[发明专利]高精度针阀体喷孔研磨加工的控制系统及方法

权利要求书

1.一种高精度针阀体喷孔研磨加工的控制系统，包含一个嵌入式控制器(1)、一块键盘和控制按键面板(2)、一个LCD显示器(3)、一个LCD控制器(4)、三个扩展I/O接口模块(5、6和12)、一个I/O接口模块(11)、一个SDRAM (7)、一个NAND FLASH (8)、两个A/D转换接口(9和10)、一个温度传感器(13)和一个压力传感器(14)、一个位置传感器(15)、一个加工截止阀(16)、一个相关加工设备组(17)和一个流量计(18)，其特征在于：所述的嵌入式控制器(1)与SDRAM (7)、NAND FLASH (8)相连组成控制系统的核心模块，提供控制系统软件运行的基础环境；嵌入式控制器(1)存储有本系统控制方法的逻辑控制主程序和流量处理子程序；嵌入式控制器(1)通过第一扩展I/O接口模块(12)与键盘和控制按键面板(2)相连，接收从键盘和控制按键发出的指令；嵌入式控制器(1)通过I/O接口模块(11)与研磨流道中的流量计(18)相连，采集实时流量信号；嵌入式控制器通过第一A/D转换接口(10)与研磨流道出口处的温度传感器相连，通过第二A/D转换接口(9)与研磨流道出口处的压力传感器(14)相连，获取系统的温度和压力状态信号；嵌入式控制器(1)通过第二扩展I/O接口模块(6)与位置传感器相连，接收设备装夹位置信号；嵌入式控制器(1)通过第三扩展I/O接口模块(5)与加工截止阀(16)和相关加工设备组(17)相连，向加工截止阀(16)和相关加工设备组(17)发出运行控制指令；嵌入式控制器(1)通过LCD控制器(4)与LCD显示器(3)相连，对加工参数进行设置和显示加工状态及结果。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：嵌入式控制器采用基于精简指令结构RISC的嵌入式ARM控制器与强实时性嵌入式操作系统ReWorks的相结合的基本环境，通过对操作系统配置、裁剪，使其正好能满足加工系统的功能需求，提高加工系统响应的实时性。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中I/O接口模块(11)包括一个高速光耦(19)，其特征在于：所述的高速光耦(19)的输入端与流量计(18)相连接，并与输入端电源相连，高速光耦(19)的输出端与嵌入式控制器(1)的I/O接口相连，并与输出端电源相连。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，第一扩展I/O接口模块(6)、第二扩展I/O接口模块(12)，各自包括一块I2C扩展芯片(22)，一块电磁隔离芯片(23)和防抖电路(24)，其特征在于： 所述的防抖电路(24)与键盘和控制按键面板(4)或位置传感器(15)相连，接收输入信号，防抖电路(24)的输出与电磁隔离芯片(23)的输入相连，电磁隔离芯片(23)的输入端还与输入端电源相连，电磁隔离芯片(23)的输出端与I2C扩展芯片(22)相连，电磁隔离芯片(23)的输出端还与输出端电源相连，I2C扩展芯片(22)的输出端与嵌入式控制器(1)的I/O接口相连。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，第三扩展I/O接口模块(5)，包括一块I2C扩展芯片(20)和一块电磁隔离芯片(21)，其特征在于：所述的I2C扩展芯片(20)的输入端与嵌入式控制器(1)的I/O接口相连，I2C扩展芯片(20)的输出端与电磁隔离芯片(21)的输入端相连，电磁隔离芯片(21)的输入端还与输入端电源相连，电磁隔离芯片(21)的输出端与相关加工设备组和加工截止阀(16)相连，电磁隔离芯片(21)的输出端还与输出端电源相连。

6.一种应用于权利要求1的控制系统的高精度针阀体喷孔研磨加工的控制方法，包括逻辑控制主程序和流量处理子程序，其中，逻辑控制主程序存储在嵌入式控制器(1)上，其特征在于：首先初始化嵌入式控制器I/O口和通讯端口，以保证系统的中断能正常触发，与LCD显示器(3)之间能正常进行人机交互；然后在LCD显示器(3)上设定或选定加工参数，包括工件型号、温度值、压力值以及加工流量目标值；当检测到系统满足加工条件，同时通过位置传感器(15)检测到工件已经装夹完毕，系统打开加工截止阀(16)，开始自动加工；加工过程中，控制系统通过流量计(18)不断采集系统的实时流量，使用流量处理子程序测量流量；当满足停机条件时，系统关闭加工截止阀(16)，加工停止；根据停机时系统状态、实时流量值和加工流量目标值，对加工结果作出预判，显示在LCD显示器(3)上。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，流量处理子程序存储在嵌入式控制器上，其特征在于具体实现步骤如下：

响应流量脉冲

流量计通过高速光耦连接至嵌入式控制器，每当有流量脉冲进入，上述逻辑控制主程序进入中断处理函数；

中断处理

流量脉冲数+1；

读取当前时间值，以用于计算；

如果此时的流量脉冲为该时间段的第一个脉冲，则将当前时间记为第一个不完整脉冲所用时间t1，记录t1，否则跳到下一步；

如果当前时间值与设定的流量计算的间隔时间T相等，则将前一次记录时间t3作为最后一个脉冲时间，令t2=T-t3，记录t2，否则跳到第（6）步；

按照公式Q=（M/(T-t1-t2)）/K计算实时流量，其中K为制定系统的流量系数；

中断程序结束，退出中断；

所述的流量脉冲采集和处理子程序中，T为固定值，因流量脉冲为连续采集，时间T的起始位置会发生在流量脉冲的任何位置，所以t1,t2和M值均为实时测量所得，随流量变化而变化。