[发明专利]一种数控机床主轴振动监测系统

说明书

本发明公开了一种数控机床主轴振动监测系统，包括上位机系统与硬件数据采集系统，硬件数据采集系统连接上位机系统，上位机系统包括时域波形监测模块及特征数据监测模块，特征数据监测模块包括频域特征量模块和时域特征量模块，特征数据监测模块具有监测频域特征量及时频特征量功能；硬件数据采集系统包括多个振动传感器、信号调理模块、数据采集和预处理模块及数据传输模块，多个振动传感器的信号输出端共同连接至信号调理模块，信号调理模块信号输出端连接数据采集和预处理模块的信号输入端，数据采集和预处理模块的信号输出端连接数据传输模块，数据传输模块与上位机系统相连。本发明具实现对振动信号时频分布的实时监测。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体地是涉及一种数控机床主轴振动监测系统。

背景技术

数控机床主轴运转正常与否直接影响机床的加工质量与生产效率，主轴振动信号包含大量反映其工况特征信息，进行主轴振动实时监测、对保障机床加工质量及生产效率具有重要意义；近年来，对数控机床主轴振动监测方法已进行广泛研究，并开发出相应监测系统。当数控机床主轴工况条件变化或故障发生时，其振动信号具有明显非平稳特性。因此，主轴振动信号中非平稳性较强的局部特征可表征其工况变化及某些故障存在；以往的监测系统均采用基于平稳过程的经典信号处理方法，无法同时兼顾信号在时、频域的全貌及局部特征。以往的监测系统还有利用小波变换进行机床主轴振动信号时频特征分析，但小波变换本质为窗口可调的傅里叶变换，一旦信号局部特征尺度小于所选基小波的特征尺度，对数控机床主轴振动信号中因工况变化或故障发生所致非平稳性较强的局部特征很难获得准确描述。

发明内容

本发明就是针对机床主轴在工况条件变化或故障发生时振动信号的非平稳特性，弥补现有技术的不足，提供一种数控机床主轴振动监测系统。

本发明一种数控机床主轴振动监测系统，其特征在于：包括上位机系统与硬件数据采集系统，所述硬件数据采集系统连接上位机系统，所述的上位机系统包括时域波形监测模块及特征数据监测模块，所述的特征数据监测模块包括频域特征量模块和时域特征量模块，所述的特征数据监测模块具有监测频域特征量及时频特征量功能；所述的硬件数据采集系统包括多个振动传感器、信号调理模块、数据采集和预处理模块及数据传输模块，所述的多个振动传感器的信号输出端共同连接至信号调理模块，所述的信号调理模块信号输出端连接数据采集和预处理模块的信号输入端，所述的数据采集和预处理模块的信号输出端连接数据传输模块，所述的数据传输模块与上位机系统相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的信号调理模块包括振动信号调理电路、键相信号调理电路两部分。

作为本发明的另一种优选方案，所述的振动信号调理电路由输入跟随电路、交流隔离电路、加法电路、放大电路及低通滤波电路组成。

作为本发明的另一种优选方案，所述的键相信号调理电路由输入调节电路、信号放大电路、光耦隔离电路及稳压整形电路组成。

作为本发明的另一种优选方案，所述的数据采集模块包括主控制子模块及A/D 子模块。

作为本发明的另一种优选方案，所述的主控制子模块采用FPGA模块。

作为本发明的另一种优选方案，所述的数据传输模块采用PC104总线通讯方式。

具体地，本发明的多个振动传感器将主轴振动位移与转速转变成电信号，信号调理模块将传感器电信号调理以满足数据采集要求，数据采集和预处理模块将电信号进行A/D转换，数据传输模块将实时数据上传至上位机。

与现有技术相比，本发明有益效果是。