[发明专利]一种扶梯驱动主轴智能制造系统及方法

权利要求书

1.一种扶梯驱动主轴智能制造系统，其特征在于，包括焊接系统、时效系统和检测整形系统；所述焊接系统、时效系统和检测整形系统的输出端均与主控系统的输入端连接；所述焊接系统将焊接残余应力信息反馈给主控系统；所述时效系统将固有频率信息反馈给主控系统；所述检测整形系统将焊接变形信息反馈给主控系统；所述主控系统输入的检测和反馈信息有：焊接残余应力、焊接变形及固有频率；并根据输入的检测与反馈信息建立专家系统及其数据库；

所述焊接系统中通过CCD图像采集系统对焊接时实时焊缝成形情况进行采集，通过建立熔深与焊缝间隙和熔宽之间关系的数学模型，从而计算获得焊接熔深的实时数据，再经模糊PID算法调整焊接参数实时控制熔深，焊接完成后通过X射线衍射仪对其环形焊接接头焊趾处做应力检测，获得其焊趾处一周平均残余应力值，并将其反馈至主控系统；

所述时效系统通过扫频获得驱动主轴固有频率，自动确定最佳激振频率，根据检测获得的焊趾处残余应力平均值确定最佳振动时效激振力，对焊后驱动主轴进行均化和降低残余应力处理，时效完成后再次扫频获得其时效处理后固有频率，对其进行振动时效效果评价，判断是否需要补振处理；并将时效前和时效后固有频率数据反馈至主控系统；

所述检测整形系统利用激光扫描驱动主轴链轮端面跳动误差，并将跳动误差数据反馈至主控系统，主控系统自动根据跳动误差经验公式计算矫正量，同时检测整形系统根据跳动误差自动调整下一次的焊接速度参数，减小其焊接变形；

所述检测整形系统中液压系统根据计算得到的矫正量自动执行挤压矫正，整形完成后采用X射线衍射仪对其环形焊接接头焊趾一周进行应力检测，获得其残余应力平均值，并将其反馈至主控系统，对下一次的振动时效参数进行调整；所述检测整形系统具体工作步骤为：激光检测获得链轮端面跳动误差，并将链轮端面跳动误差通过主控系统接口传给主控系统，主控系统根据矫正量经验公式模型得到液压矫正量，进行液压矫正链轮端面跳动误差，液压矫正后，再通过激光检测获得矫正后的链轮端面跳动误差，看是否达到精度要求，若未达到规定的精度要求，则重复液压矫正，若达到规定的精度要求，则通过X射线衍射仪对其环形焊接接头焊趾一周进行残余应力检测，并把信息反馈给主控系统。

2.根据权利要求1所述的扶梯驱动主轴智能制造系统，其特征在于，所述焊接系统具体步骤为：通过CCD图像采集系统对焊接时实时焊缝成形情况进行采集后，将采集得到的熔池图像进行预处理，然后对预处理后的熔池图像进行边缘检测，从而获取熔宽，计算出熔深偏差后通过模糊PID算法调整焊接参数实时控制熔深，检测是否焊接完成，若焊接未完成，重复上述步骤，若完成，通过X射线衍射仪对其环形焊接接头焊趾处做残余应力检测，获得焊接接头焊趾处一周平均残余应力值，通过主控系统接口反馈至主控系统。

3.根据权利要求1所述的扶梯驱动主轴智能制造系统，其特征在于，所述时效系统具体工作步骤为：利用振动时效装备，通过振前扫频，获得驱动主轴的固有频率，驱动主轴的固有频率通过主控系统接口传给主控系统，主控系统根据焊接系统采集到的焊接接头焊趾处一周平均残余应力及主轴的固有频率，确定振动参数，即最佳激振力，并把最佳激振力传给时效系统，利用最佳激振力对驱动主轴进行振动时效，待时效完成后再次扫描得到时效处理后驱动主轴固有频率，时效处理后的驱动主轴固有频率与标准固有频率进行比较，从而确定是否需要补振，若需要，重复振动时效，若不需要，把振后固有频率也传递给主控系统，并结束振动时效。

4.根据权利要求1-3任一项所述的扶梯驱动主轴智能制造系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

将驱动主轴和链轮安装至环焊机，将数个CCD摄像头正面分别对准即将焊接的驱动主轴链轮；

调整初始焊接参数后开始焊接，焊接完成后通过X射线衍射仪对环形焊接接头焊趾处做应力检测，获得其焊趾处一周平均残余应力值σ，并将其反馈至主控系统，卸下扶梯驱动主轴，将扶梯驱动主轴移至振动时效平台并夹紧；

开启扫频功能，获取其时效前固有频率，并将其发送至主控系统，取其固有频率的3/5为振动时效最佳振动频率，设置振荡力；

开启振动时效，一定时间后停止振动；再次开启扫频功能，获取其时效处理后的固有频率，振动时效系统将时效后的固有频率发送至主控系统，如果时效前固有频率f1与时效后固有频率f2差值小于5，则补振(5-f1+f2)min，卸下扶梯驱动主轴；

将扶梯驱动主轴安装至自动检测整形装置，检测装置通过激光扫描获取扶梯驱动主轴链轮端面的跳动误差M，将其反馈至主控系统，主控系统通过矫正量经验公式计算矫正量对端面进行挤压矫正，矫正完成后，激光扫描获取其端面跳动误差，判断其是否满足精度要求，如满足要求，进行下一道工序，如不满足要求，检测整形系统将重新对端面误差进行测量，并重新计算矫正量，液压缸对链轮端面实行挤压矫正；再次对驱动主轴环形焊接接头焊趾处进行应力检测，获得其一周平均残余应力值σ₂，将其发送至主控系统，从而完成扶梯驱动主轴的智能制造。