[发明专利]一种自动换刀装置运行状态检测方法

说明书

本发明公开了一种自动换刀装置运行状态检测方法，该方法采用两个激光位移传感器和振动加速度传感器数据采集系统，激光位移传感器通过独立工装安装在卧式加工中心工作台上，振动加速度传感器测头安装至主轴处。通过测量并计算自动换刀装置换刀到位精度，同时采集对应状态下的振动信号，运用集成经验模态分解分解得到多个本征模态分量，提取对应能量熵特征值及时域特征值，通过核主元成分分析法对高维特征数组进行降维处理并整合为特征向量，最后利用支持向量机对刀柄到位精度状态诊断，实现对自动换刀装置运行状态评价。本发明将振动时域特征和能量熵特征进行信息融合，用于换刀装置到位精度的状态诊断，实现对自动换刀装置运行状态的检测。

技术领域

本发明属于数控机床领域，特别涉及一种自动换刀装置运行状态检测方法。

背景技术

刀库及自动换刀装置是数控机床的关键功能部件，主要作用为储存刀具和交换刀具，减少加工过程中非切削时间，提高工作效率。刀库及自动换刀装置自动化程度高、机构运动复杂且与数控机床配套工作，在整个数控机床中属于容易发生故障的功能部件之一，其中刀库的刀柄到位精度以及重复定位精度直接影响着刀库能否成功换刀，故对刀库及自动换刀装置运行状态的监测与诊断有着十分重要的意义。

专利CN201810585317.4公开了一种链式刀库的运动精度测量方法，专利CN201310268157.8公开了一种自动换刀装置综合性能检测方法，专利CN201310057283.9公开了一种测试刀库中刀具翻转定位精度的装置及方法，实现对刀库在选刀后刀套翻转的定位精度测量。目前对刀库刀柄到位精度的检测方法会影响到刀库及自动换刀装置的正常运行，值得指出，上述刀库定位精度的检测方法很难在数控机床正常运行的条件下进行监测，由于刀库及自动换刀装置属于复杂的机电一体化产品，很难寻找到不同性能参数之间的内在联系，现有研究成果对此类问题的研究还不够充分。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种自动换刀装置运行状态的检测方法，特别是提供一种针对链式刀库卧式加工中心主机换刀过程中运行状态的评估方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自动换刀装置运行状态检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，对两个激光位移传感器进行位置标定，同时在不影响自动换刀装置正常工作情况下确定振动加速度数采系统中三轴加速度传感器测头安装位置；

步骤2，对自动换刀装置进行数次换刀操作，根据激光位移传感器采集的数据计算每一次换刀机械手将刀柄插入主轴内部的刀柄到位精度，并对刀柄到位精度进行分类；

步骤3，针对每一次换刀的刀柄到位精度，利用三轴加速度传感器采集对应的振动信号数据，并基于该数据构建刀柄到位精度对应的高维特征数组；

步骤4，基于所述高维特征数组训练支持向量机，利用训练后的支持向量机检测待检测自动换刀装置刀柄到位精度即运行状态。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)通过对刀柄到位精度和振动信号同时测量，通过提取不同到位精度下振动信号的特征值，建立两个关键性能参数的非线性关系，从而反映出自动换刀装置运行状态情况，同时利用核主元成分分析的方法将高维特征数组进行信息融合并降维处理，减小计算量的同时提高后续分类器的准确度；2)本发明在卧式加工中心上搭建了链式刀库主机现场试验台，并通过大量换刀试验得到了不同到位精度等级下的到位精度及其对应状态下的振动信号，为基于振动信号开展到位精度诊断研究提供了有效的现场数据支撑；3)利用激光位移传感器对自动换刀装置的刀柄到位精度进行提取，采用非接触式测量方法，测量精度高。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中自动换刀装置运行状态检测方法流程图。

图2为一个实施例中传感器工装位置图。