[发明专利]数控系统综合性能测试方法与装置

权利要求书

1.一种数控系统综合性能测试方法，其特征在于，包括：

步骤1，控制机械平台按期望加工轨迹运动，测量闭环运动参数数据；

步骤2，对所述数据进行预处理；

步骤3，将预处理后的数据进行性能分析，实现多种性能指标的分析测试，所述性能分析包括单轴动态跟踪性能测试、多轴插补性能测试、微小线段加工性能测试和主轴性能测试；

步骤4，将分析测试结果通过显示终端以数据或者图像的形式进行显示。

2.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述机械平台为5轴机械平台，采用5轴数控系统控制其加工轨迹运动，所述闭环运动参数数据包括振动量、温度、加速度、角速度和各轴位移量。

3.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述预处理包括去噪、放大、转换处理、存储、最大最小值筛选以及分类。

4.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述单轴动态跟踪性能测试包括单轴阶跃特性测试、单轴静态特性测试、单轴正弦特性测试、单轴低速特性与快速运动特性测试，通过数控系统ISO代码生成一个阶跃信号或正弦信号，控制伺服电机按照输入指令进行运动，同时激活数据采集，通过光栅尺采集测量轴的实际位移量，计算出响应时间和超调量，最后通过显示终端给出与理论值曲线对比得出的单轴动态跟踪特性。

5.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述多轴插补性能测试包括多轴插补精度测试和插补段过度特性测试，通过数控系统G代码生成直线指令、圆弧指令和多线段指令，驱动伺服电机进行给进，通过光栅尺采集多轴运动数据并储存，利用采集到的各轴位置和速度数据计算当次测试结果，通用数控系统估值、最大误差值和最大负误差，绘制出动态误差曲线。

6.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述微小线段加工性能测试通过数控系统G代码生成微小线段加工轨迹，CNC控制器控制机械平台运动，通过光栅尺和速度传感器采集位移和角速度信号，计算速度最大误差和位移最大误差，完成微小线段动态加工误差曲线绘制。

7.根据权利要求1所述数控系统综合性能测试方法，其特征在于，所述主轴性能测试通过数控系统发出主轴单元旋转指令，控制主轴电机高速旋转，由主轴伺服驱动器及振动传感器分别采集包括主轴振动、温度、转速和负载率在内的指标，进行去噪和放大，再分析计算出主轴性能指标。

8.一种数控系统综合性能测试装置，其特征在于，包括5轴机械平台(17)，在5轴机械平台(17)上布置有用于获取振动量、温度、加速度、角速度和各轴位移量的传感器单元，所述传感器单元接数据采集单元，数据采集单元进行数据的去噪、放大和转换处理，所述数据采集单元接数据预处理模块，数据预处理模块对数据采集单元的输出数据进行存储，并完成最大最小值筛选、分类的预处理，所述数据预处理模块接综合性能分析模块，综合性能分析模块包括单轴阶跃特性测试模块、单轴静态特性测试模块、单轴正弦特性测试模块、单轴低速特性与快速运动特性测试模块、多轴插补精度测试模块、插补段过度特性测试模块和微小线段加工特性测试模块构成，完成多种综合性能指标的测试，所述综合性能分析模块接显示单元，所述显示单元将分析测试结果以数据或者图像的形式进行显示。

9.根据权利要求8所述数控系统综合性能测试装置，其特征在于，所述5轴机械平台(17)由在3轴立式机械平台上，装上2轴高精度转台组成，搭配5轴伺服驱动系提供(16)，主轴采用高速电主轴结构，其相应的5轴数控系统由CNC控制器、机床操作面板构成，CNC控制器实现对5轴机械平台(17)的联动运动控制。

10.根据权利要求8所述数控系统综合性能测试装置，其特征在于，所述传感器单元包括电主轴上的振动传感器(1)、温度传感器(2)和Z轴加速度传感器(3)，X轨道(6)上的X轴加速度传感器(4)和X轨道直光栅尺(12)，Y轨道(7)上的Y轴加速度传感器(5)和Y轨道直光栅尺(13)，A摆动轴(18)上的摆动轴角速度传感器(8)、A摆动轴加速度传感器(9)和A摆动轴圆光栅尺(15)，C旋转轴(19)上的旋转轴加速度传感器(10)、旋转轴角速度传感器(11)和旋转轴圆光栅尺(14)；所述数据采集单元由工控机、内置AD/DA数据采集卡和5轴编码器数据采集卡构成，包含滤波电路、放大电路和DSP芯片。