一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪技术方案

一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，由硬件和软件两部分组成，硬件的1Vpp信号采集卡、TTL信号采集卡、Endat信号采集卡、定时卡安装在PCI卡槽扩展邬中，并和定时卡相连，PCI卡槽扩展邬接入便携计算机的接口；软件的系统管理模块分别和人机交互模块、数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、数据存储模块、实时显示模块和硬件驱动连接，测试仪的软件运行于便携计算机中，指令及数据通过扩展坞计算机通信线传输到PCI扩展邬中的各采集板卡中，控制采集卡进行相应的操作，实现用户所需的采集过程，本发明专利技术能够实现进给系统动态特性在线测试，具有测试路径多，能进行误差分离的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控机床进给系统动力学特性分析
，具体涉及一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪。
技术介绍
对于数控机床伺服进给系统性能测试评估方面的研究，很多工作还是采用圆运动方法实现机床运动精度的检测与诊断。现有方法固然可获取机床进给轴的状态信息，实现机床静态性能的评估，但存在如下问题一、不能对机床的运动进行在线测量和连续监测， 难以在线获得数控机床伺服进给系统的动态信息；二、大多数精度评估装置测试路径单一， 基本采用圆周测试方法，由于圆周测试结果是多轴数据耦合，因此很难进行误差分离，上述问题为数控机床进给系统动态特性的评估带来了困难。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，能够实现进给系统动态特性在线测试，具有测试路径多，能进行误差分离的优点。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，由硬件和软件两部分组成。硬件由IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4、定时卡5、信号输入端子6、定时同步线7、PCI卡槽扩展邬8、扩展坞计算机通信线9 和便携计算机10组成，IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、定时卡 5依次安装在PCI卡槽扩展邬8的PCI卡槽中，定时卡5通过定时同步线7分别与IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3及模拟量信号采集卡4相连，信号输入端子6是外部信号输入本测试仪的接口，PCI卡槽扩展邬8是指测试仪的硬件工作平台，PCI 卡槽扩展邬8通过扩展坞计算机通信线9接入便携计算机10的USB或者Express 54/32 接口。所述的IVpp信号采集卡1是指测试仪中实现IVPP格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率312. 5Hz ；具有浮点数48位计数精度，其中整数36位小数12 位；最少具有2个信号输入通道，且具有多通道扩展功能，最多能够扩展至16通道，能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡 3、模拟量信号采集卡4同步工作。所述的TTL信号采集卡2是指测试仪中实现TTL格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率IKHz ；具有4个信号输入通道；能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与IVpp信号采集卡l、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4 同步工作。所述的Endat信号采集卡3是指测试仪中实现Endat格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率ΙΚΗζ，具有2个信号输入通道，能够进行2-10通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与IVPP信号采集卡1、TTL信号采集卡2、模拟量信号采集卡4同步工作。所述的模拟量信号采集卡4是指测试仪中实现模拟量信号电涡流传感器、加速度传感器、霍尔电流传感器的信号采集的模块，其最高采样频率1MHz，最低采样频率250Hz ； AD转换精度16位；具有外部时钟触发功能；能够与IVpp信号采集卡1、Endat信号采集卡 3、TTL信号采集卡2同步工作，信号输入范围士 10V。软件包括系统管理模块A，系统管理模块A的输出分别和人机交互模块B的第一输入、数据采集模块C的第一输入、数据处理模块D的第一输入、数据分析模块E的第一输入、 数据存储模块F的第一输入、实时显示模块G的第一输入和硬件驱动H的第一输入连接 ’人机交互模块B的输出和数据采集模块C的第二输入连接；数据采集模块C的输出和硬件驱动H的第二输入连接，硬件驱动H的第一输出和数据存储模块F的第二输入连接，数据处理模块D、数据分析模块E和数据存储模块F的输出和实时显示模块G的第二输入连接，测试仪的软件运行于便携计算机10中，指令及数据通过扩展坞计算机通信线9传输到PCI扩展邬8中的各采集板卡中，控制采集卡进行相应的操作，实现用户所需的采集分析过程。通过以上技术方案的实施，本专利技术可以对数控机床进给系统位置反馈、速度反馈、 振动信号、控制电路信号等特征信号进行在线同步采集。通过利用数控机床自身反馈信号， 不仅减少了传感器安装时间，提高了测试效率，而且扩展了数控机床进给系统动态特性的测试半径，使测试半径覆盖进给系统全部行程。利用本软件所专有的分析功能对数控机床动态特性进行监测，实现了数控机床在线服役特性监测功能，以及误差分离功能。由于本专利技术可在数控机床加工过程中进行数据采集分析，实现了加工过程进给系统动态特性测试分析，同时该测试方法具有使用方便，不受仪器自身限制，实现进给系统全行程测试，应用效果好。附图说明图1为本专利技术的硬件结构图。图2为本专利技术的软硬件关系图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做详细描述。一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，由硬件和软件两部分组成。参照图1，一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，由硬件和软件两部分组成。硬件由IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4、定时卡5、信号输入端子6、定时同步线7、PCI卡槽扩展邬8、扩展坞计算机通信线9 和便携计算机10组成，IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、定时卡 5依次安装在PCI卡槽扩展邬8的PCI卡槽中，定时卡5通过定时同步线7分别与IVpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3及模拟量信号采集卡4相连，信号输入端子6是外部信号输入本测试仪的接口，PCI卡槽扩展邬8是指测试仪的硬件工作平台，PCI卡槽扩展邬8通过扩展坞计算机通信线9接入便携计算机10的USB或者Express 54/32 接口，实现PCI卡槽扩展邬8与便携计算机10的通信。所述的IVpp信号采集卡1是指测试仪中实现IVPP格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率312. 5Hz ；具有浮点数48位计数精度，其中整数36位小数12 位；最少具有2个信号输入通道，且具有多通道扩展功能，最多能够扩展至16通道，能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡 3、模拟量信号采集卡4同步工作。所述的TTL信号采集卡2是指测试仪中实现TTL格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率IKHz ；具有4个信号输入通道；能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与IVpp信号采集卡l、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4 同步工作。所述的Endat信号采集卡3是指测试仪中实现Endat格式信号采集的模块，其最高采样频率ΙΟΚΗζ，最低采样频率ΙΚΗζ，具有2个信号输入通道，能够进行2-10通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与IVPP信号采集卡1、TTL信号采集卡2、模拟量信号采集卡4同步工作。所述的模拟量信号采集卡4是指测试仪中实现模拟量信号电涡流传感器、加速度传感器、霍尔电流传感器的信号采集的模块，其最高采样频率1MHz，最低采样频率250Hz ； AD转换精度16位；具有外部时钟触发功能；能够与IVpp信号采集卡1、Endat信号采集卡 3、TTL信号采集卡2同步工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪松，赵飞，陶涛，姜歌东，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：