一种用于数控系统可靠性测试的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，该装置包括数据采集系统、数据存贮系统、数据访问与展示系统，开展对有限样本的数控系统（包括主轴电机和进给电机）无替换模式的定时截尾试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等。对于获取在同等运行环境条件下准确、可比的数控系统现场运行数据，本发明专利技术可达到超过2万小时及以上连续工作运行时间的要求，并将现场运行数据存储在数控系统可靠性管理数据库中用以对数控系统可靠性和性能进行分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，该装置由数据采集系统、数据存贮系统和数据访问与展示系统组成，对有限样本的受试数控系统开展无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，根据所获得数据进行故障模式、影响及危害度分析(FMECA)、计算平均故障间隔时间(MTBF)、平均修复时间(MTTR)等数据。
技术介绍
数控系统和数控机床的可靠性水平，对于数控装备正常运行和数控生产厂商提高产品竞争力有着至关重要的作用。数控系统可靠性试验测试是在可靠性工程理论指导下，按国家相关标准和规范，结合数控机床应用特点，通过实际试验测试获取反映数控系统可靠性水平的平均故障间隔时间MTBF、故障信息以及运行状态等数据。为了充分测试和试验对比，除正常空载条件下的运行外，在实验室模拟实际工作环境，对数控系统进行加载条件下的测试。数控系统质量及可靠性是一个综合性的技术和学科，涉及的
相当广泛，数控系统技术涉及机械、电气、光学、气动、液动等多学科技术及多种元器件、配套件及材料，同时受设计、制作、配套、管理、贮运及使用诸多条件等因素影响，其失效模式、机理及分布特性、指标确定等方面，即不同于纯电子产品，又有别于机械产品。对于大多数的测试平台都是按照各公司或厂家自身的特点而设计，具有很强的专用性，没有共通的测试平台。同时测试设备大多只能单独对数控系统的硬件功能或单独对数控系统的软硬件集成后的综合功能进行测试。针对数十台不同厂家、不同型号的数控系统性能测试，考虑到数控系统高可靠、小样本、运行时间长等特点，为这些受试数控系统所开展的无替换模式的定时截尾试验搭建实验室测试平台，进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等，保证该系统冗余性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于建立一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，针对数控系统高可靠、小样本、运行时间长等特点，保证对不同的数控系统建立统一的实验环境进行无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，用以对比和评价各数控系统性能。本专利技术为搭建一个测试平台，该平台可对有限样本的数控系统进行无替换模式的定时截尾无间断连续运行试验，满足长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维护数据等要求，获取2万小时及以上同等运行环境条件下准确、可比的数控系统现场运行数据，并建立典型数控系统实测数据库。本专利技术采用的技术方案为一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，该装置包括数据采集系统、数据存贮系统和数据访问与展示系统，其中所述的数据采集系统，针对被测的数控系统，对不同系列的数控系统都配有相应的摄像头用以监控其运行状态；同时针对每台被测系统配有数据采集装置，采集数据包括总电源、NC电源、系统PLC控制开关、电压测量和温湿度测量值；所述的数据存贮系统，满足可存储2万小时及以上的监控数据和采集数据的要求，并有冗余功能以保证采集数据不间断、可靠；所述的数据访问与展示系统，建立网络服务器，用户通过网络可采访系统，查询数控系统工作状态；包括监控状态和数据。进一步的，该装置能够进行长时间批量化运行试验过程监控，采集运行数据、故障数据和维修数据要求，可连续无间断对数控系统进行试验过程的监控；可连续无间断采集数控系统运行状态数据、故障数据和维修数据。本专利技术测试平台有以下优点1、该测试平台为冗余的测试平台，当平台中某一装置出现故障时，备用装置立即启动，转换时间〈=0.1秒；2、该测试平台可以通过网络进行远程控制和监控，减少由于集中的批量的运行数控系统而造成的噪声对人的损害；3、被测数控系统出现故障以及环境参数超限等情况下，能够提供声光报警，并具有声光报警自动取消和人工取消两种功能，存储报警、报警取消记录。附图说明图1测试系统拓扑图；图2视频采集系统示意图；图3系统拓扑结构图；图4网络传输系统结构图；图5信号采集系统原理图；图6测试箱设备示意图；图7数据存储系统初步方案设计图；图8为运行测试循环流程。具体实施例方式本专利技术包括数据采集系统、数据访问与展示系统、数据存贮系统三个模块如附图1所示。1、数据采集系统数据采集系统包括视频采集模块和状态数据采集模块。I)视频采集模块视频采集模块主要由三部分组成，分别是前端网络摄像机(IPC)、网络传输系统、视频管理控制系统。系统结构示意图和系统拓扑结构图分别如附图2、附图3所示；针对不同厂家每个系列的数控系统，都配有前段网络摄像机，另配有多个全景监控摄像机，选用支持红外摄像的半球机，以保证24小时不间断监控。网络传输系统结构图如附图4所示，采用双核心交换机(支持POE功能)来接入所有的IPC和服务器以及存储系统，确保了视频传输的安全可靠性。视频管理控制系统采用Linux操作系统，具有抵抗病毒与非法入侵的能力，支持7*24小时连续工作，具备双机热备功能，具备离线配置，快速备份配置文件和系统配置快速恢复机制；支持大容量视频转发、大容量视频存储点播、帧标记以及业务支撑信息管理功能；具有完善的权限管理能力，多级权限分配机制；存储支持按照时间分级，支持流存储和通用文件存储；内建Web Server，可以支持CLIENT和WEB两种访问方式；具备高稳定性，支持防错冗余配置。2)状态数据采集模块状态数据采集模块主要包括数控系统运行状态信号采集和环境信号采集两个方面。选用EtherCAT工业以太网具有高达100Mb/S的带宽，数据通信采用标准以太网数据帧，能够方便地实现与以太网的互联，具有很好的兼容性，尤其适用于高速的分布式数据采集。基本的原理图如附图5所示，将需要采集的信号直接从数控系统的PLC引至EtherCAT模块。但是在实际的数控系统中，对数控系统进行了处理，将需要采集的数控系统信号通过外加继电器变成与数控系统信号一一对应的无源触点，这样便可以很方便的将信号引至EtherCAT 模块。为了了解数控系统从开始运行到运行结束整个过程的运行情况，因此就需要对能够代表数控系统运行状况的信号进行数据采集。需要采集的数控系统的信号主要包括NC电源、NC准备、24V接通、系统运行脉冲输出、主轴准备/旋转、伺服轴(XYZ)准备/旋转；对于每个厂家不同系列的数控系统都单独设计、制造了一套测试箱，如附图6所示。在对数控系统可靠性试验测试数据采集的过程中，主要用到3类EtherCAT模块，分别为EL1008、EL2004、EL3064，各模块的具体工作原理如下EL1008 8通道数字量输入端子24V DC, 3ms ;它的数字量输入端子从现场级获得二进制控制信号，并把数据以电隔离的信号形式传输到更高层的自动化单元。ELlOOx系列数字量输入端子有一个3ms输入滤波；每个端子可通过一个LED来显示其状态。EL2004 :4通道数字量输出端子24V DC, O. 5A ;它的数字量输出端子以电隔离的信号形式将自动化控制层传输过来的二进制控制信号传到设备层的执行机构。EL3064 4通道模拟量输入端子模块O··· IOV单端，12位模拟量；它的输入端子模块用于处理0-10V范围内的信号。电流被数字化后的分辨率为12位，并在电隔离的状态下被传送到上一级自动化设备。在端子模块EL3064中，4个单端输入为2线制，并有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，其特征在于：该装置包括数据采集系统、数据访问与展示系统和数据存贮系统，其中：所述的数据采集系统，针对被测的数控系统，对不同系列的数控系统都配有相应的摄像头用以监控其运行状态；同时针对每台被测系统配有数据采集装置，采集数据包括总电源、NC电源、系统PLC控制开关、电压测量和温湿度测量值；所述的数据存贮系统，满足可存储2万小时及以上的监控数据和采集数据的要求，并有冗余功能以保证采集数据不间断、可靠；所述的数据访问与展示系统，建立网络服务器，用户通过网络可采访系统，查询数控系统工作状态；包括监控状态和数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于数控系统可靠性测试的试验装置，其特征在于该装置包括数据采集系统、数据访问与展示系统和数据存贮系统，其中 所述的数据采集系统，针对被测的数控系统，对不同系列的数控系统都配有相应的摄像头用以监控其运行状态；同时针对每台被测系统配有数据采集装置，采集数据包括总电源、NC电源、系统PLC控制开关、电压测量和温湿度测量值； 所述的数据存贮系统，满足可存储2万小时及以上的监控数据和采集数据的要求，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翀，蓝力沄，刘强，高连生，夏继强，郇极，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：