本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法。

背景技術(shù)：

1、在精密數(shù)控機(jī)床加工中，主軸電機(jī)設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速值與主軸電機(jī)實(shí)際工作的轉(zhuǎn)速值之間存在較大的誤差，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了零件的加工表面質(zhì)量。而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測方法往往采用接觸式傳感器，需要在主軸上安裝額外的部件，不僅增加了制造成本，還可能影響主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)平衡。此外，對(duì)于某些特殊結(jié)構(gòu)的加工設(shè)備，接觸式傳感器可能無法安裝或難以準(zhǔn)確測量。因此，需要一種高精度且實(shí)時(shí)監(jiān)測主軸轉(zhuǎn)速的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決以上問題，提出了一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法包括以下步驟：

3、s1、采集電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；

4、s2、根據(jù)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，生成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)，并利用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)和主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)確定電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型；

5、s3、基于電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型，確定主軸工作是否存在異常。

6、進(jìn)一步地，s1中，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括電機(jī)在各個(gè)時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩。

7、進(jìn)一步地，s2包括以下子步驟：

8、s21、將電機(jī)在各個(gè)時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩拆分為x方向轉(zhuǎn)矩分量、y方向轉(zhuǎn)矩分量和z方向轉(zhuǎn)矩分量；

9、s22、根據(jù)電機(jī)在各個(gè)時(shí)刻的x方向轉(zhuǎn)矩分量、y方向轉(zhuǎn)矩分量和z方向轉(zhuǎn)矩分量，確定電機(jī)的橫向影響方程、縱向影響方程和豎向影響方程；

10、s23、根據(jù)電機(jī)的橫向影響方程、縱向影響方程和豎向影響方程，確定電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)；

11、s24、根據(jù)主軸在不同時(shí)刻的扭矩，計(jì)算主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)；

12、s25、根據(jù)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)和主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)，構(gòu)建電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型。

13、上述進(jìn)一步方案的有益效果是：在本發(fā)明中，力矩使電機(jī)的軸開始旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電機(jī)力矩的大小和方向決定了電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力和方式。本發(fā)明需要將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分解為多個(gè)方向上的分量，以便更精確地描述和分析主軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過電機(jī)在三個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩分量，確定電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)，再結(jié)合電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)以及主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)，構(gòu)建矩陣，作為電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型，參與主軸轉(zhuǎn)速預(yù)測。

14、進(jìn)一步地，s22中，電機(jī)的橫向影響方程u的表達(dá)式為：

15、；式中，α表示超調(diào)參量，xi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的x方向轉(zhuǎn)矩分量，xi-1表示電機(jī)在第i-1時(shí)刻的x方向轉(zhuǎn)矩分量，x1表示電機(jī)在第1時(shí)刻的x方向轉(zhuǎn)矩分量，xi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的x方向轉(zhuǎn)矩分量，max(·)表示最大值運(yùn)算，min(·)表示最小值運(yùn)算，i表示所有時(shí)刻；

16、s22中，電機(jī)的縱向影響方程v的表達(dá)式為：

17、；式中，yi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的y方向轉(zhuǎn)矩分量，yi-1表示電機(jī)在第i-1時(shí)刻的y方向轉(zhuǎn)矩分量，y1表示電機(jī)在第1時(shí)刻的y方向轉(zhuǎn)矩分量，yi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的y方向轉(zhuǎn)矩分量；

18、s22中，電機(jī)的豎向影響方程w的表達(dá)式為：

19、；式中，zi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的z方向轉(zhuǎn)矩分量，zi-1表示電機(jī)在第i-1時(shí)刻的z方向轉(zhuǎn)矩分量，z1表示電機(jī)在第1時(shí)刻的z方向轉(zhuǎn)矩分量，zi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的z方向轉(zhuǎn)矩分量。

20、進(jìn)一步地，s23中，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷h的計(jì)算公式為：

21、；式中，β表示電機(jī)的步距角，u表示電機(jī)的橫向影響方程，v表示電機(jī)的縱向影響方程，w表示電機(jī)的豎向影響方程。

22、進(jìn)一步地，s24中，主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)m的計(jì)算公式為：

23、；式中，r表示進(jìn)給系數(shù)，exp(·)表示指數(shù)函數(shù)，fi表示主軸在第i時(shí)刻的扭矩，i表示所有時(shí)刻。

24、進(jìn)一步地，s25中，電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型q的表達(dá)式為：

25、；式中，m表示主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)，h表示電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷。

26、進(jìn)一步地，s3包括以下子步驟：

27、s31、計(jì)算主軸在所有時(shí)刻的轉(zhuǎn)速均值；

28、s32、根據(jù)主軸在所有時(shí)刻的轉(zhuǎn)速均值以及電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型，確定主軸在下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速；

29、s33、判斷主軸在下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速是否大于或等于主軸的臨界轉(zhuǎn)速，若是則主軸工作存在異常，否則主軸工作正常。

30、上述進(jìn)一步方案的有益效果是：在本發(fā)明中，根據(jù)主軸在i個(gè)時(shí)刻的轉(zhuǎn)速均值以及運(yùn)動(dòng)模型，確定第i+1個(gè)時(shí)刻（即下一時(shí)刻）的轉(zhuǎn)速，預(yù)測下一時(shí)刻轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，及時(shí)確定主軸工作異常，便于工作人員提前掌握主軸的工作情況。

31、進(jìn)一步地，s32中，主軸在下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速v的計(jì)算公式為：

32、；式中，p表示電機(jī)的功率，xi表示電機(jī)在第i時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩，vave表示主軸在所有時(shí)刻的轉(zhuǎn)速均值，q表示電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型。

33、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，利用電機(jī)在三個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩情況以及主軸的扭矩，生成電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型；基于矩陣形式的運(yùn)動(dòng)模型，預(yù)測主軸的轉(zhuǎn)速，在主軸轉(zhuǎn)速異常時(shí)，及時(shí)干預(yù)；因此，本發(fā)明可以對(duì)數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備的主軸進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，保證設(shè)備正常工作。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s1中，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括電機(jī)在各個(gè)時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s2包括以下子步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s22中，電機(jī)的橫向影響方程u的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s23中，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷h的計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s24中，主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)m的計(jì)算公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s25中，電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型q的表達(dá)式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s3包括以下子步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，其特征在于，所述s32中，主軸在下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速v的計(jì)算公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)分析的設(shè)備檢測方法，屬于數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1、采集電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；S2、根據(jù)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，生成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)，并利用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)載荷系數(shù)和主軸的動(dòng)態(tài)系數(shù)確定電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型；S3、基于電機(jī)與主軸之間的運(yùn)動(dòng)模型，確定主軸工作是否存在異常。本發(fā)明可以對(duì)數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備的主軸進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，保證設(shè)備正常工作。

技術(shù)研發(fā)人員：陳真
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川鈄進(jìn)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19