[發明專利]一種數控機床動態特性測試分析系統

在審

• 申請號: 201410319907.4
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104111627A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 梅雪松;姜歌東;沈健;陶濤;張東升;趙飛;范勝乾;史建強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及數控機床性能評估技術領域，特別涉及一種數控機床動態特性測試分析系統

背景技術

數控機床由于其自動化程度高、技術先進，已成為生產中的關鍵設備，尤其是對于加工多品種小批量、結構較復雜、精度要求高的零件，數控機床承擔著無可替代的作用。作為工業設備的母機，數控機床的動態特性將直接影響被加工工件的質量以及工業產品的性能。因此對數控機床的動態特性的評估一直機床廠商所關注的焦點。

目前為止，機床廠商和用戶對于機床動態特性的評估，很多工作還是采用圓運動如球桿儀或者直線運動如激光干涉儀的方法實現機床動態特性的檢測與診斷。這些方法固然可以評估機床的運動特性，但存在以下問題：一、測試方法單一，由于機床動態特性問題往往是由多種因素耦合而成，單一的檢測方式很難進行誤差分離；二、無法在加工過程中測試機床動態特性。這些問題都給機床動態特性的測試分析帶來了困難。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供了一種數控機床動態特性測試分析系統，便于搭建測試平臺，減小了測試誤差，提高了測試精度。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種數控機床動態特性測試分析系統，由硬件和軟件兩部分組成，分為四層體系結構，四層體系為：硬件層、硬件管理層(PC)、機床測試分析層(PC)、數據庫層(工作站)，硬件層和硬件管理層(PC)輸入連接，硬件管理層(PC)的輸出和機床測試分析層(PC)輸入連接，機床測試分析層(PC)輸出和數據庫層(工作站)輸入連接，硬件層屬于硬件部分，硬件管理層(PC)、機床測試分析層(PC)、數據庫層(工作站)屬于軟件部分。

硬件層負責采集機床信號，由1VPP采集模塊，TTL采集模塊，模擬量采集模塊，Endat采集模塊分別與控制模塊、發送模塊連接而成，控制模塊、發送模塊同步采集或異步采集1VPP、TTL、Endat和模擬量類型的機床內置傳感器信號和外置傳感器信號，各采集模塊具有主控方式和從動方式兩種工作方式。

所述1VPP采集模塊是指測試儀中用于采集1VPP信號的功能模塊，同時采集1-8通道1VPP信號，最高采樣頻率為10kHz，最低采樣頻率為300Hz，具有48位浮點技數精度，其中整數36位，小數12位，具有兩種工作方式，主控工作方式與從動工作方式；

所述TTL采集模塊是指測試儀中用于采集TTL信號的功能模塊，同時采集1-8通道TTL信號，最高采樣頻率為10kHz，最低采樣頻率為500Hz，具有兩種工作方式，主控工作方式與從動工作方式；

所述Endat采集模塊是指測試儀中用于采集Endat信號的功能模塊，同時采集1-8通道Endat信號，最高采樣頻率為10kHz，最低采樣頻率為500Hz，具有兩種工作方式，主控工作方式與從動工作方式；

所述模擬量采集模塊是指測試儀中用于采集模擬量信號的功能模塊，同時采集1-8通道模擬量信號，最高采樣頻率為1MHz，最低采樣頻率為500Hz，具有16位AD轉換精度，具有硬件抗混疊濾波與軟件中值濾波功能，具有兩種工作方式，主控工作方式與從動工作方式；

所述發送模塊是指測試儀中將各采集模塊采集數據發送至計算機中的模塊，發送模塊提供了以太網線、USB線、無線裝置和ExpressCard連接方式實現測試儀與計算機之間的通信，發送模塊提供了DMA方式與軟件方式兩種發送方式；

所述主動工作方式是指采集模塊不收外部控制，獨立完成采集工作的工作方式；從動工作方式是指采集模塊統一接受控制模塊的控制，同時完成采集工作的工作方式；同步采集方式是指1VPP采集模塊，TTL采集模塊，模擬量采集模塊，Endat采集模塊全部工作在從動模式下，由控制模塊統一控制進行采集，以達到對機床各種信號同步采集的工作方式。

硬件管理層(PC)運行于測試現場的計算機中，用于統一管理下層硬件，調用下層硬件功能，獲取下層采樣數據并提供給機床測試分析層，硬件管理層是指計算機軟件中用于統一管理測試儀硬件，調用測試系驅動功能，實現測試儀硬件驅動的加載與釋放、各功能模塊的開啟、檢測、采集、關閉的部分。

機床測試分析層(PC)以雙緩存多線程工作方式運行，獲取硬件管理層(PC)中暫存數據進一步加工處理,為用戶提供了UI界面以及軸心軌跡測試、多信息融合測試、虛擬傳動鏈測試、標準軌跡測試、監測分析、傳動間隙測試的多種測試分析方法，綜合評估機床動態性能，同時提供了遠程協助功能；