[發(fā)明專利]一種直線導軌副精度預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210372517.4
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102879192A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 高宏力;張筱辰;黃海鳳;郭亮;許明恒;燕繼明;郭志平;陳晨;趙彬
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域，具體地講，是一種直線導軌副精度預測方法。

背景技術(shù)

直線導軌副主要由滑軌、滑塊與及二者間的滾動體組成，是一種滾動導引，滾動體在滑塊與滑軌之間作無限滾動循環(huán)，使得滑塊上的負載平臺能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運動。

近年來，隨著國家裝備制造業(yè)振興規(guī)劃和數(shù)控機床發(fā)展戰(zhàn)略的實施，企業(yè)對數(shù)控機床的依賴程度越來越高。直線導軌副作為數(shù)控機床高精度定位的關(guān)鍵組成部件，其精度在一定程度上決定了數(shù)控機床的加工精度，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。直線導軌副的精度達不到要求時必須更換，但由于其備件周期長，會引起機床的長時間停機，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。同時，不能在線監(jiān)測直線導軌副的精度，也不利于操作人員及時分析直線導軌副精度下降的原因，從而其操作及維修維護帶有一定的盲目性，降低直線導軌副的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種直線導軌副精度預測方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)直線導軌副精度的在線預測，便于提前采購直線導軌副，以減少機床停機時間，降低企業(yè)損失，節(jié)約企業(yè)成本；同時，能及時提供直線導軌副的精度退化趨勢，為操作人員分析、判斷、維修維護提供有效的依據(jù)和指導，提高直線導軌副的使用壽命。

本發(fā)明為實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：一種直線導軌副精度預測方法，其步驟依次是：

(1)將精度滿足要求的試驗直線導軌副安裝在導軌副性能退化試驗臺上；

(2)模擬實際工況，對試驗直線導軌副進行性能退化試驗，在性能退化試驗進行到設定的時間間隔時，用振動傳感器采集試驗直線導軌副的振動信號，振動信號經(jīng)信號調(diào)理儀處理后通過數(shù)據(jù)采集設備送入計算機中；由計算機提取振動信號的歸一化后的特征向量；再用主分量分析的方法對歸一化后的特征向量內(nèi)的特征數(shù)量進行壓縮后，得到當前時刻的試驗直線導軌副的敏感特征向量；

(3)暫停性能退化試驗，檢測試驗直線導軌副的滑塊移動對導軌基準面的平行度、滑塊頂面與導軌基準底面高度的尺寸偏差、與導軌側(cè)面基準同側(cè)的滑塊側(cè)面與導軌側(cè)面基準間距離的尺寸偏差、導軌上多個滑塊的側(cè)面與導軌側(cè)面基準間距離的變動量，進而得出當前時刻試驗直線導軌副的精度；

(4)將當前時刻的試驗直線導軌副的敏感特征向量作為具有聯(lián)想記憶功能的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入量，當前時刻的試驗直線導軌副的精度作為具有聯(lián)想記憶功能的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡的期望輸出量，對精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練；

(5)重復步驟(2)～步驟(4)的操作，直至試驗直線導軌副的精度降低至設定值，得到直線導軌副訓練好的具有聯(lián)想記憶功能的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡；

(6)對規(guī)格、型號與試驗直線導軌副完全相同的實際運行中的直線導軌副，用振動傳感器采集實際運行中的直線導軌副的振動信號，振動信號經(jīng)信號調(diào)理儀處理后通過數(shù)據(jù)采集設備送入計算機中；由計算機提取振動信號的歸一化后的特征向量；再用主分量分析的方法對歸一化后的特征向量內(nèi)的特征數(shù)量進行壓縮后，得到當前時刻的直線導軌副的敏感特征向量；

將直線導軌副的敏感特征向量輸入到訓練好的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡，即可輸出直線導軌副的當前精度，從而實現(xiàn)直線導軌副精度的在線預測。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、通過對試驗直線導軌副在模擬工況下精度退化與振動信號的全過程監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果用于訓練具有聯(lián)想記憶功能的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡，從而較準確地得出直線導軌副振動信號的敏感特征和精度之間的映射關(guān)系；進而將與試驗直線導軌副相同型號規(guī)格的直線導軌副的當前振動信號的敏感特征輸入到精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡中，即可得到直線導軌副的當前精度，實現(xiàn)了直線導軌副精度的在線預測。可根據(jù)直線導軌副精度退化趨勢，在精度值接近不能滿足規(guī)定要求時，提前采購直線導軌副，以減少機床停機時間，降低企業(yè)損失，節(jié)約企業(yè)成本。

二、采用具有聯(lián)想記憶功能的神經(jīng)網(wǎng)絡建立直線導軌副的精度退化神經(jīng)網(wǎng)絡，學習是按局部方式修改網(wǎng)絡響應曲面，知識被局部存儲于局部化隱層基函數(shù)及相應連接權(quán)中，因此，采用具有聯(lián)想記憶功能的神經(jīng)網(wǎng)絡建立直線導軌副的精度退化模型對前期及后期的輸入均具有較好的識別率。既能提前預測直線導軌副的精度失效時間，還能及時提供直線導軌副的精度退化趨勢，為操作人員分析、判斷、維修維護提供有效的依據(jù)和指導，提高直線導軌副的使用壽命。

上述(2)步中由計算機提取振動信號的歸一化后的特征向量；再用主分量分析的方法對歸一化后的特征向量內(nèi)的特征數(shù)量進行壓縮，得到當前時刻的試驗直線導軌副的敏感特征向量的具體做法是：