[实用新型]频谱谐波振动消除应力控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种振动消除应力技术，尤其涉及一种频谱谐波振动消除应力控制装置。

背景技术

振动消除应力技术(VSR)，即利用一种严格受控的振动能量，对金属工件进行处理，以解决工件加工过程中和加工之后出现的内部残余应力导致尺寸变化及抗载荷能力变化的问题。VSR对消除、减少或均化金属工件内的残余应力，提高工件抗动静载、抗变形能力，稳定尺寸精度有重要的功效。

传统振动时效控制装置一般通过扫描的方式，也就是当与之相连的激振器的电机的转速从1000rpm上升到电机最高转速期间，通常是10000rpm(166.7Hz)，扫描金属工件的固有共振频率，然后选择激振器的电机在该金属工件的固有共振频率的1/3或2/3处进行振动，而很多高刚性、高固有频率金属工件的共振频率超过166.7Hz，这样传统振动时效控制装置受制于电机转速的限制，很多工件无法有效振动，造成传统振动时效控制装置在机械行业的应用范围只有23％，在消除金属工件残余应力方面只能作为热时效的辅助手段，而不能替代热时效。

中国专利ZL200510092985.6公开了一种利用频谱分析对工件进行全自动处理的方法，该方法能够实现不受电机转速限制的选择一组最佳振动频率，从而拓展了振动时效控制装置的控制范围，该专利为一种方法，并没有阐述该方法的硬件载体-频谱谐波振动消除应力控制装置的电气结构和运行电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实用的应用范围广的频谱谐波振动消除应力控制装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种频谱谐波振动消除应力控制装置，包括工控主板、电源模块、控制板、A/D模块、与激振器的电机相连的电机驱动电路、安装在工件上的振动传感器，其中，

振动传感器，用于采集所述工件的振动信号并将其发送至控制板；

控制板，用于将所述振动信号进行放大、滤波和整形处理，并将处理后的振动信号发送至A/D模块；

A/D模块，用于将控制板发送的振动信号进行模数转换，并将转变后得到的数字振动信号发送至工控主板；

工控主板，用于利用其内置的频谱谐波振动时效控制软件系统对数字振动信号进行傅里叶频谱分析，选择出匹配的谐波振动频率并将谐波振动频率发送至控制板，由控制板根据所述谐波振动频率生成对应的PWM脉冲信号发送至电机驱动电路；

电机驱动电路，用于根据所述PWM脉冲信号输出对应的驱动电压至激振器的电机；

电源模块，用于为工控主板和电机驱动电路供电。

本实用新型的频谱谐波振动消除应力控制装置，控制板包括振动信号放大器、电流信号放大器、转速转换电路、滤波电路、放大电路、整形电路、单片机和RS232接口转换器，其中，

振动信号放大器，用于接收振动传感器采集到的振动信号并将其放大后输出至滤波电路；

滤波电路，用于滤除放大后的振动信号中的电磁干扰和噪声并将滤波后的振动信号分成两路分别输出至整形电路和放大电路；

放大电路，用于将滤波后的一路供傅里叶频谱分析的振动信号进行二次放大后输出至A/D模块；

整形电路，用于将滤波后的另一路供输出显示的振动信号进行整形处理，并将整形后的振动信号输出至A/D模块；

电流信号放大器，用于接收并放大电机驱动电路发送的电机输入电流信号并将放大后的电机输入电流信号输出至A/D模块，由A/D模块将其进行模数转换后发送至工控主板；

转速转换电路，通过航空插座与激振器的电机相连，用于接收激振器的电机发送的转速信号将其转换成对应的转速脉冲信号输出至单片机；

单片机，用于接收工控主板发送的谐波振动频率，根据所述谐波振动频率生成对应的PWM脉冲信号发送至电机驱动电路，根据接收到的转速脉冲信号生成电机转速数据发送至工控主板；

RS232接口转换器，用于实现单片机与工控主板之间的通讯协议转换。

本实用新型的频谱谐波振动消除应力控制装置，电机驱动电路包括整流桥、滤波电容、电机驱动芯片、IGBT、LC滤波电路、过压保护电路和电流传感器，其中，

整流桥，用于将电源模块发送的交流电转变成脉动直流电输出至滤波电容；

滤波电容，用于将脉动直流电转变成稳定直流电输出至IGBT；

电机驱动芯片，用于接收单片机发送的PWM脉冲信号，根据PWM脉冲信号生成对应的电机启停指令输出至IGBT；

IGBT，用于根据电机启停指令控制输出至激振器的电机的稳定直流电的导通时间；