[發明專利]一種磨床專用的GIS振動信號連續采集系統及方法

在審

• 申請號: 202110862530.7
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113714933A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 褚寧;劉鑠;張家興
• 申請（專利權）人: 浙江萬向精工有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: B24B49/00
• 分類號: B24B49/00;B24B41/04;G01M99/00;G01H17/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明公開了一種磨床專用的GIS振動信號連續采集系統及方法，涉及數控機床(磨床)動態特性檢測領域，該系統包括加速度傳感器等，所述加速度傳感器安裝在磨床砂輪主軸上，用于檢測磨床砂輪主軸的加速度信號，加速度傳感器通過BNC接頭將采集到的信號傳輸至數據采集卡，數據采集卡將信號放大、調制后通過RS?485接口傳輸給機箱控制器進行信號處理、分析，機箱控制器將信號分析結果輸出至顯示器進行顯示。該方法包括設定實驗組、設定實驗組、采集信號、重復實驗、頻譜分析和得出砂輪主軸轉速。本發明可同時對多組信號進行瀑布圖分析，從而更明顯的看出設備振動狀態的變化趨勢，分析結果更加準確客觀；用機箱控制器代替傳統計算機，可擴展性和穩定性更好。

技術領域

本發明涉及數控機床(磨床)動態特性檢測的領域，具體涉及一種磨床專用的GIS振動信號連續采集系統及方法。

背景技術

磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。現有技術中，對于數控機床(磨床)動態特性分析方法較少，沒有瀑布圖分析，無法對多組實驗數據整體進行分析，不易觀察信號的變化趨勢。此外，振動信號采集系統的可用通道較少，可擴展性較小。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種磨床專用的GIS振動信號連續采集系統及方法，對磨床砂輪主軸進行階次分析，做出多轉速下振動信號組成的瀑布圖，觀察得出磨床砂輪主軸系統的旋轉階次與固有頻率，并做出對應的階次切片圖，找到較優的轉速優化磨削工藝；在車間較惡劣的工作環境中有較好的穩定性并有一定的可擴展性。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的：這種磨床專用的GIS振動信號連續采集系統，包括加速度傳感器、BNC接頭、數據采集卡、RS-485接口、機箱控制器和顯示器，所述加速度傳感器安裝在磨床砂輪主軸上，用于檢測磨床砂輪主軸的加速度信號，加速度傳感器通過BNC接頭將采集到的信號傳輸至數據采集卡，數據采集卡將信號放大、調制后通過RS-485接口傳輸給機箱控制器進行信號處理、分析，機箱控制器將信號分析結果輸出至顯示器進行顯示。

作為優選的技術方案，所述加速度傳感器的型號為PCB 356A14。

作為優選的技術方案，所述數據采集卡的型號為NI9234。

作為優選的技術方案，所述機箱控制器的型號為NI cRIO-9035。

作為優選的技術方案，所述機箱控制器與顯示器之間通過Mini Display Port接口電連接。

一種磨床專用的GIS振動信號連續采集方法，包括以下步驟：

1)設定實驗組：以磨床砂輪主軸的工作轉速為中間基準，設定實驗轉速范圍，在設定的轉速范圍內，按照等轉速間隔進行分組，得到若干實驗組；

2)安裝傳感器：將加速度傳感器布置在磨床砂輪主軸上，用于檢測加速度信號；

3)開始采集信號：開啟磨床，從最小轉速的實驗組開始，將磨床砂輪主軸按照步驟1)中設定的實驗組所對應的轉速進行空轉，等磨床砂輪主軸旋轉穩定后，開啟振動采集系統，采集加速度信號；

4)重復實驗：對于每個實驗組對應的轉速重復測量三次，保存檢測數據，按照轉速、次數標記，直到所有實驗組對應的轉速都采集完成；

5)頻譜分析：將每個實驗組對應轉速下的加速度信號，通過傅里葉變換進行振動信號頻譜分析，并將各個獨立的頻域信號按照轉速從小到大進行排列，形成瀑布圖；

6)得出砂輪主軸轉速：從步驟5)中得到的瀑布圖中提取出階次切片圖，觀察該階次切片圖得出加速度振幅低谷值，并得到該加速度振幅低谷值對應的磨床砂輪主軸轉速。

作為優選的技術方案，步驟1)中設定的實驗轉速范圍以磨床砂輪主軸最高轉速的90％為上限，所述轉速間隔為50Hz或100Hz。