[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

本發明公開了一種數控機床可靠性數據采集分析系統，包括硬件平臺和采集系統軟件兩大部分。其中硬件平臺包括傳感器、數據采集裝置和監控上位機等核心模塊；系統軟件主要包括用于權限驗證的用戶登錄模塊，設置采集參數的數據采集控制模塊、顯示機床實時狀態信息的顯示模塊以及用于信號分析的數據分析模塊。該系統是一個集數據采集與處理、狀態實時監測、信息儲存與輸出為一體的多任務監測系統，系統操作簡單、可移植性好。本發明能夠實時在線監測數控機床本體的工況，降低機床機械部件的故障率，同時輔助維修人員進行故障診斷，自動化和軟件融合程度較高。

技術領域

本發明屬于數控機床狀態監測技術領域，特別涉及一種數控機床可靠性數據采集分析系統。

背景技術

機床作為“工作母機”，是制造業的基石，高端數控機床已成為國家的重要戰略物資。與世界先進水平相比，我國數控機床的在可靠性技術指標方面仍存在較大差距。機床故障的發生和壽命的縮短會給企業帶來巨大的損失。一方面，數控機床故障維修周期長，一旦發生故障可能造成停產；另一方面，由于數控機床各種配件價格昂貴，機床故障后維修費用昂貴。

對數控機床健康狀態進行檢測和提前診斷是提高數控機床可靠性的重要手段。對數控機床運行狀態進行在線監測，完成早期的故障診斷和在線預報，把故障消滅在萌芽狀態，可大大降低故障發生的機率。當前數控機床主要的故障診斷方式有兩種，分別為數控系統自帶診斷功能和關鍵部件檢測診斷。數控系統中的自診斷功能可以完成簡單的電氣故障診斷，但是故障出現率最高的機械部分的故障檢測和預報還是盲點。另一種常用的數控機床狀態監測與故障診斷方法為關鍵部件監測，一般都是單一的對機床某一關鍵部件，如主軸、絲杠或軸承等關鍵部件進行監測。如專利CN201420470749.X提出的一種機床振動在線監控系統，通過機床數控系統對主軸進行監測控制，需要數據系統對其開放相應的權限，且功能單一，僅能實現報警功能。專利CN205426517U提出的一種機床主軸綜合性能檢測/監測試驗系統是在加載模擬典型工況下進行的試驗，此試驗模擬工況下進行的試驗，僅能實現空載和簡單徑向加載下的指標檢測，且監測系統結構復雜。

目前，在數控機床狀態監測與故障診斷領域，缺乏對整個機床本體進行在線監測的系統，其次是缺乏面向多工況的診斷監測系統。為解決上述問題，需要建立可監測范圍廣、多工況適應，以及可實現數據綜合分析的數控機床綜合可靠性數據采集與分析系統。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種數控機床可靠性數據采集分析系統，可適用多種工況以及監測范圍，以對數據進行綜合分析。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

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。

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。

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。