[发明专利]一种磨床专用的GIS振动信号连续采集系统及方法

说明书

本发明公开了一种磨床专用的GIS振动信号连续采集系统及方法，涉及数控机床(磨床)动态特性检测领域，该系统包括加速度传感器等，所述加速度传感器安装在磨床砂轮主轴上，用于检测磨床砂轮主轴的加速度信号，加速度传感器通过BNC接头将采集到的信号传输至数据采集卡，数据采集卡将信号放大、调制后通过RS‑485接口传输给机箱控制器进行信号处理、分析，机箱控制器将信号分析结果输出至显示器进行显示。该方法包括设定实验组、设定实验组、采集信号、重复实验、频谱分析和得出砂轮主轴转速。本发明可同时对多组信号进行瀑布图分析，从而更明显的看出设备振动状态的变化趋势，分析结果更加准确客观；用机箱控制器代替传统计算机，可扩展性和稳定性更好。

技术领域

本发明涉及数控机床(磨床)动态特性检测的领域，具体涉及一种磨床专用的GIS振动信号连续采集系统及方法。

背景技术

磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。现有技术中，对于数控机床(磨床)动态特性分析方法较少，没有瀑布图分析，无法对多组实验数据整体进行分析，不易观察信号的变化趋势。此外，振动信号采集系统的可用通道较少，可扩展性较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种磨床专用的GIS振动信号连续采集系统及方法，对磨床砂轮主轴进行阶次分析，做出多转速下振动信号组成的瀑布图，观察得出磨床砂轮主轴系统的旋转阶次与固有频率，并做出对应的阶次切片图，找到较优的转速优化磨削工艺；在车间较恶劣的工作环境中有较好的稳定性并有一定的可扩展性。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种磨床专用的GIS振动信号连续采集系统，包括加速度传感器、BNC接头、数据采集卡、RS-485接口、机箱控制器和显示器，所述加速度传感器安装在磨床砂轮主轴上，用于检测磨床砂轮主轴的加速度信号，加速度传感器通过BNC接头将采集到的信号传输至数据采集卡，数据采集卡将信号放大、调制后通过RS-485接口传输给机箱控制器进行信号处理、分析，机箱控制器将信号分析结果输出至显示器进行显示。

作为优选的技术方案，所述加速度传感器的型号为PCB 356A14。

作为优选的技术方案，所述数据采集卡的型号为NI9234。

作为优选的技术方案，所述机箱控制器的型号为NI cRIO-9035。

作为优选的技术方案，所述机箱控制器与显示器之间通过Mini Display Port接口电连接。

一种磨床专用的GIS振动信号连续采集方法，包括以下步骤：

1)设定实验组：以磨床砂轮主轴的工作转速为中间基准，设定实验转速范围，在设定的转速范围内，按照等转速间隔进行分组，得到若干实验组；

2)安装传感器：将加速度传感器布置在磨床砂轮主轴上，用于检测加速度信号；

3)开始采集信号：开启磨床，从最小转速的实验组开始，将磨床砂轮主轴按照步骤1)中设定的实验组所对应的转速进行空转，等磨床砂轮主轴旋转稳定后，开启振动采集系统，采集加速度信号；

4)重复实验：对于每个实验组对应的转速重复测量三次，保存检测数据，按照转速、次数标记，直到所有实验组对应的转速都采集完成；

5)频谱分析：将每个实验组对应转速下的加速度信号，通过傅里叶变换进行振动信号频谱分析，并将各个独立的频域信号按照转速从小到大进行排列，形成瀑布图；

6)得出砂轮主轴转速：从步骤5)中得到的瀑布图中提取出阶次切片图，观察该阶次切片图得出加速度振幅低谷值，并得到该加速度振幅低谷值对应的磨床砂轮主轴转速。

作为优选的技术方案，步骤1)中设定的实验转速范围以磨床砂轮主轴最高转速的90％为上限，所述转速间隔为50Hz或100Hz。