[发明专利]数控系统综合性能测试方法与装置

说明书

一种数控系统综合性能测试方法与装置，适用于对高端数控系统轨迹控制的动静态性能进行测试分析，主要由5轴机械平台、驱动器单元、传感器单元、数据采集单元、5轴数控系统、数据预处理模块、综合性能分析模块和显示单元等组成，传感器包括光栅尺、振动传感器、加速度传感器等；综合性能分析模块可以测试数控系统的单轴阶跃信号响应特性、单轴静态特性、单轴正弦信号响应特性、单轴低速特性与快速运动特性、多轴插补精度、插补段过度特性和微小线段加工特性等诸多综合性能指标。测试时由数控系统产生期望加工轨迹并控制机械平台运动，由传感器采集闭环运动数据，实时获得综合性能分析结果，克服了传统需依赖切削过程完成数控系统性能测试的缺陷。

技术领域

本发明属于数控技术与运动控制技术领域，涉及到五轴数控系统性能测试仪器的开发，特别涉及一种数控系统综合性能测试方法与装置。

背景技术

目前，高速高精度数控设备已经成为制造业不可或缺的加工设备，也是未来制造技术竞争的制高点。高速数控设备的心脏是数控系统，数控系统直接影响数控机床的精度和静态特性。性能检测和评价是数控系统研究开发过程的必需环节，通过性能检测发现数控系统设计中存在的问题、预测可能会出现的故障，进一步优化了机床的性能。

现阶段对数控系统性能测试主要通过实际切削完成，用加工精度来反映数控系统性能，这种方式以消耗零件材料和刀具为代价的，无疑会增加测试成本，同时测试的时间也较长。国外高档数控设备制造商对数控系统性能参数测试通常是自己研制专门测试仪器并不对外销售；而国内数控系统生产厂商通常采用大量切削实验方法对产品性能进行测试和验证，没有现成的高速数控系统性能测试产品，需要进行非标定制。

因此，迫切需要开发一种具有普适性的数控系统综合性能测试装置，用它定量地测量数控系统的各种动静态性能指标，同时减少高端数控系统的开发周期和成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数控系统综合性能测试方法与装置，通过安装在5轴机械平台上的多种传感器实时地检测闭环运行数据，从而对数控系统综合性能进行分析和评估，避免了传统需依赖实际切削方法来测试数控系统的性能的缺点，大大降低了数控系统的开发成本，本发明还可用来检验和评估新开发的数控系统综合性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种数控系统综合性能测试方法，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。

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。

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。

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。