[发明专利]一种基于空间域信息的直线运动系统健康监测方法

说明书

本发明公开了一种基于空间域信息的直线运动系统健康监测方法，属于机电系统健康状态监测领域，包括：测量直线运动系统的空间位置信号，以及拖动直线运动系统的交流电机的电信号；将基于时间域的电信号转换到空间域；计算局部行程区间的局部特征指标，以及整个运动行程的全局特征指标；判断局部特征指标和全局特征指标是否超过对应的设定阈值；若任一指标超过设定阈值，则直线运动系统在对应的空间位置处为异常状态；若否，则直线运动系统的运动行程均为健康状态。本发明将基于时间域的测量信息转换到空间域，能全面、准确地反映直线运动系统在整个运动行程上的健康状态，并指示异常状态发生的位置，对直线运动系统全行程监控具有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于机电设备故障诊断领域，更具体地，涉及一种基于空间域信息的直线运动系统健康监测方法。

背景技术

直线运动系统被广泛应用于加工制造、医疗仪器、纺织、包装和港口机械等领域。对直线运动系统进行健康状态监测可以获取设备的健康状态，实施预防性维护，缩短停机时间。交流电动机作为电能到机械能的转换装置，广泛地应用于各个工业门类。在直线运动系统中，电动机输出转速、转矩和功率拖动负载机构进行运动，负载机构的健康状态信息会通过转速和/或转矩和/或功率关系反映在电动机的电信号上。交流电动机拖动的直线运动系统主要分为两类：一类是通过运动副将旋转电机的旋转运动转换为直线运动；另一类是直接用直线电机产生直线运动。

电机拖动的直线运动系统通常会面临裂纹、点蚀、变形、磨损等故障模式。这些故障一旦出现在直线运动系统的行程中，会造成加工精度下降、定位误差上升，甚至引起设备损坏并造成重大经济损失。在直线运动系统中，拖动直线运动的电机旋转一周后，直线运动系统移动的距离称为一个导程。直线运动系统的运行行程一般包括几十个到数百个以上的导程，而上述故障模式可能分布在直线运动系统行程的各处空间位置。因此，相比旋转运动系统，准确地指出异常状态发生的位置，对直线运动系统健康监测的工作具有重要意义。

在传统的基于时间域的健康监测方法中，通常先按照等时间间隔进行信号采集，然后提取信号特征，最后进行健康监测。然而，利用等时间间隔的信号进行健康监测只能获得异常状态发生的时刻，而不能直接反映异常状态发生的位置。此外，当直线运动系统的运行速度发生变化时，异常状态发生的时刻也会产生变化，进而影响监测结果。因此，基于时间域的测量方法不能有效地反映异常状态发生的位置，无法满足直线运动系统监控健康的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于空间域信息的直线运动系统健康监测方法，其目的在于解决，传统基于时间域的测量方法只能获得异常状态发生的时刻，而无法反映异常状态发生的空间位置，导致监测结果不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于空间域信息的直线运动系统健康监测方法，包括：

(1)测量直线运动系统的空间位置信号，以及拖动所述直线运动系统的交流电机的电信号，并将所述空间位置信号与电信号在时间域上一一对应；

(2)将所述直线运动系统的运动行程均匀划分为多个空间间隔，并对属于同一空间间隔的电信号求平均值，将基于时间域的电信号转换到空间域；

(3)由设定数量的多个空间间隔组成局部行程区间，计算所述局部行程区间的局部特征指标，以及整个运动行程的全局特征指标；所述全局特征指标表征整个运动行程中所有空间域电信号变化情况；

(4)判断所述局部特征指标和全局特征指标是否超过对应的设定阈值；若任一指标超过设定阈值，则直线运动系统在对应的空间位置处为异常状态；若否，则直线运动系统的运动行程均为健康状态。

进一步地，步骤(2)具体包括：