力、智能模糊控制等闭环控制系统的初始化，待设备按下启动按钮，模糊控制与pid压力闭环控制系统便开始运行、调节，调节波形图如图4所示，压力传感器反馈值过程值pvn与压力给定值spn几乎相等，压力传感器的压力曲线图如图3所示，并且稳定在压力给定值sp上；智能模糊控制闭环系统根据输入加工速度值、参考磨削液温度、床身温度等因素，依据专家经验数据规则，智能模糊控制各轴的电机转速、压力闭环控制系统的压力值，得到恒定的加工速度，以保证加工效率，直到达到工件要求的加工尺寸，如图5所示，机器自动停止，智能模糊控制系统退出运行状态，进入待机状态，等待下一批工件加工命令。

本发明的模糊控制原理：模糊智能控制器是一个软件模组，由pc机上输入加工速度(设定值)、由位移传感器实时测量位移并转换为实时磨削速度值，这两个输入量由输入端获得；然后将实时的磨削速度与设定值（加工速度）进行比较，依据业内数据库和规则库、数据分析和推理判断，求得四个调节控制量输出：其中三个整数型调节变量，利用通讯分别送给上盘、下盘及工件转盘变频器，控制三个主轴的速度增减，一个整数型调节变量，送给上盘压力控制模块的控制调节器，去综合控制气缸的压力。

综上，本发明提出的一种双端面研磨机多变量智能模糊控制系统，是一种稳定气路压力、综合参数无扰转化控制系统，以加工效率为核心，并引入模糊控制理论，综合控制机床机械系统的温度、各轴转速，从而使机床的加工效率和加工精度得到极大提升。

本发明未详述部分为现有技术。