數(shù)控機(jī)床智能化故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、數(shù)控機(jī)床智能化故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)大擁分華胡I產(chǎn)業(yè)，鉉括機(jī)械.航空誼天，片車、樹鮎電等產(chǎn)業(yè)的堆展冷致押機(jī)賦的雄展號(hào)切招笑m*豪控*1床的的腎時(shí)悽眾'IM:散挖果竦、忸臧WftttA'UKK'P-lt中機(jī)植疥統(tǒng)的戰(zhàn)備審髙達(dá)57%主農(nóng)毘生部位為主宿.理杠副、特軌副.潤(rùn)滑液壓棗址趾凰丸動(dòng)乘竦國爺控機(jī)床炭生故障將當(dāng)人的轉(zhuǎn)攬，會(huì)壇戌巨北的理矯摑矣因哉戀編片展時(shí)盤檔散押訊瞅悅械部件故障巾曲逵騎的硏將機(jī)械闡柞戰(zhàn)腎詵尿的換火戎>刊肚小割盜亠【除智能故障憶斷的實(shí)質(zhì)艮對(duì)機(jī)械潘ft忑行狀態(tài)進(jìn)打丈時(shí)監(jiān)測(cè)通過分折機(jī)械川;ri：運(yùn)行狀畜的相撿悟a和辻據(jù)“提毗對(duì)機(jī)械戰(zhàn)科峨射的樂列特證抽，M廿佃

2、庫列池鼻|押啊矯、乂抽向機(jī).MMflifr.*腿媒集球書方眩皿詐特征恒與部件戰(zhàn)綽ZIW的復(fù)趙映射共系連立符售部件實(shí)際性能的戰(zhàn)障診斷數(shù)學(xué)模書，堅(jiān)于址障洙斷欖星對(duì)不貝工況下部件的動(dòng)奮壽佈進(jìn)抒俺測(cè)：b授出蠶控機(jī)床戰(zhàn)用證業(yè)Ei£地誌機(jī)訊黎貝fl帝的除斷嶽愎和人:肉眼著*孑血音暮方祛堆抒療查，許多故腎難咲解決兇覽個(gè)課題的完底對(duì)豐目甦控機(jī)嵐智慶化故障診斷與預(yù)示理逢、釁芳豪國甦擔(dān)機(jī)廉應(yīng)川水平*降託制譴雀康41芳產(chǎn)品量凰國際競(jìng)爭(zhēng)力育著亜童的（V戰(zhàn)用析恒如利利用竹蛾黯彎卷件設(shè)蕃槌戢川散悴機(jī)帳齊亍嘉統(tǒng)那件所包儈的也桔數(shù)獣信息、譜盲僧息帆及蒂號(hào)惜息在內(nèi)的各種信息和知泡弋喪帕閥的故礙彥斷理論和庁法.址弋建控

3、別味這檸工祭系統(tǒng)UH十過故3樓斷的兀EL也是數(shù)押機(jī)-K故的慮晰怙術(shù)的堆展旳#w.it杭障誰新果址卜戊用P時(shí)散押機(jī)廉性退化的M>«JNr實(shí)測(cè)細(xì)*1廉幽細(xì)仲:建甘執(zhí)、主軸軸欣.兇輪縉的奇倚預(yù)測(cè)(1)(2)(6)1絲杠制壽命預(yù)測(cè)實(shí)例對(duì)實(shí)際的數(shù)控機(jī)床來講只有絲杠轉(zhuǎn)速和負(fù)枝力是變皺.也是妙響絲杠命的關(guān)鍵因素絲杠的額定壽命八以轉(zhuǎn)速計(jì))如式仃)所示E:L=()Jx10ef.Fa式中:G為里本額定幼負(fù)荷N：F.為軸向負(fù)商N(yùn)：兀為負(fù)商系數(shù)*式考虔了實(shí)際軸向負(fù)背及軸承支搏剛度的m響.折舁成彷命時(shí)間,人(以小時(shí)計(jì))計(jì)羿公式為,LLx/a60xN2x60x“x/式中:N為住杠實(shí)際轉(zhuǎn)速，r/min;“為

4、【作臺(tái)毎分鐘的往返系數(shù)次/min):/為滾珠絲杠的導(dǎo)程.mm；/.為行程長(zhǎng)哎，mm式(2)將絲杠的實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間考股在內(nèi)轉(zhuǎn)速的變化將影響好命的變化由于撮動(dòng)倍號(hào)對(duì)大多數(shù)機(jī)械故障都很放感.故障會(huì)引起撮動(dòng)倍號(hào)轉(zhuǎn)征的改變可以利用從撮動(dòng)倍號(hào)中所捉収的特征參數(shù)進(jìn)行即琮進(jìn)血進(jìn)行性能預(yù)測(cè)研究還發(fā)現(xiàn)性能退化引起的溫庾變化也墜現(xiàn)一定的規(guī)律能夠間搖劌斷母件的健康狀態(tài)因此本文建立的絲杠性能退化在線預(yù)測(cè)系統(tǒng)以安裝報(bào)動(dòng)傳感器為主使用整度傳感器為輔的方法來監(jiān)測(cè)絲杠性能隨不同加匚條件變化的規(guī)律.具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1ffli刪姑構(gòu)2曜于貝葉斯動(dòng)態(tài)模型的性能預(yù)測(cè)2.1貝葉斯動(dòng)態(tài)模型本文所使用的貝葉斯幼態(tài)模住理論主整足針對(duì)絲杠6命的

5、預(yù)測(cè)能很好地満足性能退化的長(zhǎng)期性特點(diǎn).假定觀測(cè)值與狀態(tài)夢(mèng)數(shù)都為正態(tài)隨機(jī)變?cè)噭t貝葉斯動(dòng)態(tài)模型可以衣示為：觀測(cè)方程：yt=e,+v,(vt-A'Co.v,)(3)RlP£足“XI常向址仇為“X丨狀態(tài)向tt.V,為觀測(cè)廳程(-tft)F,為觀測(cè)噪聲兒為庁差常址)狀態(tài)方程:0,=GL+U),(«,-jVOH；)(4)其中G址”x“的常就矩陣3,足”xI動(dòng)態(tài)噪聲巴冬“x”階方差陣(3)初始先臉倍息：(OoIDJNmo.(：ol(5)對(duì)丁每時(shí)?？諏?duì)應(yīng)個(gè)四元素組(F.G.V.IF),=(F.G,.V,W,.K中化為已知的”x階動(dòng)態(tài)冋歸矩陣G為已知的“X”階狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；和匚分別為

6、互相獨(dú)立的rxr階和nx/i階現(xiàn)測(cè)誤繪以及狀態(tài)誤繪變址由式(3)(5可導(dǎo)出觀測(cè)(fly,lAK態(tài)多敵G的關(guān)系:<y,I0.)-A».Vf|WI0-)"(；：0一児對(duì)任&時(shí)刻的佶息引入貝葉斯動(dòng)態(tài)模塑都SJ進(jìn)行更新,其越本遞推過程町以用圖2結(jié)構(gòu)框圖表示W(wǎng)2通推口沅框圖2.2性能退化槌型的建立及筋命預(yù)測(cè)絲杠的性能退化過榨氏期而乂奴雜可以通過性能退化軌跡來農(nóng)現(xiàn)瞇想述龍動(dòng)態(tài)W葉斯模熨來預(yù)測(cè)魴構(gòu)性能的退化必歩定義介適的性能指標(biāo)確,的先驗(yàn)信息井對(duì)檢臉信息進(jìn)行適肖處理以適應(yīng)模型的咚求嬰想實(shí)現(xiàn)線杠的剰余存向的預(yù)測(cè)需翌采集柑應(yīng)的性能追化數(shù)據(jù).其選取愎劃為使測(cè)址II.變化趨勢(shì)明顯對(duì)

7、r實(shí)驗(yàn)的絲杠每天以正常的I況條件運(yùn)轉(zhuǎn)每半個(gè)月進(jìn)仃枕數(shù)據(jù)采臬，設(shè)第次測(cè)豪的退化董為©作為網(wǎng)絡(luò)的H標(biāo)輸出郴應(yīng)的傳感器測(cè)得數(shù)據(jù)為通過小波探升變換麻得到時(shí)域和頻域的待征值根據(jù)對(duì)終杠與命的影響因素進(jìn)行分析，決定選均方樞值、標(biāo)準(zhǔn)殺、聞度岡子和橋度系數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入.這樣就仃”紐數(shù)據(jù)用丁網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與檢臉本次實(shí)驗(yàn)將采集斜到的數(shù)據(jù)分為兩組-組用來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)組用來驗(yàn)證預(yù)測(cè)效果.把用做訓(xùn)練數(shù)據(jù)的-組通過調(diào)用MATLAB中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I典箱確數(shù)來址行訓(xùn)練珅想輸Hi為對(duì)應(yīng)的性能退化M：的現(xiàn)測(cè)值.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到所設(shè)B!的箝度要求時(shí)即可停止訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)能舎擬介振幼城與a命z間的復(fù)雜的II線件映像關(guān)疾需嬰進(jìn)行駒證檢幣把未經(jīng)過訓(xùn)

8、練的組數(shù)撫輸入到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢鯊如網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果亦即實(shí)56命與期琥命的謀殺在允許的范國內(nèi)則訓(xùn)練出來的網(wǎng)絡(luò)是成功的對(duì)丁毎個(gè)訓(xùn)練好的RBF網(wǎng)絡(luò)將H-輸入樣木進(jìn)行內(nèi)插將馮到性能遲化曲線2.3RBF在萬命預(yù)測(cè)中的應(yīng)用分別在絲杠的軸承唯和螺碌厘上安裝加速度傳妙器連續(xù)采集倍號(hào)由提升小波變換得到的特征值如均方根值、標(biāo)準(zhǔn)差'靖度因子和裕度系數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，對(duì)應(yīng)的絲杠性能退化的觀測(cè)值作為期坐輸出由此構(gòu)建KBE（向基函數(shù)）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，敬布常數(shù)莎響網(wǎng)絡(luò)的性能椅度如果槍向乩鞘數(shù)的故布常數(shù)選擇不勺公適成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)屮神紗兀ClII11少或過褻，在韻數(shù)逼近的過程中仝造成過適性和不適性這時(shí)需翌調(diào)幣散布常數(shù)的位來得到想翌的網(wǎng)

9、絡(luò)輸出f/i度利用第組實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本,第:組實(shí)驗(yàn)敷據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的外椎測(cè)試樣本為了選取介適的散布常敎分別設(shè)其值為0.I0.20.5.經(jīng)過輸出的結(jié)果（如圖3）可以#出當(dāng)啊（散布常數(shù)）=0.1的時(shí)候謀差值*小網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本的逼近能力最強(qiáng)所以此處選取的敵布常數(shù)按佳值為0.I的退化宦一個(gè)長(zhǎng)期的過程，樣本數(shù)據(jù)比較缺乏但由預(yù)測(cè)圖町以厶岀網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)效果還是比較好的.設(shè)紋杠的性能退化閩值為D可以得到仿箕的性能退化軌跡.再利用外推方法即可利用毎個(gè)時(shí)段的絲林持征敎據(jù)得劉此時(shí)絲杠達(dá)到或超過閾值D的時(shí)間點(diǎn)圧得劍毎個(gè)測(cè)臉點(diǎn)絲杠的對(duì)命即剰余壽命.其結(jié)果如圖5所斥（假設(shè)新絲杠裝I:機(jī)床時(shí)的剩余存命為1）4Ji7.2

10、BHU/XlO'h9.6ortMffi0909ffi4他測(cè)絡(luò)處與實(shí)切輸出的對(duì)比圖5向余與緒何測(cè)曲線3界面顯示利用C+為主嚶開發(fā)語；i.ViMialS<u<lio2005為程序開發(fā)平臺(tái)釆用桐架MFC.圖6、圖7為X向絲杠性能詛化評(píng)佔(zhàn)報(bào)告單擊功能菜單中的選項(xiàng)即獲得絲杠劇、導(dǎo)軌制、主軸軸承、齒輪箱和整機(jī)的性能也化佶況.主要包括當(dāng)前加【方吐、當(dāng)前壽命信息點(diǎn)擊打印報(bào)告可:PDF性能退化評(píng)佔(zhàn)報(bào)吿4結(jié)語隨右科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代1業(yè)的E速發(fā)展機(jī)電設(shè)笛日趙大型化、集成化和智能化系統(tǒng)的我余程度不斷提圖6件徒退化界面圖7丹杠好金顯示高機(jī)電系統(tǒng)故障診斷和預(yù)測(cè)對(duì)r保障設(shè)5安全和系統(tǒng)正常運(yùn)行盤義武人本文從所

11、選定的數(shù)控機(jī)床的實(shí)際1.況出發(fā)述立基貝葉斷的性能預(yù)測(cè)功態(tài)模型對(duì)機(jī)械部件絲杠進(jìn)行4預(yù)測(cè)并通過軟件界面顯示出來該方法兵占比牧好的預(yù)測(cè)效果參考文獻(xiàn)1t制仁芳均SSttftHl故的誨新研只現(xiàn)狀與未耒汕廉DJ.UM.1M«.25(2>4«5(k&老力(?萬許ifltn.*J人IWfiim«<T(rAMJItt*M血它2010.45(5):6K569l(3】盧4匕捽仇爪員廃使用僚修M.*«：HM!«tfttttt-200l.w“HUi4S£科褂占竽.機(jī)緘故的厲斷中的觀代力出MJt#Ut«(IPMBWIL-2009舅文

12、專故術(shù)逢技術(shù)亦人衛(wèi)為爐布料訛錚中的塚用D氏漢：慮漢Hit大學(xué)2«>1.5 ColLmj8RA.XlrtiiAfiKaJlauh<hne»t*n<l<txi<latii«iniyorin*M.>rwluck;aihIIIaIUI/jibIu<iAHdatcdrrr>»IfcjtAU(lraSj«i>».1977.6 個(gè)卩W切側(cè)仇床毎權(quán)化婁員金CB/T17587.5200灣鼻Hi仃謝毛5皿分軸向訳宣靜吸薊和功掙娥口及怛用“命儀.北京：中”算權(quán)岀4社20«W*懷"澤竽

13、P!葉斯ffiAfi用研允Wil*MIFjilJ.ZOM120171174.MJt?向從備政押斛網(wǎng)絡(luò)的諂數(shù)對(duì)近U大眾N技.20091?>:18-19.第一作者:龍璽宇.女.19«K年生碩七主姿研究方向?yàn)殁衲芑O(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷.編軻譚弘穎)(nHW：2013-0934>Xif4iifJ4O3O7名訶解釋動(dòng)fit偵物體任運(yùn)動(dòng)過程0受劉絃動(dòng)開境第UI第彩響下所受的tttt.第盤力金功wn的條什卜用作用金黒點(diǎn)上冷定力向的假想力代件作用金機(jī)構(gòu)上的歩些力和力妙則讖轂忠力e這些力和力他的等盤力擾動(dòng)力妙作用在機(jī)構(gòu)版峨LWilWftft的外力他它將便機(jī)徇航加產(chǎn)生受迫施動(dòng).等效力爐布功來郴等的*什卜用fUfJK構(gòu)ft匕的鍛范力爐代件"用在機(jī)構(gòu)匕的力和力力卻E這陀力和力竝的等效力矩fl«儀在弊動(dòng)力或騾動(dòng)力更作用廠由于冷搏便機(jī)構(gòu)不徒產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的規(guī)錄.輕拯用叔絕對(duì)撓性"長(zhǎng)復(fù)下曼噴I可惣略卜計(jì)的線肚H個(gè)甌點(diǎn)點(diǎn)至力作用卜金鉆壟平血內(nèi)作周期運(yùn)動(dòng)滅說為軌等盤構(gòu)fl機(jī)構(gòu)動(dòng)力初用式用與機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件運(yùn)動(dòng)狀念制冋的骰想構(gòu)件的動(dòng)力學(xué)力理式*代咨闔設(shè)假想構(gòu)件flf為機(jī)構(gòu)的鴿農(nóng)構(gòu)什IRttUttl/HWI定住構(gòu)!T上的空杯釉尿技它EI個(gè)對(duì)稱他片英元倉E3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣磺和3個(gè)慣性枳的員1養(yǎng)效轉(zhuǎn)動(dòng)慣在動(dòng)健相符的