自适应振动感测方法技术

一种自适应振动感测方法，由一个感测装置所执行且包含以下步骤：(A)计算一个相关于一个工具机操作转速的量测频率范围；(B)感测一个进给系统静止时的振动情况，以得到一个相关于环境杂讯的平滑化信号，该平滑化信号具有多个杂讯值，且该多个杂讯值分布于该量测频率范围；(C)比对出该平滑化信号的一个最小杂讯值所对应的一个频率值作为一个量测频率值；(D)根据该量测频率值得到一个马达的一个建议转速；及(E)于该马达根据该建议转速旋转时，利用该感测装置感测该进给系统，以得到一个指示该进给系统转动时的振动情况的动态振动讯号，如此，可避免该感测装置受环境杂讯影响，使得其所感测到的该动态振动讯号较为准确。

Adaptive vibration sensing method

An adaptive vibration sensing method that is performed by a sensing device and contains the following steps: (A) calculating the range of measurement frequency of a phase on the operating speed of a tool machine; (B) sensing the vibration of a feed system at rest to obtain a smooth signal related to the ambient noise, and the smoothing signal. There are multiple noise values, and the multiple noise values are distributed in the measuring frequency range; (C) a frequency value corresponding to a minimum noise value of the smoothed signal is used as a measurement frequency value; (D) the frequency is worth a recommended speed of a motor according to the measurement; and (E) the motor is rotating according to the proposed rotation speed. In turn, the sensing device is used to measure the feed system to obtain a dynamic vibration signal indicating the vibration of the feed system, so that the sensor can avoid the influence of the ambient noise and make the dynamic vibration signal more accurate.

【技术实现步骤摘要】
自适应振动感测方法
本专利技术涉及一种感测方法，特别是涉及一种用于一个工具机的自适应振动感测方法。
技术介绍
近年来，随着工业与科技的快速发展，工具机的进给系统的相关技术蓬勃发展，因此，如何检测工具机内的该进给系统是否异常(如，内部机械元件磨损)便为一个研发重点。目前现有检测方法主要是通过一个外部振动感测器来感测该进给系统，以产生一个振动讯号给一个微处理器，该微处理器再根据该振动讯号判断该进给系统是否异常。但，因受环境杂讯影响(如，工具机本身振动、外在环境影响，及用于供应电源给该进给系统与该振动感测器的工业用电源存在许多杂讯)，导致该振动感测器所感测到的该振动讯号会受这些因素影响而有误差，造成该微处理器在判断该进给系统是否异常时会判断错误。因此，现有又发展出其他检测方法：(方法一)通过一个特殊工业用振动感测器(此感测器可避免受杂讯影响)来感测该进给系统，以避免其所产生的振动讯号受上述因素影响而有误差；及(方法二)使用多个一般振动感测器来感测该进给系统，以产生多个振动讯号，该微处理器再根据所述振动讯号得到一个校正信号，并根据该校正信号判断该进给系统是否异常。然而，方法一所使用的该特殊工业用振动感测器成本较高，而方法二需使用多个一般振动感测器来改善振动讯号会受工具机本身振动、外在环境影响及杂讯干扰等的问题，相对的也需花费较高成本。因此，现有检测工具机中的该进给系统的方法仍有改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可避免环境杂讯影响而造成感测误差的自适应振动感测方法。本专利技术的自适应振动感测方法，由一个感测装置所执行，该感测装置适用于一个工具机，该工具机包括一个进给系统及一个电连接该进给系统的马达，该自适应振动感测方法包含以下步骤：(A)利用该感测装置计算一个相关于该工具机操作转速的量测频率范围，该工具机操作转速是限制于原厂规格；(B)利用该感测装置感测该进给系统静止时的振动情况，以得到一个相关于环境杂讯的平滑化信号，该平滑化信号具有多个杂讯值，且该多个杂讯值分布于该量测频率范围；(C)利用该感测装置比对出该平滑化信号的一个最小杂讯值所对应的一个频率值作为一个量测频率值；(D)利用该感测装置根据该量测频率值得到该马达的一个建议转速；及(E)于该马达根据一个相关于该建议转速的马达控制信号来驱动该进给系统以该建议转速旋转时，利用该感测装置感测该进给系统，以得到一个指示该进给系统转动时的振动情况的动态振动讯号。本专利技术的自适应振动感测方法，步骤(B)包括以下子步骤：(B1)利用该感测装置感测该进给系统静止时的振动情况，以产生一个相关于环境杂讯的振动讯号，且该振动讯号具有多个振动值，该多个振动值分布于一个静态时间范围；(B2)利用该感测装置将该振动讯号进行傅立叶转换为一个静态振动讯号，该静态振动讯号分布于一个静态频率范围，该静态频率范围大于该量测频率范围；(B3)利用该感测装置计算该静态振动讯号中该静态频率范围与该量测频率范围的交集所对应的部分该静态振动讯号的上包络线，以得到一个包络线信号；及(B4)利用该感测装置根据一个曲线平滑法将该包络线信号进行平滑化，以得到该平滑化信号。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(B4)中，该曲线平滑法为一个移动平均法及一个低通滤波法两者的其中一者。本专利技术的自适应振动感测方法，步骤(A)包括以下子步骤：(A1)利用该感测装置根据该马达的一个预定马达最高转速得到一个第一边界频率；(A2)利用该感测装置根据该进给系统的一个进给轴的一个预定最高容许转速得到一个第二边界频率；(A3)利用该感测装置根据一个预定最低转速得到一个第三边界频率，该预定最低转速相关于该进给轴的转速；及(A4)利用该感测装置根据所述第一至第三边界频率得到该量测频率范围。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(A4)中，该感测装置取所述第一至第三边界频率的一个交集区间作为该量测频率范围，该量测频率范围的一个最大值小于所述第一及第二边界频率，且该量测频率范围的一个最小值大于该第三边界频率。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(A1)、步骤(A2)及步骤(A3)中，该感测装置根据以下方程式来得到所述第一至第三边界频率：f1＝ωm1/ψ,f2＝ωm2/ψ,f3＝ωm3/ψ,f1、f2、f3分别代表所述第一至第三边界频率，ωb1、ωb2、ωb3分别代表该预定马达最高转速、该预定最高容许转速及该预定最低转速，ωm1、ωm2、ωm3分别代表该进给系统中一个螺杆内滚珠的第一、第二、第三公转速度，ψ代表该进给系统中一个螺帽内相邻滚珠间的一个相位角，α代表该螺杆导程角，α0代表该螺帽内滚珠与该螺帽沟槽的接触角，αi代表该螺帽内滚珠与该螺杆沟槽的接触角，β代表滚珠自旋角，rb代表该螺帽内滚珠的半径，及rm代表该螺杆节圆半径。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(D)中，该感测装置根据以下方程式来得到该马达的该建议转速：f4代表该量测频率值，ωb4代表该马达的该建议转速。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(A1)、步骤(A2)及步骤(A3)中，该感测装置根据以下方程式来得到所述第一至第三边界频率：f1、f2、f3分别代表所述第一至第三边界频率，ωb1、ωb2、ωb3分别代表该预定马达最高转速、该预定最高容许转速及该预定最低转速，d代表该进给系统中一个轴承内滚珠的直径，D代表该轴承节径，α'代表该轴承内滚珠与该轴承内环的接触角，及Z代表该轴承内的滚珠数量。本专利技术的自适应振动感测方法，在步骤(D)中，该感测装置根据以下方程式来得到该马达的该建议转速：f4代表该量测频率值，ωb4代表该马达的该建议转速。本专利技术的有益的效果在于：通过该感测装置根据对应该最小杂讯值的该量测频率值计算出该建议转速来使该马达据以驱动该进给系统旋转后，该感测装置再感测该进给系统的振动情况，如此，可避免该感测装置受环境杂讯影响，使得其所感测到的该动态振动讯号较为准确。附图说明图1是一个方块图，绘示一个用来实施本专利技术自适应振动感测方法的一个实施例的一个感测装置，该感测装置与一个工具机一起使用；图2是一个流程图，说明该实施例的该自适应振动感测方法；图3是一个流程图，说明图2的步骤32如何得到一个平滑化信号；图4是一个量测图，说明该实施例的一个振动讯号的杂讯振幅对时间的变化；图5是一个频谱图，说明该实施例的一个静态振动讯号的杂讯振幅对频率的变化；图6是一个频谱图，说明图5的该静态振动讯号中一个静态频率范围与一个量测频率范围的交集所对应的部分该静态振动讯号；及图7是一个波形图，说明该实施例的一个平滑化信号的杂讯振幅对频率的变化。具体实施方式参阅图1，绘示了一个感测装置1及一个工具机2，该感测装置1被用来实施本专利技术自适应振动感测方法的一个实施例。该感测装置1用于安装在该工具机2中。该工具机2包括一个进给系统21、一个马达22及一个控制器23及其它必要元件(图未示)。该进给系统21包括一个进给轴(图未示)及一个套设在该进给轴的一个螺杆上的轴承(图未示)。该马达22电连接在该进给系统21的该进给轴的该螺杆及该控制器23间，接收来自该控制器23所产生的一个相关于一个建议转速的马达控制信号，并根据该马达控制信号来驱动该进给轴的该螺杆以该建议转速旋转。需说明的是，该螺杆为一个滚珠螺杆。该感测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应振动感测方法，由一个感测装置所执行，该感测装置适用于一个工具机，该工具机包括一个进给系统及一个电连接该进给系统的马达，该自适应振动感测方法包含以下步骤：(A)利用该感测装置计算一个相关于该工具机操作转速的量测频率范围，该工具机操作转速是限制于原厂规格；(B)利用该感测装置感测该进给系统静止时的振动情况，以得到一个相关于环境杂讯的平滑化信号，该平滑化信号具有多个杂讯值，且该多个杂讯值分布于该量测频率范围；(C)利用该感测装置比对出该平滑化信号的一个最小杂讯值所对应的一个频率值作为一个量测频率值；(D)利用该感测装置根据该量测频率值得到该马达的一个建议转速；及(E)于该马达根据一个相关于该建议转速的马达控制信号来驱动该进给系统以该建议转速旋转时，利用该感测装置感测该进给系统，以得到一个指示该进给系统转动时的振动情况的动态振动讯号。

【技术特征摘要】
1.一种自适应振动感测方法，由一个感测装置所执行，该感测装置适用于一个工具机，该工具机包括一个进给系统及一个电连接该进给系统的马达，该自适应振动感测方法包含以下步骤：(A)利用该感测装置计算一个相关于该工具机操作转速的量测频率范围，该工具机操作转速是限制于原厂规格；(B)利用该感测装置感测该进给系统静止时的振动情况，以得到一个相关于环境杂讯的平滑化信号，该平滑化信号具有多个杂讯值，且该多个杂讯值分布于该量测频率范围；(C)利用该感测装置比对出该平滑化信号的一个最小杂讯值所对应的一个频率值作为一个量测频率值；(D)利用该感测装置根据该量测频率值得到该马达的一个建议转速；及(E)于该马达根据一个相关于该建议转速的马达控制信号来驱动该进给系统以该建议转速旋转时，利用该感测装置感测该进给系统，以得到一个指示该进给系统转动时的振动情况的动态振动讯号。2.根据权利要求1所述的自适应振动感测方法，其特征在于，步骤(B)包括以下子步骤：(B1)利用该感测装置感测该进给系统静止时的振动情况，以产生一个相关于环境杂讯的振动讯号，且该振动讯号具有多个振动值，该多个振动值分布于一个静态时间范围；(B2)利用该感测装置将该振动讯号进行傅立叶转换为一个静态振动讯号，该静态振动讯号分布于一个静态频率范围，该静态频率范围大于该量测频率范围；(B3)利用该感测装置计算该静态振动讯号中该静态频率范围与该量测频率范围的交集所对应的部分该静态振动讯号的上包络线，以得到一个包络线信号；及(B4)利用该感测装置根据一个曲线平滑法将该包络线信号进行平滑化，以得到该平滑化信号。3.根据权利要求2所述的自适应振动感测方法，其特征在于，在步骤(B4)中，该曲线平滑法为一个移动平均法及一个低通滤波法两者的其中一者。4.根据权利要求1所述的自适应振动感测方法，其特征在于，步骤(A)包括以下子步骤：(A1)利用该感测装置根据该马达的一个预定马达最高转速得到一个第一边界频率；(A2)利用该感测装置根据该进给系统的一个进给轴的一个预定最高容许转速得到一个第二边界频率；(A3)利用该感测装置根据一个预定最低转速得到一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯倚俊，吴旻修，
申请(专利权)人：上银科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71