[發明專利]一種數控機床可靠性數據采集分析系統

在審

• 申請號: 201910667033.4
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110347114A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 邵珠峰;羅勇;王立平;張兆坤;耿勇晟;徐雄斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種數控機床可靠性數據采集分析系統，包括傳感器系統(1)、數據采集裝置(2)和監控上位機(3)三大核心模塊，其特征在于：

所述傳感器系統(1)包括振動傳感器(11)和溫度傳感器(12)，均安裝于機床上；

所述數據采集裝置(2)與傳感器系統(1)相連接收其數據，實現傳感器數據的采集工作；

所述監控上位機(3)上安裝有采集系統軟件(4)，所述采集系統軟件(4)對采集的信號進行預處理、特征值提取、數據分析與狀態判別。

2.根據權利要求1所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述數據采集裝置(2)包括信號調理器(21)、數據采集卡(22)、PLC控制器(23)、交流接觸器(24)和交換機(25)，其中，PLC控制器(23)的輸入端與溫度傳感器(12)相連，PLC控制器(23)的輸出端與監控上位機(3)相連進行溫度采集，所述信號調理器(21)輸入端與振動傳感器(11)相連，信號調理器(21)輸出端與數據采集卡(22)輸入端相連，數據采集卡(22)插在監控上位機(3)的PCI總線擴展槽上，數據采集卡(22)輸出端與監控上位機(3)相連，從而進行振動信號的采集，所述交流接觸器(24)在整個采集系統中起到控制負載的保護作用。

3.根據權利要求2所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述信號調理器(21)是16通道帶增益的低通濾波器，能對所要測試的動態信號進行調理，如程控增益、抗混濾波、AC/DC耦合等。

4.根據權利要求2或3所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，除使用傳感器系統采集數控機床運行過程數據外，所述監控上位機(3)還通過交換機(25)與機床數控系統連接，采用Ethernet網實現對數控系統中所要求的數據信息的采集。

5.根據權利要求1所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述振動傳感器(11)的數量為5，均為壓電式三軸向振動傳感器，其通過端部絕緣的磁座吸附在數控機床上的機械部件上；分別安裝在主軸箱、X軸工作臺、Y軸軸承座、Y軸螺母和Z軸軸承座；所述溫度傳感器(12)的數量為8，分別安裝在主軸箱、主電機、X軸軸承座、X軸電機座、Y軸軸承座、Y軸螺母、Y軸電機座、Z軸軸承座。

6.根據權利要求1所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述監控上位機(3)為安裝windows系統的臺式計算機或筆記本電腦，監控上位機(3)負責數據采集裝置通信和完成采集數據的保存，以及提供采集系統軟件(4)運行的平臺。

7.根據權利要求1所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述采集系統軟件(4)主要包括用戶登錄模塊(41)、采集控制模塊(42)、顯示模塊(43)以及數據分析模塊(44)，其中用戶登錄模塊(41)主要根據登錄用戶的信息生成相應的權限控制模塊，不同的登錄用戶具有不同的使用權限；數據采集控制模塊(42)主要是實現振動信號的拾取及對采集參數的設置；數據顯示模塊(43)將傳感器的信號曲線和CNC的狀態信息實時顯示在監控上位機界面上；數據分析模塊(44)是整個軟件的主體，所述信號預處理主要為去趨勢項和濾波降噪。

8.根據權利要求7所述數控機床可靠性數據采集分析系統，其特征在于，所述對采集參數的設置包括對數據采集通道的選擇，以及放大器的增益系數和截止頻率、數據上傳間隔、傳感器通道選擇的設置功能，所述采集系統軟件是在QT中采用C++語言自行編制的，主要用于實現與機床的通信和數據分析，且具有可移植性強和升級容易的特點。