本发明专利技术公开了一种用于RV减速器的故障诊断方法、装置。本发明专利技术首先提取一个整周运动的信号，随后再以连续小波变换对整周信号进行时频分析，并截取上升运动中的平稳阶段信号。通过截取这一步操作，降低所分析信号中的非平稳振动成分，使得信号的各项理论计算值与实际计算值偏差尽可能缩小，将非平稳信号近似地转化为平稳信号。随后考虑NeighCoeff方法，将相邻的系数作为整体来设定阈值，不仅能保留更多的特征信息，而且其降噪效果也比小波阈值降噪的好。因此本发明专利技术使用NeighCoeff方法对截取后的信号在保留更多冲击信息的同时，进行滤波降噪。最后，对降噪信号进行FFT，对变换后的频域信号进行故障诊断。信号进行故障诊断。信号进行故障诊断。
A fault diagnosis method and device for RV Reducer
【技术实现步骤摘要】
一种用于RV减速器的故障诊断方法、装置
[0001]本专利技术涉及一种用于RV减速器的故障诊断方法、装置，属于机械设备状态监测及故障诊断
技术介绍
[0002]随着现代制造业的进步，高精度、高转速和稳定控制逐渐成为了工业机器人的发展方向，而这就离不开高精度减速器的配合。减速器作为工业机器人关节的核心部件，其的健康状况决定了工业机器人能否正常运行。RV减速器(Rotate Vector reducer)以其体积小、传动比大、效率高等特点成为机器人最常用的减速器。而由于RV减速器作为高精密核心部件密封于关节内部，当减速器出现故障时，如何快速的完成故障诊断就成为了一个不可避免的问题。
[0003]目前关于滚动轴承，亦或者齿轮的故障诊断研究从未中断。关于RV减速器的研究大多数是关于受力分析、动力学建模、试验装置等方面的，很少涉及故障诊断。这是由于RV减速器的工况往往是间歇的往复运动以及变转速运动，这导致RV减速器的故障信号是非平稳信号，传统信号处理方法无法准确地识别故障特征。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种用于RV减速器的故障诊断方法、装置，以用于在往复周期间歇运动的条件下，实现RV减速器的故障诊断。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种用于RV减速器的故障诊断方法，包括：
[0006]S1、通过加速度传感器2拾取关节臂1往复间歇运动过程中的机械振动的观测信号s(n)，并计算RV减速器的相关理论特征频率；其中，n为振动信号s(n)的采样时刻；
[0007]S2、将步骤S1中所得到的观测信号s(n)进行整周信号的截取，获得同时包含一个上升阶段和一个下降阶段的周期运动信号s1(n)；
[0008]S3、将步骤S2中所得到的周期运动信号s1(n)进行连续小波变换，并根据时频图同步截取周期运动信号s1(n)上升阶段，样本长度为m的近似平稳振动信号，作为预处理信号s2(n)；
[0009]S4、对步骤S3获得的预处理信号s2(n)进行滤波，获得滤波信号x(n)；
[0010]S5、对步骤S4获得的滤波信号x(n)进行FFT，对变换后的频域信号进行故障诊断。
[0011]所述RV减速器的相关理论特征频率包括太阳轮转频f1、行星轮转频f2、支撑盘转频f3、行星轮故障频率f
sr
、太阳轮与行星轮的啮合频率f
1c
。
[0012]所述计算RV减速器的相关理论特征频率的具体步骤如下：
[0013]S1.1、已知预设的关节臂1转速n3，通过计算将转速n3转化为转频，而关节臂转频等价于支撑盘转频f3；根据公式计算得到电机5主轴转速n1；其中，n1为电机5主轴转速；Z1为太阳轮齿数，Z2为行星轮齿数，Z4为针轮齿数；
[0014]S1.2、通过根据公式计算得到太阳轮转频f1；
[0015]S1.3、根据公式和计算RV减速器行星轮转频f2以及太阳轮与行星轮的啮合频率f
1c
；其中，Z3为摆线轮齿数；
[0016]S1.4、行星轮故障频率f
sr
为行星轮相对于行星架的旋转频率，计算公式为f
sr
＝f2‑
f3。
[0017]所述连续小波变换中，选用Morlet小波作为母小波。
[0018]所述样本长度m≥10F
max
；其中，F
max
表示RV减速器的相关理论特征频率中最高频率值的2倍。
[0019]使用NeighCoeff算法对预处理信号s2(n)进行滤波。
[0020]所述对变换后的频域信号进行故障诊断，具体为：对FFT后的频域信号进行行星齿轮多齿磨损故障诊断，当频域谱线与行星轮故障频率f
sr
的误差绝对值为0.2Hz以上时，则认定未发生行星轮多齿磨损故障；当频域谱线与行星轮故障频率的误差在
‑
0.2Hz～0Hz之间或取值为0时，则认定是行星轮多齿磨损故障；当频域谱线与行星轮故障频率的误差在0Hz～0.2Hz之间，对滤波信号x(n)进行倒谱分析，实现故障诊断。
[0021]一种用于RV减速器的故障诊断装置，包括：
[0022]信号拾取模块，用于通过加速度传感器2拾取关节臂1往复间歇运动过程中的机械振动的观测信号s(n)，并计算RV减速器的相关理论特征频率；其中，n为振动信号s(n)的采样时刻；
[0023]第一获得模块，用于将信号拾取模块所得到的观测信号s(n)进行整周信号的截取，获得同时包含一个上升阶段和一个下降阶段的周期运动信号s1(n)；
[0024]截取模块，用于将第一获得模块所得到的周期运动信号s1(n)进行连续小波变换，并根据时频图同步截取周期运动信号s1(n)上升阶段，样本长度为m的近似平稳振动信号，作为预处理信号s2(n)；
[0025]第二获得模块，用于对截取模块获得的预处理信号s2(n)进行滤波，获得滤波信号x(n)；
[0026]故障诊断模块，用于第三获得模块获得的滤波信号x(n)进行FFT，对变换后的频域信号进行故障诊断。
[0027]一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的用于RV减速器的故障诊断方法。
[0028]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的用于RV减速器的故障诊断方法。
[0029]本专利技术的有益效果是：本专利技术所提出的时频分析截取平稳阶段信号的方法，使得实际计算结果与理论计算值误差较小；本专利技术所述方法能够在非平稳振动的条件下，完成RV减速器的故障识别。
附图说明
[0030]图1为本专利技术所述方法的流程图；
[0031]图2为本专利技术中RV减速器故障模拟实验台实际布置图；
[0032]图3为本专利技术中RV减速器故障模拟实验台3D示意图；
[0033]图4为本专利技术中行星轮故障的实物图；
[0034]图5为本专利技术RV减速器故障模拟实验台运行时传感器拾取振动观测信号的时域波形，并对其进行整周信号截取后的操作；
[0035]图6为本专利技术轴承故障模拟实验台运行时传感器拾取振动观测信号的时频谱；并截取观测信号的上升阶段中稳定的部分(约截取0.5s的信号)；
[0036]图7为本专利技术振动观测信号经时频分析截取稳定阶段后的信号时域波形；
[0037]图8为本专利技术中稳定阶段信号经过NeighCoeff算法滤波后的时域波形；
[0038]图9为本专利技术滤波信号经过FFT后的频域波形；
[0039]图10为本专利技术滤波信号经过倒频谱分析的倒频谱示意图；
[0040]图2，3中各标号为：1
‑
关节臂、2
‑
加速度传感器、3
‑
减速器保持架、4
‑
RV减速器、5
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于RV减速器的故障诊断方法，其特征在于：包括：S1、通过加速度传感器(2)拾取关节臂(1)往复间歇运动过程中的机械振动的观测信号s(n)，并计算RV减速器的相关理论特征频率；其中，n为振动信号s(n)的采样时刻；S2、将步骤S1中所得到的观测信号s(n)进行整周信号的截取，获得同时包含一个上升阶段和一个下降阶段的周期运动信号s1(n)；S3、将步骤S2中所得到的周期运动信号s1(n)进行连续小波变换，并根据时频图同步截取周期运动信号s1(n)上升阶段，样本长度为m的近似平稳振动信号，作为预处理信号s2(n)；S4、对步骤S3获得的预处理信号s2(n)进行滤波，获得滤波信号x(n)；S5、对步骤S4获得的滤波信号x(n)进行FFT，对变换后的频域信号进行故障诊断。2.根据权利要求1所述的用于RV减速器的故障诊断方法，其特征在于：所述RV减速器的相关理论特征频率包括太阳轮转频f1、行星轮转频f2、支撑盘转频f3、行星轮故障频率f
sr
、太阳轮与行星轮的啮合频率f
1c
。3.根据权利要求1所述的用于RV减速器的故障诊断方法，其特征在于：所述计算RV减速器的相关理论特征频率的具体步骤如下：S1.1、已知预设的关节臂(1)转速n3，通过计算将转速n3转化为转频，而关节臂转频等价于支撑盘转频f3；根据公式计算得到电机(5)主轴转速n1；其中，n1为电机(5)主轴转速；Z1为太阳轮齿数，Z2为行星轮齿数，Z4为针轮齿数；S1.2、通过根据公式计算得到太阳轮转频f1；S1.3、根据公式和计算RV减速器行星轮转频f2以及太阳轮与行星轮的啮合频率f
1c
；其中，Z3为摆线轮齿数；S1.4、行星轮故障频率f
sr
为行星轮相对于行星架的旋转频率，计算公式为f
sr
＝f2‑
f3。4.根据权利要求1所述的用于RV减速器的故障诊断方法，其特征在于：所述连续小波变换中，选用Morlet小波作为母小波。5.根据权利要求1所述的用于RV减速器的故障诊断方法，其特征在于：所述样本长度m≥10F
max
；其中，F
【专利技术属性】
技术研发人员：周俊，谢文松，伍星，柳小勤，刘韬，刘畅，徐天贇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。