一種機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法，涉及數(shù)控加工診斷領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控加工，即在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，其本身就是一種工藝 方法。該方法較傳統(tǒng)機(jī)加工帶來的好處就是，利用數(shù)字信息化的技術(shù)解決零件復(fù)雜多變、小 批量、小型化、高精度等問題，從而實現(xiàn)加工領(lǐng)域的自動化、智能化。
[0003] 另一方面，數(shù)控機(jī)床集機(jī)械、電氣、液壓和氣動等模塊于一體，具有知識融合和技 術(shù)密集的顯著特點。如果在使用過程中發(fā)生故障，診斷的難度較大，特別是側(cè)重于機(jī)械零部 件的檢測和診斷更為困難，不易收集到相關(guān)的有效信息，并作到及時反饋，通常情況下誤診 率也很高，因而對機(jī)床的健康狀態(tài)進(jìn)行快速檢查，對數(shù)控機(jī)床故障進(jìn)行提前警告的需求愈 來愈強(qiáng)烈。
[0004] 目前，數(shù)控設(shè)備使用企業(yè)對設(shè)備的維護(hù)主要采用三種手段：故障后診斷，定期更換 易損壞部件和定期檢查。故障后診斷可能對加工的零件和機(jī)床本身造成嚴(yán)重?fù)p壞，造成生 產(chǎn)線的停產(chǎn)，甚至可能導(dǎo)致事故的發(fā)生；定期更換易損件一般會在未達(dá)到零部件平均使用 壽命之前更換，不僅造成了零件的浪費，還需要更多的維護(hù)時間；而定期檢查，不容易控制 檢查周期，故障可能在周期間隙內(nèi)發(fā)生。
[0005] 目前通行的健康檢查的方法是通過多種外接傳感器連接到采集卡，通過采集卡獲 取數(shù)控設(shè)備的運行狀態(tài)信息，將數(shù)據(jù)保存到電腦上進(jìn)行分析建模，把建模完成后采集的數(shù) 控設(shè)備狀態(tài)信息、后期采集的數(shù)據(jù)輸入已知模型中進(jìn)行健康狀態(tài)的檢測（鄧曉云，振動診 斷技術(shù)在數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中應(yīng)用的研宄，2009,大連交通大學(xué).第71頁）。 常用的方法是利用時頻域分析獲取特征值，利用數(shù)學(xué)模型方法和人工智能方法（如神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)、模糊算法等）進(jìn)行建模（徐建安，數(shù)控線切割智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研宄，2002,哈爾濱工 程大學(xué).第76頁；王宇，數(shù)控加工過程監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研宄，2003,哈爾濱理工大 學(xué).第63頁）。這些方法建立的模型都比較復(fù)雜、計算量大，需要大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，而 且這些方法采用外掛式的數(shù)據(jù)采集和分析方法，不能獲取伺服電機(jī)電流、跟隨誤差等數(shù)控 系統(tǒng)內(nèi)部的信息，而這些信息在一定程度上反映了數(shù)控裝備的健康狀態(tài)。上述缺點決定了 現(xiàn)行方法只能進(jìn)行定期在線檢測，無法同步采集多種信號，采集數(shù)據(jù)不一致，無法獲取數(shù)控 系統(tǒng)內(nèi)部的信號（如伺服電機(jī)電流、跟隨誤差等），無法長期在車間使用，難于集成于數(shù)控 裝備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。只能作為科研的手段，而不能真正的集成于數(shù)控裝備之中，在工業(yè)生 產(chǎn)中進(jìn)行大規(guī)模的實際應(yīng)用。
[0006] 2010年問世的HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)，是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的新一代總 線式數(shù)控系統(tǒng)，主要由HMI (人機(jī)界面）、HPC-100 (核心控制單元）、電源模塊、主軸模塊、伺 服驅(qū)動模塊以及I/O模塊（含HI0-1075、HI0-1073板卡單元）。該產(chǎn)品采用開放式、全數(shù) 字、總線式數(shù)控體系結(jié)構(gòu)，運用Iinux操作平臺、工業(yè)以太網(wǎng)NCUC總線、全數(shù)字伺服，具有納 米插補功能，支持深度二次開發(fā)，形成各類專用數(shù)控系統(tǒng)和添加各種先進(jìn)控制功能，為機(jī)床 在線監(jiān)測和快速檢查創(chuàng)造了良好條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種基于HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法，旨在解決 數(shù)控裝備健康狀態(tài)信息數(shù)據(jù)采集和數(shù)控系統(tǒng)分離、在線采集-離線分析的缺陷。本發(fā)明將 數(shù)據(jù)采集和分析、評價環(huán)節(jié)集成到數(shù)控系統(tǒng)之中，可實現(xiàn)健康狀態(tài)在線檢查，提高機(jī)床健康 狀態(tài)檢查的可靠性、安全性和檢測速度。
[0008] 本發(fā)明所提出的一種機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法，其特征在于包含以下步驟：
[0009] 步驟一：將傳感器置入機(jī)床需要檢查的目標(biāo)部位，并通過數(shù)控系統(tǒng)I/O模塊單元 連接到數(shù)控系統(tǒng)；
[0010] 步驟二：通過數(shù)控系統(tǒng)示波器采樣界面，根據(jù)檢查對象，設(shè)置數(shù)據(jù)采集通道以確定 需要采集的目標(biāo)部位狀態(tài)信息，并從數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)庫中，選擇相應(yīng)的 對比樣本數(shù)據(jù)；
[0011] 步驟三：載入G代碼程序，啟動機(jī)床，目標(biāo)部位狀態(tài)信息通過采集通道傳遞到數(shù)控 系統(tǒng)內(nèi)部HPC-100模塊；
[0012] 步驟四：以指令域為基準(zhǔn)，計算采集的目標(biāo)部位狀態(tài)信息在G代碼周期內(nèi)的平均 值，作為特征值；
[0013] 步驟五：將步驟四中的特征值和步驟二所選擇的對比樣本數(shù)據(jù)對比，計算出此次 機(jī)床運行的健康值HV :
【主權(quán)項】
1. 一種機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法，其特征在于包含以下步驟： 步驟一：將傳感器置入機(jī)床需要檢查的目標(biāo)部位，并通過數(shù)控系統(tǒng)I/O模塊單元連接 到數(shù)控系統(tǒng)； 步驟二：通過數(shù)控系統(tǒng)示波器采樣界面，根據(jù)檢查對象，設(shè)置數(shù)據(jù)采集通道以確定需要 采集的目標(biāo)部位狀態(tài)信息，并從數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)庫中，選擇相應(yīng)的對比 樣本數(shù)據(jù)； 步驟三：載入G代碼程序，啟動機(jī)床，目標(biāo)部位狀態(tài)信息通過采集通道傳遞到數(shù)控系統(tǒng) 內(nèi)部HPC-100模塊； 步驟四：以指令域為基準(zhǔn)，計算采集的目標(biāo)部位狀態(tài)信息在G代碼周期內(nèi)的平均值，作 為特征值； 步驟五：將步驟四中的特征值和步驟二所選擇的對比樣本數(shù)據(jù)對比，計算出此次機(jī)床 運行的健康值HV:
其中&是各目標(biāo)部位樣本與對比樣本數(shù)據(jù)的偏差統(tǒng)計值，h是影響因子，K是所采集 的信息源數(shù)量；\是第j個目標(biāo)部位的特征值，^是第j個目標(biāo)部位的對比樣本值，N是一 個G代碼程序的代碼行數(shù)；計算出的HV值越大，說明各目標(biāo)部位的狀態(tài)信息與標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù) 據(jù)庫的數(shù)據(jù)相差越小，機(jī)床的健康狀態(tài)越好。
2. 權(quán)利要求1所述的機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法，其特征在于所述的檢查部位包括數(shù) 控機(jī)床軸電流、軸跟隨誤差、主軸和工作臺振動。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)床健康狀態(tài)快速檢查方法。該方法利用華中HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)，預(yù)先在機(jī)床中需檢查的各部位置入傳感器，然后在示波器采樣界面，配置采樣通道信息；在數(shù)控系統(tǒng)診斷界子界面，配置健康檢查參數(shù)；然后選擇加工程序，按下循環(huán)啟動開始后進(jìn)行在線采樣，系統(tǒng)利用信號分析方法獲取采樣信息的特征值；最后與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比，對機(jī)床健康評估，并圖形化顯示。本發(fā)明使用的外部傳感器信號，通過數(shù)控系統(tǒng)接口直接傳遞到數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部，實現(xiàn)了在線采集和分析，改變了傳統(tǒng)外部測量、離線建模分析的式，提高了數(shù)控機(jī)床健康檢查的效率、實用性和使用范圍。
【IPC分類】G05B19-406
【公開號】CN104808585
【申請?zhí)枴緾N201510171796
【發(fā)明人】向華, 陳吉紅, 周振, 許光達(dá), 周浩
【申請人】華中科技大學(xué), 襄陽華中科技大學(xué)先進(jìn)制造工程研究院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月13日