基于耦合自供電無(wú)線傳感的數(shù)控機(jī)床主軸熱監(jiān)測(cè)方法及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本論文針對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸熱監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題，開(kāi)展基于耦合自供電無(wú)線傳感的數(shù)控機(jī)床主軸熱監(jiān)測(cè)新方法和關(guān)鍵技術(shù)研究，旨在為主軸熱監(jiān)測(cè)提供新的思路和方法，推動(dòng)我國(guó)數(shù)控機(jī)床精密主軸監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。
　　論文中首先綜述了數(shù)控機(jī)床主軸熱監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)有線傳感器監(jiān)測(cè)的局限性，即有線傳感器在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的配置及其存在的問(wèn)題。為此，提出了基于耦合自供電無(wú)線傳感監(jiān)測(cè)的新思路和方法，重點(diǎn)研究數(shù)控機(jī)床實(shí)際工況條件下的無(wú)線傳感器最優(yōu)配置和熱

2、監(jiān)測(cè)過(guò)程中傳感器能量自捕獲的關(guān)鍵技術(shù)。
　　針對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸實(shí)際工況條件下的無(wú)線傳感器配置問(wèn)題，提出了工況約束條件下的無(wú)線傳感器測(cè)溫點(diǎn)優(yōu)化配置策略研究，引入信息論中的互信息量來(lái)描述并計(jì)算測(cè)點(diǎn)溫度與主軸熱變形的相關(guān)性;同時(shí)通過(guò)圖的連通性分析尋找無(wú)線傳感器間的通信路徑，在此基礎(chǔ)上采用人工魚群算法求解可選測(cè)點(diǎn)組合的優(yōu)化解。
　　針對(duì)主軸熱監(jiān)測(cè)過(guò)程中的溫度傳感器能量獲取問(wèn)題，開(kāi)展了3方面的研究:首先，為了能夠獲得在主軸工作情況下熱電

3、耦合能量采集的特點(diǎn)，采用熱網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)主軸熱-電轉(zhuǎn)換能量輸出特性進(jìn)行研究，對(duì)熱發(fā)電構(gòu)件與主軸聯(lián)合建模并給出仿真分析結(jié)果，并且設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)仿真結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其次，為了進(jìn)一步提高能量采集的效率，對(duì)無(wú)線傳感器的熱發(fā)電構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化研究。采用有限元分析，對(duì)散熱效果和散熱片結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究;針對(duì)導(dǎo)熱片，采用無(wú)網(wǎng)格的方法，對(duì)其熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究。在此基礎(chǔ)上，提出了散熱片和導(dǎo)熱片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并且采用實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證了準(zhǔn)則的有效性。最后，對(duì)耦合自