主轴共振转速在线检测和优化的方法及系统技术方案

本申请涉及数控系统，公开了一种主轴共振转速在线检测和优化的方法及系统。能够在确保时效性的同时能简便实用地检测出数控机床主轴的共振转速。本发明专利技术中，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行检测G代码的过程中，从设置在主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到G代码行号与振动信号的对应关系；根据G代码行号与振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。

Method and system for on-line detection and optimization of resonance speed of spindle

【技术实现步骤摘要】
主轴共振转速在线检测和优化的方法及系统
本申请涉及数控系统
，特别涉及数控系统的主轴共振转速检测和优化

技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，数控机床领域得到了迅猛发展，数控机床逐渐朝着极端智能的超精密加工数控机床方向发展。为确保数控机床主轴系统的加工性能，关键是确定其共振转速，主轴的共振转速与其振动的固有频率直接相关，传统的确定共振转速的方法往往是先求得主轴系统的振动的固有频率。具体的，传统的检测主轴系统固有频率的方法有锤击实验法，数学模型求解法等。但是，锤击法往往需要机床停机检测，而且需要各种仪器设备和专业人员，耗时耗力。数学模型求解法的理论和求解过程也十分复杂，往往不适用于车间实际情况。另外，除去求固有频率并计算的方法，测试共振转速往往也会使用启停机测试的方法，在设备转轴上贴上反光带，这样启停机过程中，就能得到相位。可以看到整个过程的幅值和相位变化。设备启停机过程中，使用峰值保持方式记录振动值。如果没有共振，振动幅值以一定比率下降。如果某转速下出现振动峰值且相位变化180度，就显示了设备有共振频率。这个共振频率是相位90度处，在该种方法中，需要使用到转速测量仪，而且基于时域来进行检测结果信号的分析，往往不能精确的对应转速，造成检测结果的误差，同时使用了较多的辅助设备，过程较为复杂，对于车间现场而言经济效应较差。综上所述，本领域迫切需要一种更好的主轴共振转速检测技术，能够在确保时效性的同时能简便实用地检测出数控机床主轴的共振转速。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种主轴共振转速在线检测和优化的方法及系统，能够在确保时效性的同时能简便实用地检测出数控机床主轴的共振转速。为了解决上述问题，本申请公开了一种主轴共振转速在线检测方法，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得该数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行该检测G代码的过程中，从设置在该主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从该数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到G代码行号与振动信号的对应关系；根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。在一优选例中，该控制数控系统执行检测G代码以使得该数控系统的主轴以不同的转速空转，进一步包括：以该检测G代码控制该数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，每按其中一个转速空转时维持约定的时长。在一优选例中，该检测G代码控制该数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，进一步包括：该检测G代码控制该数控系统的主轴从约定的转速下限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速上限。在一优选例中，该检测G代码控制该数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，进一步包括：该检测G代码控制该数控系统的主轴从约定的转速上限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速下限。在一优选例中，该“根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，计算主轴共振转速”进一步包括：根据该G代码行号找到该检测G代码中的指令；分析该指令以获得所对应的转速；根据该分析的结果建立转速和该振动信号的对应关系；根据该转速和该振动信号的对应关系计算主轴共振转速。在一优选例中，该“根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，计算主轴共振转速”进一步包括：获取G代码行号与转速的对应关系，其中，该G代码行号与转速的对应关系由对该G代码的分析得到；根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，和该G代码行号与转速的对应关系，获得该转速和该振动信号的对应关系；根据该转速和该振动信号的对应关系计算主轴共振转速。在一优选例中，在该控制数控系统执行检测G代码以使得该数控系统的主轴以不同的转速空转之前，还包括：将该G代码传输给该数控系统。在一优选例中，该振动传感器是加速度传感器。在一优选例中，该得到G代码行号与振动信号的对应关系，进一步包括：对该振动信号按时间刻度进行分段，与主轴转速G代码行号相对应，得到基于指令域的振动信号；对该指令域的振动信号中每一段振动信号进行积分，得到振动位移数据；对该振动位移数据进行截断提取，计算截断提取后信号的有效值作为特征值；生成该G代码行号和该特征值的对应关系，作为该G代码行号与振动信号的对应关系。在一优选例中，该特征值是均方根值。在一优选例中，该振动传感器是振动位移传感器。本申请还公开了一种主轴共振转速优化方法，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得该数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行该检测G代码的过程中，从设置在该主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从该数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到G代码行号与振动信号的对应关系；根据该G代码行号与振动信号的对应关系得到对应最大和最小振动幅度的转速，其中，对应最大振动幅度的转速为待规避转速，对应最小振动幅度的转速为优选转速，根据该待规避转速和该优选转速对该数控系统进行转速优化。在一优选例中，该根据该待规避转速和该优选转速对该数控系统进行转速优化，包括：对需要在该数控系统中运行的G代码进行检查，如果检查到与该规避转速相对应的G代码指令，则将该G代码指令调整为与该优选转速向对应的G代码指令。本申请还公开了一种主轴共振转速在线检测系统，包括：第一转速控制模块，用于控制数控系统执行检测G代码以使得该数控系统的主轴以不同的转速空转；第一行号振动对应模块，用于在执行该检测G代码的过程中，从设置在该主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从该数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到G代码行号与振动信号的对应关系；共振转速计算模块，用于根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。在一优选例中，该第一转速控制模块以该检测G代码控制该数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，每按其中一个转速空转时维持约定的时长。在一优选例中，该检测G代码控制该数控系统的主轴从约定的转速下限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速上限。在一优选例中，该检测G代码控制该数控系统的主轴从约定的转速上限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速下限。在一优选例中，该共振转速计算模块进一步包括：指令查找子模块，用于根据该G代码行号找到该检测G代码中的指令；转速分析子模块，用于分析该指令以获得所对应的转速；第一转速振动对应子模块，用于根据该分析的结果建立转速和该振动信号的对应关系；第一计算子模块，用于根据该转速和该振动信号的对应关系计算主轴共振转速。在一优选例中，该共振转速计算模块进一步包括：行号转速对应子模块，用于获取G代码行号与转速的对应关系，其中，该G代码行号与转速的对应关系由对该G代码的分析得到；第二转速振动对应子模块，用于根据该G代码行号与该振动信号的对应关系，和该G代码行号与转速的对应关系，获得该转速和该振动信号的对应关系；第二计算子模块，用于根据该转速和该振动信号的对应关系计算主轴共振转速。在一优选例中，还包括：传输模块，用于将该G代码传输给该数控系统。在一优选例中，该振动传感器是加速度传感器。在一优选例中，该行号振动对应模块进一步包括：振动分割子模块，用于对该振动信号按时间刻度进行分段，与主轴转速G代码行号相对应，得到基于指令域的振动信号；位移计算子模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行所述检测G代码的过程中，从设置在所述主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从所述数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到所述G代码行号与所述振动信号的对应关系；根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。

【技术特征摘要】
1.一种主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行所述检测G代码的过程中，从设置在所述主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从所述数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到所述G代码行号与所述振动信号的对应关系；根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。2.根据权利要求1所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转，进一步包括：以所述检测G代码控制所述数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，每按其中一个转速空转时维持约定的时长。3.根据权利要求2所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述检测G代码控制所述数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，进一步包括：所述检测G代码控制所述数控系统的主轴从约定的转速下限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速上限。4.根据权利要求2所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述检测G代码控制所述数控系统的主轴先后按多个约定的转速空转，进一步包括：所述检测G代码控制所述数控系统的主轴从约定的转速上限以约定的梯度值逐级变速，每一级持续约定的单梯度持续时间，直至转速达到转速下限。5.根据权利要求1所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述“根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，计算主轴共振转速”进一步包括：根据所述G代码行号找到所述检测G代码中的指令；分析所述指令以获得所对应的转速；根据所述分析的结果建立转速和所述振动信号的对应关系；根据所述转速和所述振动信号的对应关系计算主轴共振转速。6.根据权利要求1所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述“根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，计算主轴共振转速”进一步包括：获取G代码行号与转速的对应关系，其中，所述G代码行号与转速的对应关系由对所述G代码的分析得到；根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，和所述G代码行号与转速的对应关系，获得所述转速和所述振动信号的对应关系；根据所述转速和所述振动信号的对应关系计算主轴共振转速。7.根据权利要求1所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，在所述控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转之前，还包括：将所述G代码传输给所述数控系统。8.根据权利要求1至7中任一项所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述振动传感器是加速度传感器。9.根据权利要求8所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述得到G代码行号与振动信号的对应关系，进一步包括：对所述振动信号按时间刻度进行分段，与主轴转速G代码行号相对应，得到基于指令域的振动信号；对所述指令域的振动信号中每一段振动信号进行积分，得到振动位移数据；对所述振动位移数据进行截断提取，计算截断提取后信号的有效值作为特征值；生成所述G代码行号和所述特征值的对应关系，作为所述G代码行号与振动信号的对应关系。10.根据权利要求9所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述特征值是均方根值。11.根据权利要求1至7中任一项所述的主轴共振转速在线检测方法，其特征在于，所述振动传感器是振动位移传感器。12.一种主轴共振转速优化方法，其特征在于，包括：控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转；在执行所述检测G代码的过程中，从设置在所述主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从所述数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到所述G代码行号与所述振动信号的对应关系；根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系得到对应最大和最小振动幅度的转速，其中，对应最大振动幅度的转速为待规避转速，对应最小振动幅度的转速为优选转速，根据所述待规避转速和所述优选转速对所述数控系统进行转速优化。13.根据权利要求12所述的主轴共振转速优化方法，其特征在于，所述根据所述待规避转速和所述优选转速对所述数控系统进行转速优化，包括：对需要在所述数控系统中运行的G代码进行检查，如果检查到与所述规避转速相对应的G代码指令，则将该G代码指令调整为与所述优选转速向对应的G代码指令。14.一种主轴共振转速在线检测系统，其特征在于，包括：第一转速控制模块，用于控制数控系统执行检测G代码以使得所述数控系统的主轴以不同的转速空转；第一行号振动对应模块，用于在执行所述检测G代码的过程中，从设置在所述主轴上的振动传感器实时获得振动信号，并同步地从所述数控系统获取当前正在执行的G代码行号，得到所述G代码行号与所述振动信号的对应关系；共振转速计算模块，用于根据所述G代码行号与所述振动信号的对应关系，计算主轴共振转速。15.根据权利要求14所述的主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：何岭松，陈吉红，罗瀛，高志强，曹扬帆，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉华中数控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42