专利名称：用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法
技术领域：
本发明属于精密磨削加工技术领域，涉及一种用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法。
背景技术：
随着光学、电子信息技术在社会各个领域中的普遍应用，以及航空航天、天文、国防等快速发展的需要，高精度光学元件的需求量不断增大。(参考文献姜晨，郭隐彪，潘日，等.离轴楔形非球面平行磨削及补偿技术研究[J].机械工程学报，2011，47(3))由于超精密磨削加工材料去除率较低，因此能够获得高精度和高表面质量的光学元件，现在超精密磨削技术已成为不可缺少的关键技术。(参考文献陈东祥，田延岭.超精密磨削加工表面形貌建模与仿真方法[J].机械工程学报，2010，46 (13) :186-191.)精密磨床装备的技术水平直接影响到光学元件的精度、表面质量、成品率和生产效率。在精密磨削加工中，加工环境(振动、温度和湿度等)对加工精度有较大影响，因此，对磨床装备的内部、外部状态等光学加工环境因素进行综合监测的重要意义逐渐得到学术界共识，(参考文献Liang S Y, Hecker R L, Landers R G. Machining processmonitoring andcontrol:the-state-of-the-art[J]. Journal of Manufacturing Scienceand Engineering. 2004, 126(5) :297-310.)成为改进加工质量、提高成品率、预防故障和评估设备磨损程度的有效技术途径。目精密磨床监测系统需要测量磨削加工中稳态、瞬态和动态变化的各种参数，由于实际测量中各前端信号采集电路的采样周期不同，信号参数频率变化范围大，且时分制异步采集、通道并行同步采集、音频视频等各种采集方式同时存在，这些因素增加了监控系统信息融合的难度，导致测量误差增大，系统可靠性下降。采用多传感器数据融合技术是解决该问题的主要手段，(参考文献Rhee I, Lee J, Kim J. Clock synchronization inwireless sensor networks: an overview [J]. Sensors. 2009，9:56-85.)但目前研究进展并不理想。首先，多传感器数据融合领域的相关研究主要集中在同步数据融合，其前提是假定传感器间具有相同或整数倍的采样速率，并不适合精密磨床监测系统；有关异步多传感器数据融和的研究相对较少，主要有最优异步融合算法，基于有理数倍采样的融合估计算法，基于同步提升的融合估计算法，这些算法计算量大，工程实际应用的难度很大。
发明内容
本发明的目的在于克服精密磨床加工环境监测系统数据采集与传输频率有细微差别导致系统可靠性下降的问题，提供一种用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法。本发明所述磨床加工环境监测系统，设有母板电路板、电源电路板、视频采集与无线通讯电路板、传感器信号采集电路板和子系统多功能接口电路板；母板电路板用于与各电路板之间的数据通讯；电源电路板用于为各电路板提供电源信号；视频采集与无线通讯电路板用于接收视频音频信号和其他电路板传送的数据，并将这些数据打包，然后通过无线网络向外发送；传感器信号采集电路板用于接收各个传感器采集到的数据，并对原始数据进行数据融合处理，然后传输给视频采集与无线通讯电路板；子系统多功能接口电路板用于与精密磨床数控系统进行通讯，并对获取的原始数据进行数据融合处理，然后传输给视频采集与无线通讯电路板。本发明所述用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法，包括以下步骤I)将监测系统的视频采集与无线通讯电路板的采样周期T作为监测系统的硬件同步信号，视频采集与无线通讯电路板第k个采样时刻对应的时间值为tk，设定监测系统各个电路板采集数据的方式为等距采集，在母板电路板上安装硬件定时器，分别测出各个电路板采集数据的时刻与同步信号之间的时间差值Atk ；2)通过Atk和监测系统的实际测量值即在(tk_Atk)时刻的测量值F(4-A/t)，采用基于线性外推理论的补偿方法，计算出(tk_ A tk)时刻的数据变化率- AZt )，计算方程式(I)如下
权利要求
1.用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法，所述磨床加工环境监测系统设有母板电路板、电源电路板、视频采集与无线通讯电路板、传感器信号采集电路板和子系统多功能接口电路板；母板电路板用于与各电路板之间的数据通讯；电源电路板用于为各电路板提供电源信号；视频采集与无线通讯电路板用于接收视频音频信号和其他电路板传送的数据，并将这些数据打包，然后通过无线网络向外发送；传感器信号采集电路板用于接收各个传感器采集到的数据，并对原始数据进行数据融合处理，然后传输给视频采集与无线通讯电路板；子系统多功能接口电路板用于与磨床数控系统进行通讯，并对获取的原始数据进行数据融合处理，然后传输给视频采集与无线通讯电路板； 其特征在于所述方法包括以下步骤 1)将监测系统的视频采集与无线通讯电路板的采样周期T作为监测系统的硬件同步信号，视频采集与无线通讯电路板第k个采样时刻对应的时间值为tk，设定监测系统各个电路板采集数据的方式为等距采集，在母板电路板上安装硬件定时器，分别测出各个电路板采集数据的时刻与同步信号之间的时间差值Atk; 2)通过Atk和监测系统的实际测量值即在(tk_Atk)时刻的测量值列4-皂)，采用基于线性外推理论的补偿方法，计算出(tk_ A tk)时刻的数据变化率印t -A/t)，计算方程式(1)如下
全文摘要
用于磨床加工环境监测系统的数据采集与传输同步化方法，属于精密磨削加工技术领域。所述的精密磨床加工环境监测系统设有母板电路板、电源电路板、视频采集与无线通讯电路板、传感器信号采集电路板和子系统多功能接口电路板。1)将监测系统的视频采集与无线通讯电路板的采样周期T作为监测系统的硬件同步信号，视频采集与无线通讯电路板第k个采样时刻对应的时间值为tk，设定监测系统各个电路板采集数据的方式为等距采集，在母板电路板上安装硬件定时器，分别测出各个电路板采集数据的时刻与同步信号之间的时间差值Δtk；2)计算出(tk-Δtk)时刻的数据变化率3)计算出监测系统在同步信号时刻的采集数据值。
文档编号B24B55/00GK103056776SQ20121050119
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者郭隐彪, 张东旭, 刘强, 王振中, 潘日 申请人:厦门大学