专利名称：新型气门生产智能型嵌入式电镦机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种智能型电镦机嵌入式控制装置，特别是一种发动机气门电热镦粗的 电镦机，属于嵌入式机电一体化系统的智能控制创新。
2.
背景技术：
目前，电镦机智能化水平比较低，实时性差，操作界面简陋。电流和压力是开环控 制，当工况改变的时候不能自动修正，工艺适应范围比较窄。参数设定不能保存，每更换一 种产品都要更改设置，浪费时间，影响生产效率，自动化程度不高。
3.
发明内容
本发明在考虑上述问题而提供一种操作简单，界面友好，性能优良的智能型嵌入 式电镦机控制装置。另外，本发明实现了自动连续闭环控制，工作稳定，能适应各种气门镦 粗工艺生产加工；工艺参数利用嵌入式操作系统提供的文件系统保存，安全可靠。本发明结构如结构示意图所示，包括有嵌入式主控模块(1)，用于参数输入显示 的触摸LCD屏模块(2)，用于控制加热电流和镦粗压力的D/A模块(3)，用于驱动电磁阀的 24V驱动模块(4)，用于液压比例阀驱动的液压比例阀驱动模块(5)，用于气压控制得的气 压比例阀模块(6)，用于变压器控制的可控硅驱动模块(7)，用于加热电流检测的电流检测 模块(8)，用于加热温度检测的温度检测模块(9)，用于位移检测的位移检测模块(10)，还 有用于机械手动作控制的电磁阀模块(11)。所有检测模块电流检测模块(8)、温度检测模 块(9)、位移检测模块(10)都接在嵌入式主控模块(1)输入接口 ；嵌入式主控模块(1)输 出接口别连接触摸LCD屏模块⑵、D/A模块(3)、24V驱动模块(4)；而液压比例阀驱动模 块(5)、气压比例阀模块(6)和可控硅驱动模块(7)分别接在D/A模块(3)的输出端；电磁 阀模块(11)直接通过24V驱动模块(4)驱动。本发明装置根据塑性力学和传热学原理，利用工件本身的电阻，通过控制加载在 工件上的电流和压力，使工件通电发热，当工件被加热到塑性变形温度时逐渐被镦粗成型。 本发明装置中的嵌入式主控模块(1)采用ARM嵌入式芯片，移植实时嵌入式操作系统，提高 了控制实时性，工作稳定，能适应各种气门镦粗工艺生产加工，实现了电镦工艺生产过程的 实时闭环自动控制。本发明采用触摸LCD屏模块(2)作为人机交互，定制的用户图形界面 设计人性化，操作简单方便。另外，本发明还配备了文件系统，工艺参数以文件形式保存，安 全可靠，提取方便。
4.
图1本发明结构示意2本发明嵌入式主控模块示意3本发明D/A模块示意4本发明24V驱动模块示意图
图5本发明程序初始化流程6本发明控制流程7本发明装置控制加工的气门毛坯棒料、镦件及半成品实物图
5.
具体实施例方式实施例本发明结构如结构示意图所示，包括有嵌入式主控模块(1)，用于参数输入显示 的触摸LCD屏模块(2)，用于控制加热电流和镦粗压力的D/A模块(3)，用于驱动电磁阀的 24V驱动模块(4)，用于液压比例阀驱动的液压比例阀驱动模块(5)，用于气压控制得的气 压比例阀模块(6)，用于变压器控制的可控硅驱动模块(7)，用于加热电流检测的电流检测 模块(8)，用于加热温度检测的温度检测模块(9)，用于位移检测的位移检测模块(10)，还 有用于机械手动作控制的电磁阀模块(11)。所有检测模块电流检测模块(8)、温度检测模 块(9)、位移检测模块(10)都接在嵌入式主控模块(1)输入接口 ；嵌入式主控模块(1)输 出接口别连接触摸LCD屏模块⑵、D/A模块(3)、24V驱动模块(4)；而液压比例阀驱动模 块(5)、气压比例阀模块(6)和可控硅驱动模块(7)分别接在D/A模块(3)的输出端；电磁 阀模块(11)直接通过24V驱动模块(4)驱动。本实施例中，上述嵌入式主控模块(1)采用ARM嵌入式芯片，移植实时嵌入式操作 系统，实现电镦工艺生产过程的实时闭环自动控制。本实施例中，上述触摸LCD屏模块(2)直接由嵌入式主控模块(1)驱动控制，实时 显示加工过程的参数，并提供参数、调试、操作等功能的输入。本实施例中，上述主控模块⑴输出信号到D/A模块(3)，再由D/A模块(3)输出 模拟量经过放大驱动控制液压比例阀驱动模块(5)，实现电镦机砧子后退速度控制。本实施例中，上述主控模块⑴输出信号到D/A模块(3)，再由D/A模块(3)输出 模拟量经过放大驱动控制气压比例阀模块(6)，实现电镦机镦粗压力控制。本实施例中，上述主控模块⑴输出信号到D/A模块(3)，再由D/A模块(3)输出 模拟量经过放大驱动控制可控硅驱动模块(7)，实现电镦机加热电流控制。本实施例中，上述主控模块(1)配备有文件系统，可以通过触摸IXD屏模块(2)操 作，实现工艺参数的保存和调用。本实施例中，上述电流检测模块⑶直接连接到主控模块⑴的输入端口，实时检 测电镦工艺过程的电流，并将检测数据显示在触摸LCD屏模块(2)上，实现自动闭环控制。本实施例中，上述温度检测模块(9)直接连接到主控模块⑴的输入端口，实时检 测电镦工艺过程的温度，并将检测数据显示在触摸LCD屏模块⑵上，实现自动闭环控制。本实施例中，上述位移检测模块(10)直接连接到主控模块(1)的输入端口，实时 检测电镦工艺过程的位移，并将检测数据显示在触摸LCD屏模块(2)上，实现自动闭环控 制。本实施例中，上述24V驱动模块(4)直接驱动电磁阀模块(11)，实现机械手动作， 加工过程自动上下料。本发明装置根据朔性力学和传热学原理，利用工件本身的电阻，通过控制加载在 工件上的电流和压力，使工件通电发热，当工件被加热到塑性变形温度时逐渐被镦粗成型。当工件夹持于砧头工位是，嵌入式主控模块(1)通过总线控制可控硅驱动模块(7)驱动变 压器，在夹持和砧子间形成低压高电流，使工件发热。预热一段时间以后，进入热镦阶段，镦 粗缸开始对工件施加向上的压力。根据工艺参数的要求，砧子也同时缓慢后退；电流检测模 块(8)和温度检测模块(9)实时检测位移和工件温度的变化，根据工件的温度和形变量输 出电流的大小，实现自动闭环控制。当砧子后退到一定位置时，给镦粗件的成形留出足够的 空间位置的时候，砧子便停止后退，不再运动。当位移检测模块(10)检测到形变量达到工 艺最终要求，热镦阶段结束；嵌入式主控模块(1)通过总线控制可控硅驱动模块(7)停止变 压器工作，砧子和镦粗缸复位。本发明装置采用了嵌入式实时操作系统，用户图形界面和文件系统。各任务间通 过预先创建的信号量进行任务切换。各任务功能分为砧子回退，砧子复位，镦粗缸上移，镦 粗缸复位，变压器输出，机械手上料，机械手下料，机械手复位，人机界面。为了保证控制位 移的实时采集，位移检测模块(10)信号以中断方式输入嵌入式主控模块(1)。人机交互界 面通过用户图形界面提供的窗口管理控件，为设计了主界面，参数设置界面，调试界面等窗 口。在各窗口下，根据功能设置的不同，分别创建了 1 4个子窗口不等。界面重绘函数有 系统调度，定时刷新触摸LCD屏模块(2)的显示。通过触摸LCD屏模块(2)设置的参数可 以在存储/提取界面上保存和提取；参数利用文件系统得支持，以文件的形式存储，安全可 靠，方便操作，易于管理。本发明装置使用时，采用工业380V，50Hz电源。装置启动时，先是嵌入式主控模块 (1)自身进行初始化；然后对机械手进行复位，使机械手恢复到原来位置，准备加工；之后 便是变压器，镦粗缸和砧子缸的复位，使其恢复到待加工工件的状态；接下来是位移检测模 块(10)的复位，以便记录操作人员在停机以后对机械部分的调整合修改；最后就是操作系 统得初始化和图形界面的初始化，以及各任务进程的建立。当操作系统运行起来以后，便可 以通过触摸LCD屏模块(2)输入要加工工件的参数和要求，或者在提取/保存界面中提取 出以前的加工工艺参数。当按下自动工作以后，装置便开始进行自动镦粗加工生产。触摸 LCD屏模块(2)还有调试界面，供装置的调试维护使用，简单实用。
权利要求
一种用于发动机气门生产的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于包括嵌入式主控模块(1)，用于参数输入显示的触摸LCD屏模块(2)，用于控制加热电流和镦粗压力的D/A模块(3)，用于驱动电磁阀的24V驱动模块(4)，用于液压比例阀驱动的液压比例阀驱动模块(5)，用于气压控制得的气压比例阀模块(6)，用于变压器控制的可控硅驱动模块(7)，用于加热电流检测的电流检测模块(8)，用于加热温度检测的温度检测模块(9)，用于位移检测的位移检测模块(10)，还有用于机械手动作控制的电磁阀模块(11)。所有检测模块电流检测模块(8)、温度检测模块(9)、位移检测模块(10)都接在嵌入式主控模块(1)输入接口；嵌入式主控模块(1)输出接口别连接触摸LCD屏模块(2)、D/A模块(3)、24V驱动模块(4)；而液压比例阀驱动模块(5)、气压比例阀模块(6)和可控硅驱动模块(7)分别接在D/A模块(3)的输出端；电磁阀模块(11)直接通过24V驱动模块(4)驱动。
2.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述嵌入式主控 模块(1)采用ARM嵌入式芯片，移植实时嵌入式操作系统，实现电镦工艺生产过程的实时闭 环自动控制。
3.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述触摸LCD屏 模块(2)直接由嵌入式主控模块(1)驱动控制，实时显示加工过程的参数，并提供参数、调 试、操作等功能的输入。
4.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述主控模块 (1)输出三路信号到D/A模块(3)，再由D/A模块(3)输出模拟量经过放大通过液压比例阀 驱动模块(5)实现控制电镦机砧子后退速度、通过气压比例阀驱动模块(6)实现控制电镦 机镦粗压力、通过可控硅驱动模块(7)实现控制电镦机加热电流。
5.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述主控模块 (1)配备有文件系统，可以通过触摸LCD屏模块(2)操作，实现工艺参数的保存和调用。
6.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述电流检测模 块(8)、温度检测模块(9)、位移检测模块(10)直接连接到主控模块(1)的输入端口，实时 检测电镦工艺过程的位移，并将检测数据显示在触摸LCD屏模块(2)上，实现自动闭环控 制。
7.根据权利要求1所述的智能型嵌入式电镦机控制装置，其特征在于上述24V驱动模 块(4)直接驱动电磁阀模块(11)，实现机械手动作控制、加工过程自动上下料。
全文摘要
本发明是一种用于发动机气门毛坯生产的智能型嵌入式电镦机控制装置，包括有嵌入式主控模块，触摸LCD屏模块，D/A模块，电磁阀驱动模块，液压比例阀、气压比例阀模块，可控硅驱动模块，电流检测模块，温度检测模块，位移检测模块，机械手控制电磁阀模块。电流、温度、位移检测模块接在嵌入式主控模块输入接口；液压比例阀、气压比例阀模块和可控硅驱动模块分别接在D/A模块的输出端并驱动，实现自动连续闭环控制，工作稳定，能适应多种气门镦粗工艺生产加工。系统装置采用嵌入式操作系统和图形用户界面设计，实现工艺参数的文件系统保存，操作简单，界面友好，性能优良。
文档编号B21J9/20GK101879570SQ20091003924
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者吴黎明, 孙友松, 孙盼, 植罗坤, 王桂棠, 罗天友, 陈景郁 申请人:广东工业大学