论文摘要
随着机械制造业的发展,振动时效技术越来越被广泛应用起来。它来源于当工件加工出来后,其内部会存在一种内应力,这种内应力对工件本身是有害的,它会使工件发生塑性变形、降低工件的抗腐蚀性、缩短工件的使用寿命等。振动时效技术就是一种以振动方式来消除工件内应力的方法。振动时效系统的基本原理是首先通过与工件绑定在一起的激振器来带动工件从静止开始逐渐加速振动,在振动的过程中,通过对工件的振动参数进行分析,得到工件的固有频率和谐振频率,然后让激振器带动工件在其固有频率和谐振频率位置持续振动数分钟,就可以有效的实现消除或均化内应力的目的。为了能更有效地实现整个系统,如何快速地寻找到工件的固有频率和谐振频率,如何高效地完成系统的复杂控制就成为研究振动时效时首先要讨论的问题。传统的振动时效设备有二种。一种是基于单片机开发的。基于单片机的处理能力及资源的有限性,这种设备无法实现一些复杂的算法与技术,无论是从显示能力还是处理能力都非常有限,时效时间也很长。另一种振动时效设备是基于工控机开发的,即上位机采用工控机进行控制处理,下位机采用单片机进行数据的采集。这种振动时效设备虽然比第一种基于单片机的振动时效设备功能要强大,但是却是以高额的成本以为代价的。所以以上二种振动时效设备的缺点都成为阻碍振动时效设备发展的因素。本系统采用ARM作为主处理器,有效的避免了传统振动时效设备的缺点。ARM处理器比单片机有较高的处理能力,另外它有非常丰富的片上资源可以供开发使用,使用户可以省去很多复杂的外围电路。基于ARM处理器的处理能力,本系统不仅可以实现复杂的算法,而且相对于基于工控机的系统,大大的降低了开发成本与占地面积。另外在算法方面,本系统采用了频谱分析的方法,做为核心的寻找工件固有频率和谐振频率方法。正确快速找到工件的固有频率是开发一个实用与高效的振动时效系统的关键所在。本系统采用快速傅立叶变换做为频谱分析的主要工具,因为傅立叶变换可以将信号从时域内转换成信号的频域分析。本系统采用这种频域扫频判峰,而没有采用时域扫频判峰,大大减少了振动时效的时间。