一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，包括对采集到的数控机床主轴电流信号进行计算获得主轴转速；将和电流信号同步采集的振动信号和计算得到的转速信号通过改进的二代卡尔曼滤波阶次跟踪提取每一阶阶次分量；最后画出阶次‑时间‑幅值三维阶次谱图和阶次‑转速‑幅值三维阶次谱图；本发明专利技术针对现有的有转速计转速计算方法，对于不便于安装的场合和设备，提出了一种可以通过数控机床主轴电流信号计算转速然后做三维阶次谱图。该方法不需要获取转速脉冲信号，而且计算结果优于瞬时频率估计获取转速的方法；在三维阶次谱图中可以直观的看到故障特征阶次和特征阶次幅值随时间及转速的变化情况。

A method of order analysis based on spindle current signal of CNC machine tool

【技术实现步骤摘要】
一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法
本专利技术属于异常状态监测与故障诊断领域，特别涉及一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法。
技术介绍
阶次分析技术是旋转机械振动信号分析和故障诊断的一项重要技术。当前主要采用等角度重采样加FFT方法进行阶次跟踪，但这种方法只能得到阶次谱图和跟踪阶次谱图，不能得到阶次的时域提取。转速计算方法是进行阶次跟踪提取的前提，转速计算方法包括有转速计的转速计算和无转速计的转速计算。对于转速脉冲信号的测量，一种是接触式测量，最为常见的接触式测量是采用光电脉冲编码器来进行测量计算，另外一种是非接触式测量，该方法通过传感器将转速信号转化成一连串的脉冲信号供微处理器进行采集和处理。对于没有转速脉冲信号而只有转子振动信号的情况，根据瞬时频率与瞬时转速之间的对应关系可以得到一阶转频对应的转速。重庆大学傅炜娜《基于Vold-Kalman跟踪滤波的旋转机械阶比分析方法研究》论文研究了无转速计的瞬时频率估计方法、有转速计的转速脉冲计算转速方法和阶次分量时域提取。对于数控机床主轴转速获取，一是可以通过机床通信接口读取转速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，同步采集数控机床主轴电流和主轴振动的连续时域信号；/nS2，对步骤S1得到的主轴电流信号进行分段傅里叶级数拟合得到电流平滑时域信号；/nS3，对步骤S2得到的电流时域信号寻找过零点时刻，计算得到转速曲线；/nS4，对步骤S1和S3得到的振动和转速时域信号利用改进的二代卡尔曼滤波阶次跟踪方法重构每一阶次时域信号；/nS5，根据步骤3得到的阶次频率成分，进而得到主轴阶次-时间-幅值的三维阶次谱图和阶次-转速-幅值的三维阶次谱图。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，同步采集数控机床主轴电流和主轴振动的连续时域信号；
S2，对步骤S1得到的主轴电流信号进行分段傅里叶级数拟合得到电流平滑时域信号；
S3，对步骤S2得到的电流时域信号寻找过零点时刻，计算得到转速曲线；
S4，对步骤S1和S3得到的振动和转速时域信号利用改进的二代卡尔曼滤波阶次跟踪方法重构每一阶次时域信号；
S5，根据步骤3得到的阶次频率成分，进而得到主轴阶次-时间-幅值的三维阶次谱图和阶次-转速-幅值的三维阶次谱图。


2.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S1包括有：
在数控机床主轴上安装三向加速度传感器和霍尔电流传感器；
通过所述传感器采集振动和电流的连续时域信号。


3.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S2包括有：
将采集到的电流信号每2倍电机极对数个周期分为一组；
对分组后的电流信号采用四阶傅里叶级数拟合，获得平滑电流时域信号。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王民，王聪，秦鹏，孙铁伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11