[发明专利]一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法

权利要求书

1.一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，同步采集数控机床主轴电流和主轴振动的连续时域信号；

S2，对步骤S1得到的主轴电流信号进行分段傅里叶级数拟合得到电流平滑时域信号；

S3，对步骤S2得到的电流时域信号寻找过零点时刻，计算得到转速曲线；

S4，对步骤S1和S3得到的振动和转速时域信号利用改进的二代卡尔曼滤波阶次跟踪方法重构每一阶次时域信号；

S5，根据步骤3得到的阶次频率成分，进而得到主轴阶次-时间-幅值的三维阶次谱图和阶次-转速-幅值的三维阶次谱图。

2.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S1包括有：

在数控机床主轴上安装三向加速度传感器和霍尔电流传感器；

通过所述传感器采集振动和电流的连续时域信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S2包括有：

将采集到的电流信号每2倍电机极对数个周期分为一组；

对分组后的电流信号采用四阶傅里叶级数拟合，获得平滑电流时域信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S3包括有：

对于步骤S2得到的电流时域信号，寻找电流信号过零点的点，根据采样频率转化为主轴每转经过的时间点；

根据主轴电机极对数得到相邻时间点主轴转过的角度，采用一阶数字微分计算转速；

使用主轴电流周期平均平滑转速，使用数字平均减小误差；

通过三次样条插值得到和振动信号相同点数的主轴转速曲线。

5.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S4包括有：

通过改进的二代卡尔曼滤波阶次跟踪，对振动信号和转速曲线重采样和低通滤波；

每一千点做一次阶次跟踪，重构每一阶次时域信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于数控机床主轴电流信号的阶次分析方法，其特征在于，步骤S5包括有：

设定好阶次分辨率和时间分辨率，每隔固定时间画一次阶次谱图，最后得到主轴阶次-时间-幅值的三维阶次谱图；

设定阶次分辨率和转速分辨率，每隔固定转速画一次阶次谱图，最后得到主轴阶次-转速-幅值三维阶次谱图。