[發明專利]一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法

在審

• 申請號: 202010031020.0
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111259765A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王民;王聰;秦鵬;孫鐵偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/277;G06F17/14;G06F17/13;G01M13/028
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，同步采集數控機床主軸電流和主軸振動的連續時域信號；

S2，對步驟S1得到的主軸電流信號進行分段傅里葉級數擬合得到電流平滑時域信號；

S3，對步驟S2得到的電流時域信號尋找過零點時刻，計算得到轉速曲線；

S4，對步驟S1和S3得到的振動和轉速時域信號利用改進的二代卡爾曼濾波階次跟蹤方法重構每一階次時域信號；

S5，根據步驟3得到的階次頻率成分，進而得到主軸階次-時間-幅值的三維階次譜圖和階次-轉速-幅值的三維階次譜圖。

2.根據權利要求1所述的一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，步驟S1包括有：

在數控機床主軸上安裝三向加速度傳感器和霍爾電流傳感器；

通過所述傳感器采集振動和電流的連續時域信號。

3.根據權利要求1所述的一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，步驟S2包括有：

將采集到的電流信號每2倍電機極對數個周期分為一組；

對分組后的電流信號采用四階傅里葉級數擬合，獲得平滑電流時域信號。

4.根據權利要求1所述的一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，步驟S3包括有：

對于步驟S2得到的電流時域信號，尋找電流信號過零點的點，根據采樣頻率轉化為主軸每轉經過的時間點；

根據主軸電機極對數得到相鄰時間點主軸轉過的角度，采用一階數字微分計算轉速；

使用主軸電流周期平均平滑轉速，使用數字平均減小誤差；

通過三次樣條插值得到和振動信號相同點數的主軸轉速曲線。

5.根據權利要求1所述的一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，步驟S4包括有：

通過改進的二代卡爾曼濾波階次跟蹤，對振動信號和轉速曲線重采樣和低通濾波；

每一千點做一次階次跟蹤，重構每一階次時域信號。

6.根據權利要求1所述的一種基于數控機床主軸電流信號的階次分析方法，其特征在于，步驟S5包括有：

設定好階次分辨率和時間分辨率，每隔固定時間畫一次階次譜圖，最后得到主軸階次-時間-幅值的三維階次譜圖；

設定階次分辨率和轉速分辨率，每隔固定轉速畫一次階次譜圖，最后得到主軸階次-轉速-幅值三維階次譜圖。