[发明专利]一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床进给系统动力学特性分析技术领域，具体涉及一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪。

背景技术

对于数控机床伺服进给系统性能测试评估方面的研究，很多工作还是采用圆运动方法实现机床运动精度的检测与诊断。现有方法固然可获取机床进给轴的状态信息，实现机床静态性能的评估，但存在如下问题：一、不能对机床的运动进行在线测量和连续监测，难以在线获得数控机床伺服进给系统的动态信息；二、大多数精度评估装置测试路径单一，基本采用圆周测试方法，由于圆周测试结果是多轴数据耦合，因此很难进行误差分离，上述问题为数控机床进给系统动态特性的评估带来了困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，能够实现进给系统动态特性在线测试，具有测试路径多，能进行误差分离的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种数控机床进给系统动态特性在线测试仪，由硬件和软件两部分组成。

硬件由1Vpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4、定时卡5、信号输入端子6、定时同步线7、PCI卡槽扩展邬8、扩展坞计算机通信线9和便携计算机10组成，1Vpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、定时卡5依次安装在PCI卡槽扩展邬8的PCI卡槽中，定时卡5通过定时同步线7分别与1Vpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3及模拟量信号采集卡4相连，信号输入端子6是外部信号输入本测试仪的接口，PCI卡槽扩展邬8是指测试仪的硬件工作平台，PCI卡槽扩展邬8通过扩展坞计算机通信线9接入便携计算机10的USB或者Express 54/32接口。

所述的1Vpp信号采集卡1是指测试仪中实现1VPP格式信号采集的模块，其最高采样频率10KHz，最低采样频率312.5Hz；具有浮点数48位计数精度，其中整数36位小数12位；最少具有2个信号输入通道，且具有多通道扩展功能，最多能够扩展至16通道，能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与TTL信号采集卡2、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4同步工作。

所述的TTL信号采集卡2是指测试仪中实现TTL格式信号采集的模块，其最高采样频率10KHz，最低采样频率1KHz；具有4个信号输入通道；能够进行多通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与1Vpp信号采集卡1、Endat信号采集卡3、模拟量信号采集卡4同步工作。

所述的Endat信号采集卡3是指测试仪中实现Endat格式信号采集的模块，其最高采样频率10KHz，最低采样频率1KHz，具有2个信号输入通道，能够进行2-10通道同步采样；具有外部时钟触发功能，能够与1Vpp信号采集卡1、TTL信号采集卡2、模拟量信号采集卡4同步工作。

所述的模拟量信号采集卡4是指测试仪中实现模拟量信号电涡流传感器、加速度传感器、霍尔电流传感器的信号采集的模块，其最高采样频率1MHz，最低采样频率250Hz；AD转换精度16位；具有外部时钟触发功能；能够与1Vpp信号采集卡1、Endat信号采集卡3、TTL信号采集卡2同步工作，信号输入范围±10V。

软件包括系统管理模块A，系统管理模块A的输出分别和人机交互模块B的第一输入、数据采集模块C的第一输入、数据处理模块D的第一输入、数据分析模块E的第一输入、数据存储模块F的第一输入、实时显示模块G的第一输入和硬件驱动H的第一输入连接；人机交互模块B的输出和数据采集模块C的第二输入连接；数据采集模块C的输出和硬件驱动H的第二输入连接，硬件驱动H的第一输出和数据存储模块F的第二输入连接，数据处理模块D、数据分析模块E和数据存储模块F的输出和实时显示模块G的第二输入连接，测试仪的软件运行于便携计算机10中，指令及数据通过扩展坞计算机通信线9传输到PCI扩展邬8中的各采集板卡中，控制采集卡进行相应的操作，实现用户所需的采集分析过程。

通过以上技术方案的实施，本发明可以对数控机床进给系统位置反馈、速度反馈、振动信号、控制电路信号等特征信号进行在线同步采集。通过利用数控机床自身反馈信号，不仅减少了传感器安装时间，提高了测试效率，而且扩展了数控机床进给系统动态特性的测试半径，使测试半径覆盖进给系统全部行程。利用本软件所专有的分析功能对数控机床动态特性进行监测，实现了数控机床在线服役特性监测功能，以及误差分离功能。