专利名称：一种新型数控机床故障诊断系统及其方法
技术领域：
本发明属于数控机床故障诊断技术领域，特别涉及一种数控机床故障诊断系统及其方法。
背景技术：
在现代机械加工领域，数控加工已经占据了统治地位，尤其是对于加工大批量和高精度要求的零件，各种数控机床承担着无可替代的作用。因此数控机床的工作稳定性和可靠性，对于提高企业生产效率有着十分重要的意义。利用机床进行加工时产生的振动信号，可以分析出当前数控机床的运行状态，提前进行智能性的故障诊断，避免一旦出现故障而必须长时间地停机进行维修。经文献检索发现，公开号为CN200410041412. 6的中国发明专利，介绍了一种基于网络的磨床数据采集与故障诊断装置，这种装置包括信号采集装置、信号处理电路、控制装置、显示装置、输入装置和外接计算机以及以太网转换电路，通过在机床相应位置上安装振动、噪声和温度等传感器，对机床的工况情况进行判断，并通过以太网和网络上的计算机进行通讯，实现远程服务和诊断。这种装置涉及到较多的复杂电路，信号经过多级的调理和转换，易引起失真或衰减，过程复杂而耗时。此外，这种装置仅是以磨床作为故障诊断对象。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种数控机床故障诊断系统及其方法，基于的是目前应用非常广泛的先进的虚拟仪器技术，同时结合信号处理技术以及传感器技术，对数控机床加工过程中产生的振动信号进行提取和分析，完成在线故障诊断。本发明采用如下技术方案 一种数控机床故障诊断系统，包括
两只加速度传感器和一只速度传感器，用于获得数控机床产生的振动信号； 两个第一信号调理器，分别与一个所述加速度传感器的输出端相连接，用于对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
第二信号调理器，与所述速度传感器的输出端相连接，用于对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；
数据采集卡，与所述第一信号调理器和第二信号调理器相连接，用于采集并输出第一信号调理器和第二信号调理器调理后输出的信号；
监控计算机，与所述数据采集卡的输出端相连接，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，诊断机床故障。进一步地，所述监控计算机与所述数据采集卡之间通过的USB总线接口连接。进一步地，所述加速度传感器为YD-12型压电加速度传感器，所述第 信号调理器的型号为DHF-7型信号调理器，第二信号调理器的型号为YSD-2A型信号调理器，所述速度传感器为YSD-2A型速度传感器。
进一步地，所述数据采集卡的型号为USB-4711的研华数据采集卡。本发明还提供一种数控机床故障诊断方法，包括以下步骤
1)振动信号获取步骤，通过两只加速度传感器和一只速度传感器获得数控机床产生的振动信号；
2)信号调理步骤，通过两个第一信号调理器对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；通过一个第二信号调理器对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；
3)数据采集步骤，用于采集并输出第一信号调理器和第二信号调理器调理后输出
的信号；
4)信号分析步骤，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，诊断机床故障。进一步地，所述步骤4)中，具体分析方法为，对振动信号进行时域和频域分析，通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图，通过观测振动频谱图，识别故障来源。进一步地，所述两只加速度传感器分别通过磁座安装在主轴箱和工作台上，所述一只速度传感器安装在齿轮箱位置处。本发明的有益效果是，装置硬件结构简单，诊断分析功能主要依靠软件实现，便于升级和维护。利用该套系统可以对多种数控机床进行故障监测，减少机床不必要的停机维修时间，提高机床加工的运行效率，可广泛应用于各种数控加工领域。以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
图1是本发明数控机床故障诊断系统实施例结构示意图。
具体实施例方式实施例一
如图1所示，一种数控机床故障诊断系统，包括
两只加速度传感器和一只速度传感器，用于获得数控机床产生的振动信号； 两个第一信号调理器，分别与一个所述加速度传感器的输出端相连接，用于对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；
第二信号调理器，与所述速度传感器的输出端相连接，用于对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；
数据采集卡，与所述第一信号调理器和第二信号调理器相连接，用于采集并输出第一信号调理器和第二信号调理器调理后输出的信号；
监控计算机，与所述数据采集卡的输出端相连接，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，实现对机床的智能性故障诊断。其中，具体分析方法可以是，对振动信号进行时域和频域分析，通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图，通过观测振动频谱图，识别故障来源。其中，所述监控计算机与所述数据采集卡之间通过的USB总线接口连接。其中，所述数据采集卡的型号为USB-4711的研华数据采集卡，所述加速度传感器为YD-12型压电加速度传感器，所述第一信号调理器的型号为DHF-7型信号调理器，第二号调理器的型号为YSD-2A型信号调理器，所述速度传感器为YSD-2A型速度传感器。实施例二
一种数控机床故障诊断方法，包括以下步骤
1)振动信号获取步骤，通过两只加速度传感器和一只速度传感器获得数控机床产生的振动信号；
2)信号调理步骤，通过两个第一信号调理器对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；通过一个第二信号调理器对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；
3)数据采集步骤，用于采集并输出第一信号调理器和第二信号调理器调理后输出
的信号；
4)信号分析步骤，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，实现对机床的智能性故障诊断。其中，具体分析方法可以是，对振动信号进行时域和频域分析，通过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图，通过观测振动频谱图，识别故障来源。其中，所述两只加速度传感器分别通过磁座，以磁吸的方式安装在主轴箱和工作台上，所述一只速度传感器安装在齿轮箱位置处。具体地，将本发明实施例应用于对CK6140型数控车床进行故障监测和诊断分析。将两只YD-12型压电加速度传感器分别通过磁座安装在主轴箱和工作台上，将一只 YSD-2A型速度传感器安装在齿轮箱位置，然后对应地连接信号调理器DHF-7和信号调理器 YSD-2A。由于信号调理器需要24V直流供电，故此须外接24V直流电源一台。然后信号调理器输出的为4-20mA的电流信号，而研华数据采集卡USB-4711需要输入的信号为0-10V 电压信号，故此，通过端子串入一个500 Q终端电阻，转换为电压信号输出到研华数据采集卡USB-4711，最后通过USB方式与监控计算机连接，计算机通过美国国家仪器公司开发的 LabView软件平台，获取机床产生的振动信号并进行分析处理，一旦机床出现磨损或失效性故障，振动信号中必能携带有对应的信息，用户通过观测频谱图可以及时发现甚至提前预知，以便及时进行维修。以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
权利要求
1. 一种数控机床故障诊断系统，其特征在于包括两只加速度传感器和一只速度传感器，用于获得数控机床产生的振动信号； 两个第一信号调理器，分别与一个所述加速度传感器的输出端相连接，用于对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；第二信号调理器，与所述速度传感器的输出端相连接，用于对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；数据采集卡，与所述第一信号调理器和第二信号调理器相连接，用于采集并输出第一信号调理器和第二信号调理器调理后输出的信号；监控计算机，与所述数据采集卡的输出端相连接，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，诊断机床故障；加速度传感器为YD-12型压电加速度传感器，所述第一信号调理器的型号为DHF-7型信号调理器，第二信号调理器的型号为YSD-2A型信号调理器，所述速度传感器为YSD-2A型速度传感器。
全文摘要
一种新型数控机床故障诊断系统及其方法，包括两只加速度传感器和一只速度传感器，用于获得数控机床产生的振动信号；两个第一信号调理器，用于对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；第二信号调理器，用于对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；数据采集卡，用于采集调理后输出的信号；监控计算机，与所述数据采集卡的输出端相连接，用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析，诊断机床故障。所述方法包括1)振动信号获取步骤；2)信号调理步骤；3)数据采集步骤；4)信号分析步骤。本发明装置硬件结构简单诊断分析功能主要依靠软件实现，便于升级和维护。减少机床不必要的停机维修时间，提高机床加工的运行效率。
文档编号B23Q17/00GK102478827SQ20101055520
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者董海 申请人:大连创达技术交易市场有限公司