玻璃成型抛光径向磨削力约束自适应控制理论与方法研究

Under the condition of tool continuous wear, Radius grinding force is characteristic of randomness and uncertainty in time domain due to mechanical, chemical and physical composite nonlinear factors during glass shaping polishing process. The key scientific issue of achieving automatic glass shaping polishing process is the online adjustment of tool center trajectory in accordance with radius grinding force signal of which time-frequency characteristics and effect law in polishing process should be confirmed at first.. Based on the stationarity, ergodicity, periodicity and normality testing and frequency analysis of radius grinding force signal, method for signal feature extraction is presented and theory for realtime signal amplitude tracking technique is building. With the Vickers indenter press model and dynamic grinding force model of polishing tool, the mechanism of glass shaping polishing for trajectory of variable curvature is revealed. The constraint and adaptive control algorithm of radius grinding force is presented based on dual channel interpolators with same time base and couple mechanism between radius grinding force signal and interpolation process.. Project has important significance in the improvement of technical system and development of equipment in glass deep processing industry..

刀具持续磨损条件下的玻璃轮廓成型抛光，其径向磨削力由于受机械、化学和物理等复合非线性因素影响而在时域上呈现随机性与不确定性。明确玻璃成型抛光过程中径向磨削力的时、频域特征及其对磨削过程的影响规律，使其成为抛光砂轮中心运动轨迹在线修正的控制信号是实现玻璃成型抛光工艺自动化的关键科学技术问题。. 针对径向磨削力信号的平稳性、各态历经性、周期性和正态性进行检验，分析径向磨削力信号的频率组成，提出抛光动态特征信号项的提取方法，建立径向磨削力信号幅值实时跟踪技术理论；构造维氏压头压入模型和抛光轮磨削力模型，揭示面向变曲率加工路径的玻璃轮廓抛光成型机理；建立同时基双插补运动控制模型，明确径向磨削力信号与插补过程的耦合机理，提出玻璃成型抛光过程中径向磨削力的约束自适应控制方法。. 项目研究对完善我国玻璃深加工技术体系、促进重要玻璃深加工装备国产化的研发具有重要意义。

带有尖角的个性化玻璃产品在建筑、家具、汽车等领域有着越来越广泛的应用，磨削是获得高精度玻璃轮廓的主要方法。项目主要针对玻璃轮廓磨削轨迹、速度控制方法进行了理论与试验研究。目前，正在完善试验装置，为进一步揭示磨削过程中磨削力的动态特性、探索复合非线性条件下径向磨削力信号的分布特点奠定基础。.主要研究内容包括：1、在分析玻璃磨削微观过程基础上，研究了磨削加工过程中磨削力、磨削深度和刀具运动速度这三者的关系，采用双圆弧样条曲线、二次NURBS曲线以及速度混合控制三种方法，研究玻璃轮廓特别是尖角轮廓的磨削成型轨迹控制方法；2、采用三次NURBS曲线，研究玻璃轮廓抛光过程中，离散数据段之间速度的平滑控制方法；3、针对玻璃磨边的不同型式和工艺要求，与杭州华迪机械有限公司合作，研究设计全自动玻璃轮廓磨削试验装置，以期通过试验揭示不同磨削条件下，玻璃轮廓的成型机理，以及磨削过程中磨削力的变化对轮廓精度的影响，对为玻璃磨削的高效和可靠生产提供理论指导。.研究主要结果包括：1、提出了保证玻璃尖角高精度磨削成型必要条件与控制方法；2、提出玻璃轮廓抛光速度控制方法；3、提出异形玻璃直边、斜边与花边磨削方法；4、设计玻璃轮廓直边、斜边与花边的粗磨、精磨和抛光试验装置。.研究异形玻璃轮廓磨削成型方法，对完善我国玻璃深加工技术体系、促进重要玻璃深加工装备国产化的研发具有重要意义。