專利名稱：新型氣門生產(chǎn)智能型嵌入式電鐓機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種智能型電鐓機(jī)嵌入式控制裝置，特別是一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電熱鐓粗的 電鐓機(jī)，屬于嵌入式機(jī)電一體化系統(tǒng)的智能控制創(chuàng)新。
2.
背景技術(shù)：
目前，電鐓機(jī)智能化水平比較低，實(shí)時(shí)性差，操作界面簡陋。電流和壓力是開環(huán)控 制，當(dāng)工況改變的時(shí)候不能自動(dòng)修正，工藝適應(yīng)范圍比較窄。參數(shù)設(shè)定不能保存，每更換一 種產(chǎn)品都要更改設(shè)置，浪費(fèi)時(shí)間，影響生產(chǎn)效率，自動(dòng)化程度不高。
3.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在考慮上述問題而提供一種操作簡單，界面友好，性能優(yōu)良的智能型嵌入 式電鐓機(jī)控制裝置。另外，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)連續(xù)閉環(huán)控制，工作穩(wěn)定，能適應(yīng)各種氣門鐓 粗工藝生產(chǎn)加工；工藝參數(shù)利用嵌入式操作系統(tǒng)提供的文件系統(tǒng)保存，安全可靠。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)示意圖所示，包括有嵌入式主控模塊(1)，用于參數(shù)輸入顯示 的觸摸LCD屏模塊(2)，用于控制加熱電流和鐓粗壓力的D/A模塊(3)，用于驅(qū)動(dòng)電磁閥的 24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)，用于液壓比例閥驅(qū)動(dòng)的液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(5)，用于氣壓控制得的氣 壓比例閥模塊(6)，用于變壓器控制的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)，用于加熱電流檢測(cè)的電流檢測(cè) 模塊(8)，用于加熱溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)模塊(9)，用于位移檢測(cè)的位移檢測(cè)模塊(10)，還 有用于機(jī)械手動(dòng)作控制的電磁閥模塊(11)。所有檢測(cè)模塊電流檢測(cè)模塊(8)、溫度檢測(cè)模 塊(9)、位移檢測(cè)模塊(10)都接在嵌入式主控模塊(1)輸入接口 ；嵌入式主控模塊(1)輸 出接口別連接觸摸LCD屏模塊⑵、D/A模塊(3)、24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)；而液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模 塊(5)、氣壓比例閥模塊(6)和可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)分別接在D/A模塊(3)的輸出端；電磁 閥模塊(11)直接通過24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明裝置根據(jù)塑性力學(xué)和傳熱學(xué)原理，利用工件本身的電阻，通過控制加載在 工件上的電流和壓力，使工件通電發(fā)熱，當(dāng)工件被加熱到塑性變形溫度時(shí)逐漸被鐓粗成型。 本發(fā)明裝置中的嵌入式主控模塊(1)采用ARM嵌入式芯片，移植實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，提高 了控制實(shí)時(shí)性，工作穩(wěn)定，能適應(yīng)各種氣門鐓粗工藝生產(chǎn)加工，實(shí)現(xiàn)了電鐓工藝生產(chǎn)過程的 實(shí)時(shí)閉環(huán)自動(dòng)控制。本發(fā)明采用觸摸LCD屏模塊(2)作為人機(jī)交互，定制的用戶圖形界面 設(shè)計(jì)人性化，操作簡單方便。另外，本發(fā)明還配備了文件系統(tǒng)，工藝參數(shù)以文件形式保存，安 全可靠，提取方便。
4.


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明嵌入式主控模塊示意3本發(fā)明D/A模塊示意4本發(fā)明24V驅(qū)動(dòng)模塊示意圖
圖5本發(fā)明程序初始化流程6本發(fā)明控制流程7本發(fā)明裝置控制加工的氣門毛坯棒料、鐓件及半成品實(shí)物圖
5.
具體實(shí)施例方式實(shí)施例本發(fā)明結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)示意圖所示，包括有嵌入式主控模塊(1)，用于參數(shù)輸入顯示 的觸摸LCD屏模塊(2)，用于控制加熱電流和鐓粗壓力的D/A模塊(3)，用于驅(qū)動(dòng)電磁閥的 24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)，用于液壓比例閥驅(qū)動(dòng)的液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(5)，用于氣壓控制得的氣 壓比例閥模塊(6)，用于變壓器控制的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)，用于加熱電流檢測(cè)的電流檢測(cè) 模塊(8)，用于加熱溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)模塊(9)，用于位移檢測(cè)的位移檢測(cè)模塊(10)，還 有用于機(jī)械手動(dòng)作控制的電磁閥模塊(11)。所有檢測(cè)模塊電流檢測(cè)模塊(8)、溫度檢測(cè)模 塊(9)、位移檢測(cè)模塊(10)都接在嵌入式主控模塊(1)輸入接口 ；嵌入式主控模塊(1)輸 出接口別連接觸摸LCD屏模塊⑵、D/A模塊(3)、24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)；而液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模 塊(5)、氣壓比例閥模塊(6)和可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)分別接在D/A模塊(3)的輸出端；電磁 閥模塊(11)直接通過24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)驅(qū)動(dòng)。本實(shí)施例中，上述嵌入式主控模塊(1)采用ARM嵌入式芯片，移植實(shí)時(shí)嵌入式操作 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電鐓工藝生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)閉環(huán)自動(dòng)控制。本實(shí)施例中，上述觸摸LCD屏模塊(2)直接由嵌入式主控模塊(1)驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)時(shí) 顯示加工過程的參數(shù)，并提供參數(shù)、調(diào)試、操作等功能的輸入。本實(shí)施例中，上述主控模塊⑴輸出信號(hào)到D/A模塊(3)，再由D/A模塊(3)輸出 模擬量經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)控制液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(5)，實(shí)現(xiàn)電鐓機(jī)砧子后退速度控制。本實(shí)施例中，上述主控模塊⑴輸出信號(hào)到D/A模塊(3)，再由D/A模塊(3)輸出 模擬量經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)控制氣壓比例閥模塊(6)，實(shí)現(xiàn)電鐓機(jī)鐓粗壓力控制。本實(shí)施例中，上述主控模塊⑴輸出信號(hào)到D/A模塊(3)，再由D/A模塊(3)輸出 模擬量經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)控制可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)，實(shí)現(xiàn)電鐓機(jī)加熱電流控制。本實(shí)施例中，上述主控模塊(1)配備有文件系統(tǒng)，可以通過觸摸IXD屏模塊(2)操 作，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的保存和調(diào)用。本實(shí)施例中，上述電流檢測(cè)模塊⑶直接連接到主控模塊⑴的輸入端口，實(shí)時(shí)檢 測(cè)電鐓工藝過程的電流，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示在觸摸LCD屏模塊(2)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制。本實(shí)施例中，上述溫度檢測(cè)模塊(9)直接連接到主控模塊⑴的輸入端口，實(shí)時(shí)檢 測(cè)電鐓工藝過程的溫度，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示在觸摸LCD屏模塊⑵上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制。本實(shí)施例中，上述位移檢測(cè)模塊(10)直接連接到主控模塊(1)的輸入端口，實(shí)時(shí) 檢測(cè)電鐓工藝過程的位移，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示在觸摸LCD屏模塊(2)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控 制。本實(shí)施例中，上述24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)直接驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊(11)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手動(dòng)作， 加工過程自動(dòng)上下料。本發(fā)明裝置根據(jù)朔性力學(xué)和傳熱學(xué)原理，利用工件本身的電阻，通過控制加載在 工件上的電流和壓力，使工件通電發(fā)熱，當(dāng)工件被加熱到塑性變形溫度時(shí)逐漸被鐓粗成型。當(dāng)工件夾持于砧頭工位是，嵌入式主控模塊(1)通過總線控制可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)驅(qū)動(dòng)變 壓器，在夾持和砧子間形成低壓高電流，使工件發(fā)熱。預(yù)熱一段時(shí)間以后，進(jìn)入熱鐓階段，鐓 粗缸開始對(duì)工件施加向上的壓力。根據(jù)工藝參數(shù)的要求，砧子也同時(shí)緩慢后退；電流檢測(cè)模 塊(8)和溫度檢測(cè)模塊(9)實(shí)時(shí)檢測(cè)位移和工件溫度的變化，根據(jù)工件的溫度和形變量輸 出電流的大小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制。當(dāng)砧子后退到一定位置時(shí)，給鐓粗件的成形留出足夠的 空間位置的時(shí)候，砧子便停止后退，不再運(yùn)動(dòng)。當(dāng)位移檢測(cè)模塊(10)檢測(cè)到形變量達(dá)到工 藝最終要求，熱鐓階段結(jié)束；嵌入式主控模塊(1)通過總線控制可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)停止變 壓器工作，砧子和鐓粗缸復(fù)位。本發(fā)明裝置采用了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用戶圖形界面和文件系統(tǒng)。各任務(wù)間通 過預(yù)先創(chuàng)建的信號(hào)量進(jìn)行任務(wù)切換。各任務(wù)功能分為砧子回退，砧子復(fù)位，鐓粗缸上移，鐓 粗缸復(fù)位，變壓器輸出，機(jī)械手上料，機(jī)械手下料，機(jī)械手復(fù)位，人機(jī)界面。為了保證控制位 移的實(shí)時(shí)采集，位移檢測(cè)模塊(10)信號(hào)以中斷方式輸入嵌入式主控模塊(1)。人機(jī)交互界 面通過用戶圖形界面提供的窗口管理控件，為設(shè)計(jì)了主界面，參數(shù)設(shè)置界面，調(diào)試界面等窗 口。在各窗口下，根據(jù)功能設(shè)置的不同，分別創(chuàng)建了 1 4個(gè)子窗口不等。界面重繪函數(shù)有 系統(tǒng)調(diào)度，定時(shí)刷新觸摸LCD屏模塊(2)的顯示。通過觸摸LCD屏模塊(2)設(shè)置的參數(shù)可 以在存儲(chǔ)/提取界面上保存和提?。粎?shù)利用文件系統(tǒng)得支持，以文件的形式存儲(chǔ)，安全可 靠，方便操作，易于管理。本發(fā)明裝置使用時(shí)，采用工業(yè)380V，50Hz電源。裝置啟動(dòng)時(shí)，先是嵌入式主控模塊 (1)自身進(jìn)行初始化；然后對(duì)機(jī)械手進(jìn)行復(fù)位，使機(jī)械手恢復(fù)到原來位置，準(zhǔn)備加工；之后 便是變壓器，鐓粗缸和砧子缸的復(fù)位，使其恢復(fù)到待加工工件的狀態(tài)；接下來是位移檢測(cè)模 塊(10)的復(fù)位，以便記錄操作人員在停機(jī)以后對(duì)機(jī)械部分的調(diào)整合修改；最后就是操作系 統(tǒng)得初始化和圖形界面的初始化，以及各任務(wù)進(jìn)程的建立。當(dāng)操作系統(tǒng)運(yùn)行起來以后，便可 以通過觸摸LCD屏模塊(2)輸入要加工工件的參數(shù)和要求，或者在提取/保存界面中提取 出以前的加工工藝參數(shù)。當(dāng)按下自動(dòng)工作以后，裝置便開始進(jìn)行自動(dòng)鐓粗加工生產(chǎn)。觸摸 LCD屏模塊(2)還有調(diào)試界面，供裝置的調(diào)試維護(hù)使用，簡單實(shí)用。
權(quán)利要求
一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門生產(chǎn)的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于包括嵌入式主控模塊(1)，用于參數(shù)輸入顯示的觸摸LCD屏模塊(2)，用于控制加熱電流和鐓粗壓力的D/A模塊(3)，用于驅(qū)動(dòng)電磁閥的24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)，用于液壓比例閥驅(qū)動(dòng)的液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(5)，用于氣壓控制得的氣壓比例閥模塊(6)，用于變壓器控制的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)，用于加熱電流檢測(cè)的電流檢測(cè)模塊(8)，用于加熱溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)模塊(9)，用于位移檢測(cè)的位移檢測(cè)模塊(10)，還有用于機(jī)械手動(dòng)作控制的電磁閥模塊(11)。所有檢測(cè)模塊電流檢測(cè)模塊(8)、溫度檢測(cè)模塊(9)、位移檢測(cè)模塊(10)都接在嵌入式主控模塊(1)輸入接口；嵌入式主控模塊(1)輸出接口別連接觸摸LCD屏模塊(2)、D/A模塊(3)、24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)；而液壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(5)、氣壓比例閥模塊(6)和可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)分別接在D/A模塊(3)的輸出端；電磁閥模塊(11)直接通過24V驅(qū)動(dòng)模塊(4)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述嵌入式主控 模塊(1)采用ARM嵌入式芯片，移植實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電鐓工藝生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)閉 環(huán)自動(dòng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述觸摸LCD屏 模塊(2)直接由嵌入式主控模塊(1)驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)時(shí)顯示加工過程的參數(shù)，并提供參數(shù)、調(diào) 試、操作等功能的輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述主控模塊 (1)輸出三路信號(hào)到D/A模塊(3)，再由D/A模塊(3)輸出模擬量經(jīng)過放大通過液壓比例閥 驅(qū)動(dòng)模塊(5)實(shí)現(xiàn)控制電鐓機(jī)砧子后退速度、通過氣壓比例閥驅(qū)動(dòng)模塊(6)實(shí)現(xiàn)控制電鐓 機(jī)鐓粗壓力、通過可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(7)實(shí)現(xiàn)控制電鐓機(jī)加熱電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述主控模塊 (1)配備有文件系統(tǒng)，可以通過觸摸LCD屏模塊(2)操作，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的保存和調(diào)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述電流檢測(cè)模 塊(8)、溫度檢測(cè)模塊(9)、位移檢測(cè)模塊(10)直接連接到主控模塊(1)的輸入端口，實(shí)時(shí) 檢測(cè)電鐓工藝過程的位移，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示在觸摸LCD屏模塊(2)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控 制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，其特征在于上述24V驅(qū)動(dòng)模 塊(4)直接驅(qū)動(dòng)電磁閥模塊(11)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手動(dòng)作控制、加工過程自動(dòng)上下料。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門毛坯生產(chǎn)的智能型嵌入式電鐓機(jī)控制裝置，包括有嵌入式主控模塊，觸摸LCD屏模塊，D/A模塊，電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，液壓比例閥、氣壓比例閥模塊，可控硅驅(qū)動(dòng)模塊，電流檢測(cè)模塊，溫度檢測(cè)模塊，位移檢測(cè)模塊，機(jī)械手控制電磁閥模塊。電流、溫度、位移檢測(cè)模塊接在嵌入式主控模塊輸入接口；液壓比例閥、氣壓比例閥模塊和可控硅驅(qū)動(dòng)模塊分別接在D/A模塊的輸出端并驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)閉環(huán)控制，工作穩(wěn)定，能適應(yīng)多種氣門鐓粗工藝生產(chǎn)加工。系統(tǒng)裝置采用嵌入式操作系統(tǒng)和圖形用戶界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的文件系統(tǒng)保存，操作簡單，界面友好，性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)B21J9/20GK101879570SQ20091003924
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者吳黎明, 孫友松, 孫盼, 植羅坤, 王桂棠, 羅天友, 陳景郁 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)