[發明專利]基于聲音采集及轉換的檢測分析機床振動的方法

有效

• 申請號: 202310780747.2
• 申請日: 2023-06-29
• 公開（公告）號: CN116519130B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 李品;張建平;陳文明
• 申請（專利權）人: 喬治費歇爾機床（常州）有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01M13/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

1.一種基于聲音采集及轉換的檢測分析機床振動的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1：固定音頻采集：通過聲音采集器對機床各部件正常工作時所產生的音頻進行采集并存儲；

S2：特征音頻采集：通過聲音采集器再次對產生雜音后機床工作過程中所產生的音頻進行采集及存儲，并進行警示；

S3：數據處理：對步驟S1所采集的固定音頻以及步驟S2所采集的特征音頻進行信號轉化，并通過對比找出雜音所代表的特征音頻；

S4：故障分析：對雜音所代表的特征音頻進行分析，從而找出產生雜音的部件；

S5：數據存儲及顯示：將雜音所代表的特征音頻以及其所對應的部件進行存儲，并將分析后的結果進行顯示；

所述步驟S1以及所述步驟S2中的聲音采集器為麥克風(2)，所述的麥克風可拆卸地安裝在機床(1)內部，所述機床的內部安裝有一個或一個以上的麥克風，所述麥克風的聲音信號采集范圍為40hz-20khz；

所述的麥克風設置在喇叭形罩體(3)內，所述喇叭形罩體內設置有用于安裝麥克風(2)的卡扣結構(4)，所述喇叭形罩體內開設有用于麥克風信號傳送線穿過的通孔，所述的喇叭形罩體通過磁鐵可拆卸地連接在安裝架(5)上，所述的安裝架通過螺栓可拆卸地連接在機床(1)內部；

所述步驟S1、步驟S2以及步驟S5中的存儲是通過機床MC，筆記本電腦或者移動硬盤進行存儲；

所述步驟S2中警示是通過喇叭及警示燈進行警示；

所述步驟S3中的信號轉化具體包括以下步驟：

A1：數字信號轉化：通過數字信號處理技術將音頻數據所代表的模擬信號轉化為數字信號；

A2：頻域信號轉化：通過快速傅里葉變換算法對步驟A1中的數字信號進行轉化，將時域信號轉換為頻域信號；

A3：可視化頻域信號轉化：將步驟A2中的頻域信號可視化，以便用戶能夠看到音頻信號的各種特征;

所述步驟S3中的信號轉化的具體算法如下所示：

B1：設置參數

Mill_chunk＝2048；％每次處理的采樣點數

fs＝44100；％采樣率

B2：初始化音頻流

Mill_recorder＝audiorecorder(fs,16,1)；

recordblocking(Mill_recorder,inf)；

B3：創建繪圖窗口

figure；

ax＝axes；

B4：創建頻譜圖

x_fft＝linspace(0,fs/2,Mill_chunk)；

line_fft＝plot(ax,x_fft,zeros(Mill_chunk,1))；

B5：循環讀取音頻流數據并處理

while?true

B6：獲取當前錄音采樣數據

Mill_data＝getaudiodata(Mill_recorder,'int16')；

Mill_signal＝Mill_data(end-Mill_chunk+1:end)；％取最后Mill_chunk個采樣點

B7：使用FFT算法將時域信號轉換為頻域信號

fft_Mill_signal＝fft(Mill_signal)；

amplitude_spectrum＝abs(fft_Mill_signal(1:Mill_chunk/2))；

B8：更新頻譜圖

set(line_fft,'YData',amplitude_spectrum)；

Drawnow；

所述步驟S4中的故障分析具體為：200hz以上的聲音信號為電機編碼器故障，200hz以下的聲音信號為機床其余各部件故障；

所述步驟S5中的顯示具體分為簡易模式和專家模式，其中簡易模式，只顯示當前麥克風采集到的聲音實時FFT后最大幅值的頻率，便于快速確定振動頻率，沒有存儲功能；專家模式：顯示選擇時間范圍內幅值較大的n個頻率，并且根據機床的部件型號信息輸入，判斷該頻率來自于某個部件,可以讀取一段音頻文件進行分析。