[發(fā)明專利]一種基于近似熵的數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810374717.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108490879B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國(guó)華;向華;周浩;潘成龍;李波;張俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北文理學(xué)院;襄陽(yáng)華中科技大學(xué)先進(jìn)制造工程研究院
• 主分類號(hào): G05B19/4065
• 分類號(hào): G05B19/4065
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于近似熵的數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法，其包括如下步驟：(a)設(shè)置評(píng)測(cè)參數(shù)，生成專用評(píng)測(cè)G代碼；(b)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行評(píng)測(cè)G代碼，采集絲杠工作時(shí)的傳感器信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理；(c)將絲杠運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分為加速、勻速、減速三個(gè)階段，分階段計(jì)算絲杠工作時(shí)信號(hào)的近似熵值；(d)與不同健康狀態(tài)絲杠的標(biāo)準(zhǔn)樣本比較，評(píng)估絲杠當(dāng)前的健康狀態(tài)。本發(fā)明具有使用方便、推廣成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不需要搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，無(wú)需拆裝絲杠，不影響絲杠動(dòng)態(tài)特性，可實(shí)現(xiàn)絲杠健康狀態(tài)的快速評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于絲杠健康狀態(tài)評(píng)估的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于近似熵的數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法。

背景技術(shù)

絲杠是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其性能直接影響到數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)定性水平，隨著數(shù)控機(jī)床加工朝著高速、高精和重載的方向發(fā)展，數(shù)控機(jī)床絲杠往往不能達(dá)到設(shè)計(jì)壽命便出現(xiàn)性能衰退或損壞。對(duì)數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，可在絲杠性能衰退或損壞發(fā)生前及時(shí)采取措施，提高數(shù)控機(jī)床整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性水平，保證加工的質(zhì)量和精度，提高良品率和生產(chǎn)效率。

目前，絲杠性能或健康狀態(tài)評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了一些方法與技術(shù)，但均存在一定的局限性。

如公告號(hào)為CN201610032369，名稱為“一種滾珠絲杠健康狀態(tài)的評(píng)估方法”，該專利通過(guò)建立絲杠不同健康狀態(tài)下傳感器信號(hào)樣本點(diǎn)在特征空間中與絲杠健康值的映射關(guān)系，而得到滾珠絲杠性能衰退程度的量化評(píng)估。但該方法未明確提取信號(hào)特征的內(nèi)容，實(shí)際應(yīng)用的效果存在很大不確定性，評(píng)估結(jié)果可能存在較大的偏差。

公告號(hào)為CN201610186983，名稱為“一種全程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的絲杠健康保障方法”，該專利通過(guò)數(shù)據(jù)的全程實(shí)時(shí)采集，絲杠位置區(qū)間劃分，對(duì)采集的數(shù)據(jù)分區(qū)間統(tǒng)計(jì)，以衡量絲杠的不均衡工作狀態(tài)，并對(duì)絲杠工作狀況和各區(qū)間相對(duì)健康狀況作出預(yù)測(cè)判斷。但該方法僅能對(duì)絲杠各區(qū)間相對(duì)健康狀況進(jìn)行評(píng)估，無(wú)法評(píng)估絲杠整體的健康狀態(tài)情況。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于近似熵的數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法，其通過(guò)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行專用評(píng)測(cè)G代碼，計(jì)算絲杠工作時(shí)傳感器信號(hào)的近似熵值，與不同健康狀態(tài)絲杠的標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)絲杠當(dāng)前的健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于近似熵的數(shù)控機(jī)床絲杠健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，包括下列步驟：

(a)根據(jù)待測(cè)數(shù)控機(jī)床與絲杠的配置，設(shè)置有關(guān)測(cè)試參數(shù)，生成專用評(píng)測(cè)G代碼；

(b)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行評(píng)測(cè)G代碼，采集絲杠工作時(shí)的傳感器信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理；

(c)將絲杠運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分為加速階段、勻速階段、減速階段三個(gè)階段，分階段分別計(jì)算絲杠工作時(shí)在各個(gè)工作階段的信號(hào)近似熵值A(chǔ)pEn；

(d)與不同健康狀態(tài)絲杠的標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行比較，用距離評(píng)估方法比較基準(zhǔn)樣本與本次計(jì)算結(jié)果之間的相關(guān)性，評(píng)估絲杠當(dāng)前的健康狀態(tài)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(a)所述的設(shè)置有關(guān)測(cè)試參數(shù)包括設(shè)置絲杠運(yùn)動(dòng)行程、絲杠進(jìn)給速度。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(b)所述的數(shù)控機(jī)床運(yùn)行評(píng)測(cè)G代碼時(shí)為空載運(yùn)行，不進(jìn)行實(shí)際切削，絲杠軸向載荷可認(rèn)定為固定常量。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(b)所述的傳感器信號(hào)為絲杠轉(zhuǎn)速、絲杠進(jìn)給軸電流信號(hào)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(b)所述的信號(hào)預(yù)處理為對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以濾除噪聲，提高信噪比。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(c)所述的劃分絲杠過(guò)程為三個(gè)階段是通過(guò)絲杠轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)現(xiàn)階段劃分。