数控机床智能化故障诊断系统软件设计

1、数控机床智能化故障诊断系统软件设计大擁分華胡I产业，铉括机械.航空誼天，片车、樹鮎电等产业的堆展冷致押机賦的雄展號切招笑m*豪控*1床的的肾时悽眾'IM:散挖果竦、忸臧WftttA'UKK'P-lt中机植疥统的战備审髙达57%主農毘生部位为主宿.理杠副、特轨副.润滑液压棗址趾凰丸动乘竦国爺控机床炭生故障将當人的轉攬，会壇戌巨北的理矫掴矣因哉恋编片展时盘档散押讯瞅悅械部件故障巾曲逵騎的硏将机械阐柞战肾诜尿的换火戎>刊肚小割盜亠【除智能故障憶斷的实质艮对机械潘ft忑行状态进打丈时监测通过分折机械川;ri：运行状畜的相捡悟a和辻据“提毗对机械战科峨射的乐列特证抽，M廿佃

2、库列池鼻|押啊矫、乂抽向机.MMflifr.*腿媒集球書方眩皿诈特征恒与部件战綽ZIW的复趙映射共系連立符售部件实际性能的战障诊断数学模书，坚于址障洙断榄星对不貝工况下部件的动奋寿佈进抒俺测：b授出蠶控机床战用證业Ei£地誌机讯黎貝fl帝的除断嶽愎和人:肉眼着*孑血音暮方祛堆抒療查，许多故肾难咲解决凶览个课題的完底对丰目甦控机嵐智慶化故障诊断与预示理逢、釁芳豪国甦担机廉应川水平*降託制谴雀康41芳产品量凰国际竞争力育着亜童的（V战用析恒如利利用竹蛾黯彎卷件设蕃槌戢川散悴机帐齐亍嘉统那件所包儈的也桔数獣信息、谱盲僧息帆及蒂号惜息在内的各种信息和知泡弋喪帕阀的故碍彥断理论和庁法.址弋建控

3、別味这柠工祭系統UH十过故3樓断的兀EL也是数押机-K故的虑晰怙术的堆展旳#w.it杭障谁新果址卜戊用P时散押机廉性退化的M>«JNr实测细*1廉幽细仲:建甘執、主轴轴欣.凶轮縉的奇倚预测(1)(2)(6)1丝杠制寿命预测实例对实际的数控机床来讲只有丝杠转速和负枝力是变皱.也是妙响丝杠命的关键因素丝杠的额定寿命八以转速计)如式仃)所示E:L=()Jx10ef.Fa式中:G为里本额定幼负荷N：F.为轴向负商N：兀为负商系数*式考虔了实际轴向负背及轴承支搏刚度的m响.折舁成彷命时间,人(以小时计)计羿公式为,LLx/a60xN2x60x“x/式中:N为住杠实际转速，r/min;“为

4、【作台毎分钟的往返系数次/min):/为滚珠丝杠的导程.mm；/.为行程长哎，mm式(2)将丝杠的实际运动时间考股在内转速的变化将影响好命的变化由于撮动倍号对大多数机械故障都很放感.故障会引起撮动倍号转征的改变可以利用从撮动倍号中所捉収的特征参数进行即琮进血进行性能预测研究还发现性能退化引起的温庾变化也坠现一定的规律能够间搖刿断母件的健康状态因此本文建立的丝杠性能退化在线预测系统以安裝报动传感器为主使用整度传感器为辅的方法来监测丝杠性能随不同加匚条件变化的规律.具体的系统结构见图1ffli刪姑构2曜于贝叶斯动态模型的性能预测2.1贝叶斯动态模型本文所使用的贝叶斯幼态模住理论主整足针对丝杠6命的

5、预测能很好地満足性能退化的长期性特点.假定观测值与状态梦数都为正态随机变试則贝叶斯动态模型可以衣示为：观测方程：yt=e,+v,(vt-A'Co.v,)(3)RlP£足“XI常向址仇为“X丨状态向tt.V,为观测厅程(-tft)F,为观测噪声儿为庁差常址)状态方程:0,=GL+U),(«,-jVOH；)(4)其中G址”x“的常就矩阵3,足”xI动态噪声巴冬“x”阶方差阵(3)初始先脸倍息：(OoIDJNmo.(：ol(5)对丁每时模空对应个四元素組(F.G.V.IF),=(F.G,.V,W,.K中化为已知的”x阶动态冋归矩阵G为已知的“X”阶状态转移矩阵；和匚分别为

6、互相独立的rxr阶和nx/i阶现测误绘以及状态误绘变址由式(3)(5可导出观测(fly,lAK态多敌G的关系:<y,I0.)-A».Vf|WI0-)"(；：0一児对任&时刻的佶息引入贝叶斯动态模塑都SJ进行更新,其越本递推过程町以用图2结构框图表示W2通推口沅框图2.2性能退化槌型的建立及筋命预测丝杠的性能退化过榨氏期而乂奴杂可以通过性能退化轨迹來农现瞇想述龙动态W叶斯模熨来预测鲂构性能的退化必歩定义介适的性能指标确,的先验信息井对检脸信息进行适肖处理以适应模型的咚求婴想实现线杠的剰余存向的预测需翌采集柑应的性能追化数据.其选取愎划为使测址II.变化趋势明显对

7、r实验的丝杠每天以正常的I况条件运转每半个月进仃枕数据采臬，设第次测豪的退化董为©作为网络的H标输出郴应的传感器测得数据为通过小波探升变换麻得到时域和频域的待征值根据对终杠与命的影响因素进行分析，决定选均方枢值、标准杀、闻度冈子和桥度系数作为网络的输入.这样就仃”纽数据用丁网络的训练与检脸本次实验将采集斜到的数据分为两组-组用來训练网络组用来验证预测效果.把用做训练数据的-组通过调用MATLAB中的神经网络I典箱确数來址行训练珅想输Hi为对应的性能退化M：的现测值.当网络达到所设B!的箝度要求时即可停止训练网络能舎拟介振幼城与a命z间的复杂的II线件映像关疾需婴进行驹证检幣把未经过训

8、练的组数撫输入到网络进行检鲨如网络的输出结果亦即实56命与期琥命的谋杀在允许的范国内則训练出來的网络是成功的对丁毎个训练好的RBF网络将H-输入样木进行内插将冯到性能迟化曲线2.3RBF在万命预测中的应用分别在丝杠的轴承唯和螺碌厘上安装加速度传妙器连续采集倍号由提升小波变换得到的特征值如均方根值、标准差'靖度因子和裕度系数作为网络的输入，对应的丝杠性能退化的观测值作为期坐输出由此构建KBE（向基函数）神经网络，敬布常数莎响网络的性能椅度如果枪向乩鞘数的故布常数选择不勺公适成网络设计屮神紗兀ClII11少或过褻，在韵数逼近的过程中仝造成过适性和不适性这时需翌调幣散布常数的位來得到想翌的网

9、络输出f/i度利用第组实验统计数据作为网络的训练样本,第:组实验敷据作为网络的外椎测试样本为了选取介适的散布常敎分别设其值为0.I0.20.5.经过输出的结果（如图3）可以#出当啊（散布常数）=0.1的时候谋差值*小网络对样本的逼近能力最強所以此处选取的敵布常数按佳值为0.I的退化宦一个长期的过程，样本数据比较缺乏但由预测图町以厶岀网络的预测效果还是比较好的.设纹杠的性能退化闽值为D可以得到仿箕的性能退化轨迹.再利用外推方法即可利用毎个时段的丝林持征敎据得刘此时丝杠达到或超过阈值D的时间点圧得剑毎个测脸点丝杠的对命即剰余寿命.其结果如图5所斥（假设新丝杠装I:机床时的剩余存命为1）4Ji7.2

10、BHU/XlO'h9.6ortMffi0909ffi4他测络处与实切输出的对比图5向余与绪何测曲线3界面显示利用C+为主嘤开发语；i.ViMialS<u<lio2005为程序开发平台釆用桐架MFC.图6、图7为X向丝杠性能诅化评佔报告单击功能菜单中的选项即获得丝杠剧、导轨制、主轴轴承、齿轮箱和整机的性能也化佶况.主要包括当前加【方吐、当前寿命信息点击打印报告可:PDF性能退化评佔报吿4结语随右科学技术和现代1业的E速发展机电设笛日趙大型化、集成化和智能化系统的我余程度不断提图6件徒退化界面图7丹杠好金显示高机电系统故障诊断和预测对r保障设5安全和系统正常运行盘义武人本文从所

11、选定的数控机床的实际1.况出发述立基贝叶斷的性能预测功态模型对机械部件丝杠进行4预测并通过软件界面显示出来该方法兵占比牧好的预测效果参考文献1t制仁芳均SSttftHl故的诲新研只現状与未耒汕廉DJ.UM.1M«.25(2>4«5(k&老力(?万许ifltn.*J人IWfiim«<T(rAMJItt*M血它2010.45(5):6K569l(3】卢4匕捽仇爪员廃使用僚修M.*«：HM!«tfttttt-200l.w“HUi4S£科褂占竽.机緘故的厲斷中的观代力出MJt#Ut«(IPMBWIL-2009舅文

12、專故術逢技术亦人卫為炉布料讹铮中的塚用D氏汉：虑汉Hit大学2«>1.5 ColLmj8RA.XlrtiiAfiKaJlauh<hne»t*n<l<txi<latii«iniyorin*M.>rwluck;aihIIIaIUI/jibIu<iAHdatcdrrr>»IfcjtAU(lraSj«i>».1977.6 个卩W切側仇床毎權化娄员金CB/T17587.5200灣鼻Hi仃謝毛5皿分軸向訳宣静吸蓟和功挣娥口及怛用“命仪.北京：中”算權岀4社20«W*怀"澤竽

13、P!叶斯ffiAfi用研允Wil*MIFjilJ.ZOM120171174.MJt?向从備政押斛网络的谄数对近U大众N技.20091?>:18-19.第一作者:龙玺宇.女.19«K年生硕七主姿研究方向为怦能化监测技术与故障诊断.編轲谭弘颖)(nHW：2013-0934>Xif4iifJ4O3O7名诃解释动fit侦物体任运动过程0受刘絃动开境第UI第彩响下所受的tttt.第盘力金功wn的条什卜用作用金黒点上冷定力向的假想力代件作用金机构上的歩些力和力妙则谶毂忠力e这些力和力他的等盘力扰动力妙作用在机构版峨LWilWftft的外力他它将便机徇航加产生受迫施动.等效力炉布功来郴等的*什卜用fUfJK构ft匕的锻范力炉代件"用在机构匕的力和力力却E这陀力和力竝的等效力矩fl«仪在弊动力或骡动力更作用厂由于冷搏便机构不徒产生运动的规录.輕拯用叔绝对挠性"长復下曼喷I可惣略卜计的线肚H个瓯点点至力作用卜金钻垄平血内作周期运动滅说为軌等盘构fl机构动力初用式用与机构中某构件运动状念制冋的骰想构件的动力学力理式*代咨阖设假想构件flf为机构的鸽农构什IRttUttl/HWI定住构!T上的空杯釉尿技它EI个对称他片英元倉E3个转动惯磺和3个惯性枳的员1养效转动慣在动健相符的