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一种丝杠副、导轨副性能退化的图示化分析方法

阅读:0发布:2021-01-15

专利汇可以提供一种丝杠副、导轨副性能退化的图示化分析方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 丝杠 副、 导轨 副性能退化的图示化分析方法,它将丝杠副或导轨副测量出的振动 信号 沿丝杠副或导轨副分成若干段,并对各段信号分别进行特征提取,再将提取的特征值与性能完好的新丝杠副或导轨副及故障丝杠副或导轨副进行归一化比较,并将归一化比较的数据以切片性能退化层析图的图示方式直观的显示出丝杠副或导轨副各段的性能退化程度;也可通过对切 片层 析图 内圈 外圈 面积的百分比定量的给出其性能退化程度。从而实现了丝杠副、导轨副性能退化程度在各段的分布情况, 定位 出丝杠副、导轨副发生故障的部位,在使用时可避开该故障部位,以保证 工件 加工 质量 ,同时延长了丝杠副、导轨副的使用寿命,在设计时,可针对易发故障部位采取相应的强化设计措施,以提高其性能及使用寿命。,下面是一种丝杠副、导轨副性能退化的图示化分析方法专利的具体信息内容。

1.一种丝杠副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
a、信号采集:
安装在新丝杠副的丝母上的振动传感器,通过数据采集设备将丝母从丝杠一端运动到另一端过程中,新丝杠副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
将新丝杠副更换为同规格的故障丝杠副,重复以上操作,得到故障丝杠副的振动信号s2;
再将故障丝杠副更换为同规格的待评估丝杠副,再次重复以上操作,得到待评估丝杠副的振动信号s3;
b、信号细分:
将记录的新丝杠副、故障丝杠副、待评估丝杠副的振动信号s1、s2、s3都分成m段,其中,每段为一个或多个导程对应的振动信号;
c、特征提取:
用时域分析和/或频域分析和/或时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个丝杠副振动信号的特征:
新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
待评估丝杠副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
上述的n为从各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数;
d、特征归一化:
取新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
计算待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
e、切片层析图的绘制:
e1、绘制一个正n边形,连接正n边形的中心与n个顶点,正n边形的中心表示归一化特征的最小值0,正n边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正n边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这n个标注点依次连接起来构成封闭的n边形,该封闭n边形与正n边形即构成待评估丝杠副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第1段切片的性能退化程度;
e2、将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估丝杠副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第j段切片的性能退化程度;
e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估丝杠副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估丝杠副各段的性能退化程度。
2.一种导轨副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
a、信号采集:
安装在新导轨副的导轨滑上的振动传感器,通过数据采集设备将导轨滑块从导轨一端运动到另一端过程中,新导轨副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
将新导轨副更换为同规格的故障导轨副,重复以上操作,得到故障的导轨副的振动信号s2;
再将故障导轨副更换为同规格的待评估导轨副,再次重复以上操作,得到待评估导轨副的振动信号s3;
b、信号细分:
将记录的新导轨副、故障导轨副、待评估导轨副的振动信号s1、s2、s3都分成m段,其中,每段为4mm-12cm距离对应的振动信号;
c、特征提取:
用时域分析和/或频域分析和/或时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个导轨副振动信号的特征:
新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
待评估导轨副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
上述的n为从各个导轨副的振动信号中提取的特征的个数;
d、特征归一化:
取新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
计算待评估导轨副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
e、切片层析图的绘制:
e1、绘制一个正n边形,连接正n边形的中心与n个顶点,正n边形的中心表示归一化特征的最小值0,正n边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正n边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这n个标注点依次连接起来构成封闭的n边形,该封闭n边形与正n边形即构成待评估导轨副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估导轨副第1段切片的性能退化程度;
e2、将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估导轨副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估导轨副第j段切片的性能退化程度;
e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估导轨副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估导轨副各段的性能退化程度。

说明书全文

一种丝杠副、导轨副性能退化的图示化分析方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械系统状态监测与故障诊断领域,具体地讲,是一种丝杠副或导轨副性能退化的图示化分析方法。

背景技术

[0002] 随着我国制造业平的提升,数控机床已成为机械加工领域的重要设备,在各种精密、复杂的零件加工中得到了广泛应用。丝杠副、导轨副作为数控机床传动及导向的关键精密组成部件,其性能的好坏直接影响加工工件精度。而丝杠副、导轨副在复杂甚至恶劣的工况条件下运行,磨损导致其性能的不断退化,因此,有必要对丝杠副、导轨副的性能退化程度进行监测与评估,为其维护与保养提供可靠依据。
[0003] 当丝杠副、导轨副的性能退化到一定程度时,即可认为发生了故障,即丝杠副、导轨副使用寿命的结束。丝杠副、导轨副的性能指标较多,综合性能尚无统一明确的评价指标。虽可采用公式计算的方法计算出其概率统计意义上的额定寿命,但并不能定位出丝杠副、导轨副发生故障的部位,从而无法为丝杠副、导轨副的维护保养及设计提供更加详实准确的监测依据,以提高丝杠副、导轨副的性能及使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明的第一个发明目的是提供一种丝杠副性能退化的图示化分析方法,该方法可以用图形的方式形象的表示出丝杠副的性能退化分布情况,从而为丝杠副的维护保养及设计提供更加详实准确的监测依据,以提高丝杠副的性能及使用寿命。
[0005] 本发明为实现第一个发明目的所采用的技术方案是:一种丝杠副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0006] a、信号采集:
[0007] 安装在新丝杠副的丝母上的振动传感器,通过数据采集设备将丝母从丝杠一端运动到另一端过程中,新丝杠副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0008] 将新丝杠副更换为同规格的故障丝杠副,重复以上操作,得到故障丝杠副的振动信号s2;
[0009] 再将故障丝杠副更换为同规格的待评估丝杠副,再次重复以上操作,得到待评估丝杠副的振动信号s3;
[0010] b、信号细分:
[0011] 将记录的新丝杠副、故障丝杠副、待评估丝杠副的振动信号s1、s2、s3都分成m段,其中,每段为一个或多个导程对应的振动信号;
[0012] c、特征提取:
[0013] 用时域分析和/或频域分析和/或时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个丝杠副振动信号的特征:
[0014] 新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0015] 故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0016] 待评估丝杠副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0017] 上述的n为从各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数;
[0018] d、特征归一化:
[0019] 取新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0020] 计算待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0021] e、切片层析图的绘制:
[0022] e1、绘制一个正n边形,连接正n边形的中心与n个顶点,正n边形的中心表示归一化特征的最小值0,正n边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正n边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这n个标注点依次连接起来构成封闭的n边形,该封闭n边形与正n边形即构成待评估丝杠副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第1段切片的性能退化程度;
[0023] e2、将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估丝杠副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第j段切片的性能退化程度;
[0024] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估丝杠副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估丝杠副各段的性能退化程度。
[0025] 本发明的第二个发明目的是提供一种导轨副性能退化的图示化分析方法,该方法可以用图形的方式形象的表示出导轨副的性能退化分布情况,从而为导轨副的维护保养及设计提供更加详实准确的监测依据,以提高导轨副的性能及使用寿命。
[0026] 本发明为实现第二个发明目的所采用的技术方案是:一种导轨副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0027] a、信号采集:
[0028] 安装在新导轨副的导轨滑上的振动传感器,通过数据采集设备将导轨滑块从导轨一端运动到另一端过程中,新导轨副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0029] 将新导轨副更换为同规格的故障导轨副,重复以上操作,得到故障的导轨副的振动信号s2;
[0030] 再将故障导轨副更换为同规格的待评估导轨副,再次重复以上操作,得到待评估导轨副的振动信号s3;
[0031] b、信号细分:
[0032] 将记录的新导轨副、故障导轨副、待评估导轨副的振动信号s1、s2、s3都分成m段,其中,每段为4mm-12cm距离对应的振动信号;
[0033] c、特征提取:
[0034] 用时域分析和/或频域分析和/或时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个导轨副振动信号的特征:
[0035] 新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0036] 故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0037] 待评估导轨副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0038] 上述的n为从各个导轨副的振动信号中提取的特征的个数;
[0039] d、特征归一化:
[0040] 取新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0041] 计算待评估导轨副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0042] e、切片层析图的绘制:
[0043] e1、绘制一个正n边形,连接正n边形的中心与n个顶点,正n边形的中心表示归一化特征的最小值0,正n边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正n边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这n个标注点依次连接起来构成封闭的n边形,该封闭n边形与正n边形即构成待评估导轨副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估导轨副第1段切片的性能退化程度;
[0044] e2、将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估导轨副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭n边形与正n边形的面积的百分比即为待评估导轨副第j段切片的性能退化程度;
[0045] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估导轨副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估导轨副各段的性能退化程度。
[0046] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0047] 一、本发明将测量出的振动信号沿丝杠副和导轨副分成若干段,并对各段信号分别进行特征提取,再将提取的特征值与性能完好的新丝杠副或导轨副及故障丝杠副或导轨副进行归一化比较,并将归一化比较的数据以切片性能退化层析图的图示方式直观的显示出丝杠副或导轨副各段的性能退化程度;也可通过对切片层析图内圈外圈面积的百分比定量的给出其性能退化程度。从而实现了丝杠副、导轨副性能退化程度在各段的分布情况,定位出丝杠副、导轨副发生故障的部位,在使用时可避开该故障部位,以保证工件加工质量,同时延长了丝杠副、导轨副的使用寿命,在设计时,可针对易发故障部位采取相应的强化设计措施,以提高其性能及使用寿命。
[0048] 二、可根据精度需要对振动信号的划分段数及分段距离进行调整,从而以不同的尺度对丝杠副、导轨副进行切片观察,以满足不同观察精度的要求;
[0049] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

附图说明

[0050] 图1是本发明实施例一的切片层析图;

具体实施方式

[0051] 实施例一
[0052] 本例为一种丝杠副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0053] a、信号采集:
[0054] 安装在新丝杠副的丝母上的振动传感器,通过数据采集设备将丝母从丝杠一端运动到另一端过程中,新丝杠副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0055] 将新丝杠副更换为同规格的故障丝杠副,重复以上操作,得到故障丝杠副的振动信号s2;
[0056] 再将故障丝杠副更换为同规格的待评估丝杠副,再次重复以上操作,得到待评估丝杠副的振动信号s3;
[0057] b、信号细分:
[0058] 将记录的新丝杠副、故障丝杠副、待评估丝杠副的振动信号s1、s2、s3都分成m=4段,其中,每段为10个导程对应的振动信号;
[0059] c、特征提取:
[0060] 用时域分析和频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个丝杠副振动信号的特征:
[0061] 新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0062] 故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0063] 待评估丝杠副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0064] 上述的n为从各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数;
[0065] 本例中,对丝杠副振动信号的各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数n=6,其中,通过时域方法提取出的特征有:第1个特征为均方幅值,第2个特征为峰值,第3个特征为峰值指标,第4个特征为裕度指标,通过频域方法提取出的特征有:第5个特征为重心频率,第6个特征为均方频率。
[0066] d、特征归一化:
[0067] 取新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0068] 计算待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0069] e、切片层析图的绘制:
[0070] e1、绘制一个正6边形,连接正6边形的中心与6个顶点,正6边形的中心表示归一化特征的最小值0,正6边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正6边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这6个标注点依次连接起来构成封闭的6边形,该封闭6边形与正6边形即构成待评估丝杠副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭6边形与正6边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第1段切片的性能退化程度;
[0071] e2、将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估丝杠副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭6边形与正6边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第j段切片的性能退化程度;
[0072] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估丝杠副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估丝杠副各段的性能退化程度。
[0073] 图1为本例方法对一待评估丝杠副进行检测后绘出的4段切片层析图,图中的标号为1-6的各个顶点分别为均方幅值特征的最大归一化值、峰值特征的最大归一化值、峰值指标特征的最大归一化值、裕度指标特征的最大归一化值、重心频率特征的最大归一化值、均方频率特征的最大归一化值,该图能够清晰的反映出该丝杠副各段各特征的归一化值,并直观形象的反映出其性能退化程度,第1段的性能退化程度最严重。
[0074] 实施例二
[0075] 本例为一种丝杠副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0076] a、信号采集:
[0077] 安装在新丝杠副的丝母上的振动传感器,通过数据采集设备将丝母从丝杠一端运动到另一端过程中,新丝杠副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0078] 将新丝杠副更换为同规格的故障丝杠副,重复以上操作,得到故障丝杠副的振动信号s2;
[0079] 再将故障丝杠副更换为同规格的待评估丝杠副,再次重复以上操作,得到待评估丝杠副的振动信号s3;
[0080] b、信号细分:
[0081] 将记录的新丝杠副、故障丝杠副、待评估丝杠副的振动信号s1、s2、s3都分成m=50段,其中,每段为1个导程对应的振动信号;
[0082] c、特征提取:
[0083] 用时域分析、频域分析和时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个丝杠副振动信号的特征:
[0084] 新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0085] 故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0086] 待评估丝杠副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估丝杠副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0087] 上述的n为从各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数;
[0088] 本例中,对丝杠副振动信号的各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数n=8,其中,通过时域方法提取出的特征有:第1个特征为峰值指标,第2个特征为裕度指标,通过频域方法提取出的特征有:第3个特征为重心频率,第4个特征为均方频率,通过时频域方法提取出的特征有:第5个特征为小波包能量特征1,第6个特征为小波包能量特征2,第7个特征为小波包能量特征3,第8个特征为小波包能量特征4。
[0089] d、特征归一化:
[0090] 取新丝杠副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障丝杠副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0091] 计算待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0092] e、切片层析图的绘制:
[0093] e1、绘制一个正8边形,连接正8边形的中心与8个顶点,正8边形的中心表示归一化特征的最小值0,正8边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正8边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这8个标注点依次连接起来构成封闭的8边形,该封闭8边形与正8边形即构成待评估丝杠副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭8边形与正8边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第1段切片的性能退化程度;
[0094] e2、将待评估丝杠副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估丝杠副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭8边形与正8边形的面积的百分比即为待评估丝杠副第j段切片的性能退化程度;
[0095] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估丝杠副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估丝杠副各段的性能退化程度。
[0096] 实施例三
[0097] 本例为一种导轨副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0098] a、信号采集:
[0099] 安装在新导轨副的导轨滑块上的振动传感器,通过数据采集设备将导轨滑块从导轨一端运动到另一端过程中,新导轨副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0100] 将新导轨副更换为同规格的故障导轨副,重复以上操作,得到故障的导轨副的振动信号s2;
[0101] 再将故障导轨副更换为同规格的待评估导轨副,再次重复以上操作,得到待评估导轨副的振动信号s3;
[0102] b、信号细分:
[0103] 将记录的新导轨副、故障导轨副、待评估导轨副的振动信号s1、s2、s3都分成5段,其中,每段为10cm距离对应的振动信号;
[0104] c、特征提取:
[0105] 用时域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个导轨副振动信号的特征:
[0106] 新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0107] 故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0108] 待评估导轨副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0109] 上述的n为从各个导轨副的振动信号中提取的特征的个数;
[0110] 本例中,对丝杠副振动信号的各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数n=5,其中,通过时域方法提取出的特征有:第1个特征为峰值指标,第2个特征为脉冲指标,第3个特征为裕度指标,第4个特征为峭度指标,第5个特征为均方幅值。
[0111] d、特征归一化:
[0112] 取新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0113] 计算待评估导轨副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0114] e、切片层析图的绘制:
[0115] e1、绘制一个正5边形,连接正5边形的中心与5个顶点,正5边形的中心表示归一化特征的最小值0,正5边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正5边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这5个标注点依次连接起来构成封闭的5边形,该封闭5边形与正5边形即构成待评估导轨副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭5边形与正5边形的面积的百分比即为待评估导轨副第1段切片的性能退化程度;
[0116] e2、将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估导轨副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭5边形与正5边形的面积的百分比即为待评估导轨副第j段切片的性能退化程度;
[0117] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估导轨副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估导轨副各段的性能退化程度。
[0118] 实施例四
[0119] 本例为一种导轨副性能退化的图示化分析方法,其步骤是:
[0120] a、信号采集:
[0121] 安装在新导轨副的导轨滑块上的振动传感器,通过数据采集设备将导轨滑块从导轨一端运动到另一端过程中,新导轨副的振动信号s1传输给计算机,由计算机实时记录该信号s1;
[0122] 将新导轨副更换为同规格的故障导轨副,重复以上操作,得到故障的导轨副的振动信号s2;
[0123] 再将故障导轨副更换为同规格的待评估导轨副,再次重复以上操作,得到待评估导轨副的振动信号s3;
[0124] b、信号细分:
[0125] 将记录的新导轨副、故障导轨副、待评估导轨副的振动信号s1、s2、s3都分成50段,其中,每段为10mm距离对应的振动信号;
[0126] c、特征提取:
[0127] 用时域分析和时频域分析方法对振动信号s1、s2、s3进行分析,分别提取出三个导轨副振动信号的特征:
[0128] 新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t1jk为新导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0129] 故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t2jk为故障导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0130] 待评估导轨副的特征矩阵T3={t3jk}(j=1,2,…,m;k=1,2,…,n);所述的t3jk为待评估导轨副第j段振动信号中提取出的第k个特征的值;
[0131] 上述的n为从各个导轨副的振动信号中提取的特征的个数;
[0132] 本例中,对丝杠副振动信号的各个丝杠副的振动信号中提取的特征的个数n=10,其中,通过时域方法提取出的特征有:第1个特征为峰值指标,第2个特征为脉冲指标,第3个特征为裕度指标,第4个特征为峭度指标,第5个特征为均方幅值,通过时频域方法提取出的特征有:第6个特征为小波包能量特征1,第7个特征为小波包能量特征2,第8个特征为小波包能量特征3,第9个特征为小波包能量特征4,第10个特征为小波包能量特征
5。
[0133] d、特征归一化:
[0134] 取新导轨副的特征矩阵T1={t1jk}中第k列的最小值作为第k个特征的最小值tmin k,取故障导轨副的特征矩阵T2={t2jk}中第k列的最大值作为第k个特征的最大值tmax k;
[0135] 计算待评估导轨副归一化特征矩阵T3’={t3jk’},其中, 且若计算出的 时,则令
[0136] e、切片层析图的绘制:
[0137] e1、绘制一个正10边形,连接正10边形的中心与10个顶点,正10边形的中心表示归一化特征的最小值0,正10边形的第k个顶点表示第k个归一化特征的最大值1;将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k分别标注在正10边形中心与第k个顶点的连线上,该标注点距离中心的距离等于该归一化特征 的值,将这10个标注点依次连接起来构成封闭的10边形,该封闭10边形与正10边形即构成待评估导轨副第1段切片的性能退化层析图,而该封闭10边形与正10边形的面积的百分比即为待评估导轨副第1段切片的性能退化程度;
[0138] e2、将待评估导轨副归一化特征矩阵T3’中的第1行第k列元素t’31k,替换为第j行第k列元素t’3jk,重复以上操作,即可得到待评估导轨副第j段切片的性能退化层析图,而该封闭10边形与正10边形的面积的百分比即为待评估导轨副第j段切片的性能退化程度;
[0139] e3、不断重复e2步骤的操作,直至得到待评估导轨副所有段的切片层析图;即可在一张总图上同时显示出待评估导轨副各段的性能退化程度。
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