[发明专利]柔性工装状态在线控制方法、在线检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种柔性工装在线检测装置，其特征在于：所述在线检测装置包括若干检测模块，所述检测模块安装于工装与工件之间，其通过内置的机械共振结构采集所在位置处的振动信号，所述机械共振结构包括弹性结构与压电陶瓷，内置无线编码发射模块将振动信号进行编码，并发射出去；所述在线检测装置还包括无线编码接收模块和数据分析与控制模块，所述无线编码接收模块接收编码信号并传递至数据分析与控制模块，所述数据分析与控制模块根据接收的编码信号对工装状态进行分析并控制工装执行相应的行动；

所述检测模块是由机械共振结构、压电转换模块、无线编码发射模块构成，并且所述的检测模块是由上述部分封装成为一个整体，其安装于柔性工装的多个卡爪上；所述压电转换模块中包含压电陶瓷，切削加工过程中切削冲击载荷由工件传递至卡爪引发机械共振结构振动，驱动压电陶瓷产生电压信号，进一步通过无线编码发射模块发射出编码信号；

所述的机械共振结构还包括上壳体、绝缘体以及下壳体，无线编码发射模块与所述机械共振结构串联；所述弹性结构包括第一弹簧、第二弹簧与第三弹簧，第二弹簧、第三弹簧的弹性系数相等，其中，第一弹簧连接在压电陶瓷一面的中间位置以及上壳体之间，第二弹簧、第三弹簧位于压电陶瓷另一面的两端，且分别连接到下壳体上；通过调节三只弹簧的弹性系数和所述绝缘体的质量，或者通过单独调节所述压电陶瓷质量来设置机械共振结构的共振频率；所述压电陶瓷均为d33方向极化的压电薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种柔性工装在线检测装置，其特征在于：所述的检测模块与工装之间采用胶粘或焊接的方式连接。

3.根据权利要求1所述的一种柔性工装在线检测装置的在线控制方法，其特征在于：

当所述数据分析与控制模块综合分析出所有的检测模块均未产生振动，控制模块发出“机床未进行加工”的信号；

当所述数据分析与控制模块分析所有检测模块均未发生颤振，但都发生振动时，控制模块发出“加工状态良好”的信号，并且通过数据分析与控制模块综合分析所接收编码信号，判断出检测模块的振动状态变化过程以进行相应工装移动，实现“卡爪避让”和 “卡爪重夹”功能；

当所述数据分析与控制模块分析出检测模块部分发生颤振、部分发生振动或者全部发生颤振时，控制模块发出“机床停机”的警报信号，并通过所述数据分析与控制模块控制机床停机。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述编码信号的格式为“频率编码+幅值编码+频率变化编码+地址编码”，所述编码信号具体为“000000+地址N”表示标号为N的检测模块未产生振动，所述的频率编码为“01”表示该检测模块未产生振动；所述的频率编码为“10”表示该检测模块产生振动但未发生颤振；所述的频率编码为“11”表示该检测模块发生颤振，所述的幅值编码为“01”表示该检测模块未产生振动；所述的幅值编码为“10”表示该检测模块产生振动但未发生颤振；所述的幅值编码为“11”表示该检测模块发生颤振，所述的频率变化编码为“00”表示检测模块附近产生频率几乎不变化的振动；所述的频率变化编码为“01”表示检测模块附近产生频率由低到高的振动；所述的频率变化编码为“10”表示检测模块附近产生频率由高到低的振动，当编码组合为“0101+地址N”、“0110+地址N”表示标号为N检测模块未产生振动；当编码组合为“1001+地址N”、“1010+地址N”、“1011+地址N”表示标号为N检测模块产生振动但未发生颤振；当编码组合为“1110+地址N”、“1111+地址N”表示标号为N检测模块发生颤振，当编码组合为“100100+地址N”、“101000+地址N”、“101100+地址N”表示标号为N检测模块附近产生频率几乎不变的振动；当编码组合为“100101+地址N”、“101001+地址N”、“101101+地址N”表示标号为N检测模块附近产生振动的剧烈程度从低到高；当编码组合为“100110+地址N”、“101010+地址N”、“101110+地址N”表示标号为N检测模块附近产生振动的剧烈程度从高到低。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：工装状态处于“加工状态良好”下，所述数据分析与控制模块分析出振动的剧烈程度从低到高时，控制模块发出指令并控制相应工装移动，实现“卡爪避让”功能；所述数据分析与控制模块分析出振动的剧烈程度由高到低时，控制模块发出指令并控制相应工装移动，实现“卡爪重夹”功能。