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《中南大学》 2007年
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数控机床故障信号分析与特征提取

罗永顺  
【摘要】: 数控机床在现代化生产中起着重要的作用。若发生故障或安全事故,一方面会由于数控机床故障维修周期长而造成停产;另一方面,由于数控机床各种配件价格昂贵使维修费用增加,这两方面将给企业造成巨大的损失。数控机床自带数控系统中的自诊断功能可以完成简单的对与系统相连部件的故障诊断,但是故障出现率最高的机械部分的故障检测和预报还是盲点。因此,对高级数控机床进行在线监测,完成早期的故障诊断和在线预报,把故障消灭在萌芽状态,可大大降低故障发生的机率。 本文提出了数控机床的故障诊断与预报系统的设计思路,初步设计了系统的结构,确定了系统的主要功能;重点分析了数控机床机械部分故障的产生原因,得到的分析结论是机械部分故障主要是由齿轮和轴承的故障引起的;根据齿轮和轴承由于缺陷造成冲击振动的特点,建立了齿轮和轴承的运动学模型;使用Kalman滤波算法滤除齿轮和轴承故障振动信号中由于不同轴、偏心等制造安装误差引起的振动信号;应用Laplace小波相关滤波法提取齿轮和轴承的故障参数,如故障频率、阻尼比等,并为两种算法作了仿真实验验证。最后通过采集数控机床主轴的振动信号,并对采集下来的振动信号使用Kalman和Laplace小波滤波的方法,完成对振动信号的滤波及故障特征的提取。实验证明,两种算法对故障信号的提取是有效的。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG659

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 朱传敏;周润青;陈明;李营垒;;故障树与案例推理在数控机床故障诊断专家系统中的应用研究[J];制造业自动化;2011年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 吴希曦;高档数控机床关键部件故障智能诊断技术研究[D];西南交通大学;2011年
2 武伟;数控机床远程监测与故障诊断系统的研究与应用[D];山东科技大学;2011年
3 房文伟;钢管自动倒棱系统的研究与开发[D];浙江大学;2008年
4 张玉玲;数控铣床伺服系统故障诊断与预报的研究[D];长春工业大学;2012年
5 张磊;数控机床故障监测与诊断系统的研究[D];山东大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆爽,曲守平,张晓辉;小波分析在轴承故障诊断中的应用[J];长春大学学报;2000年06期
2 王平,廖明夫;提高滚动轴承故障包络检测效果的两种方法[J];轴承;2003年10期
3 何正嘉,訾艳阳;Laplace小波及其工程应用[J];工程数学学报;2001年S1期
4 张开涛,陈云,闫如忠,曹守启,黄凯,韩彦岭;基于Web的远程故障服务系统及其关键技术研究[J];计算机工程;2003年10期
5 申永军,杨绍普,刘献栋;齿轮故障诊断中的信号处理技术研究与展望[J];机械传动;2004年03期
6 田兴银,李斌;基于Internet的数控设备远程监测和故障诊断系统研究[J];计算机与现代化;2002年04期
7 张朝晖,袁建美,蒋洪明;用于动态测试的信号分析方法[J];石油大学学报(自然科学版);2002年02期
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10 吴晓波,赵武锋,陈志强;一种轴承故障检测的新方法[J];仪器仪表学报;2005年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 崔宝珍;基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法研究与应用[D];中北大学;2005年
2 姜小荧;基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2005年
3 张莹;数控机床机械故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李祥阳;严洁;;往复机构混沌振动响应特征辩识[J];四川有色金属;2010年02期
2 李永华;李思明;;弱连体结构地震反应分析[J];四川建筑科学研究;2010年01期
3 吴泽玉;王东炜;王复明;白新理;;雷达塔频率控制和地震反应分析[J];四川建筑科学研究;2011年04期
4 李永华;朱芊;文明;;竖向多点激励下输电塔线体系导(地)线及绝缘子动力响应分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
5 蔡宗福;;基于PC机并行口的驱动电路设计与实现[J];安徽职业技术学院学报;2011年04期
6 唐怀忠;盛宏玉;;层间隔震结构的随机振动响应分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
7 冷惠文,王德亮;连轧机组减速机异常振动的故障诊断[J];鞍山钢铁学院学报;2000年01期
8 路君勇;魏冰阳;;CK518数控立式车床进给系统的优化设计分析[J];安阳工学院学报;2009年04期
9 江洋;石永久;王元清;张勇;;大跨门式钢管桁架结构多点输入地震响应分析[J];北京交通大学学报;2009年04期
10 王松;刘明光;石双双;杨罡;;基于卡尔曼滤波和神经网络的PMSM参数辨识[J];北京交通大学学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈勇;桂卫华;阳春华;王随平;谢永芳;;深海采矿移动机器人控制的关键技术[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 钱苏翔;焦卫东;胡红生;;某海洋油气平台压缩机振动信号的时频分析与故障诊断[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 ;A New Aethod for the Fault Diagnosis of the Train Wheelset Based on Characteristic Spectrum Analysis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 王杰令;易克初;田斌;刘祖军;;一种鲁棒的自适应调零天线接收算法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 刘俊宏;谷德峰;赖育网;易东云;;单通道测量条件下的DORIS实时定轨方法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 杨霖;张永学;;增广无迹卡尔曼滤波在定位解算中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
9 许竞;姜波;;摄像机运动下特征点追踪方法研究[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
10 王向红;王海涛;;空间信号处理中的信息融合技术研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
3 覃霖;基于FPGA的自适应FIR滤波器的实现[D];中国工程物理研究院;2009年
4 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
5 张海社;智能天线算法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
7 王春华;基于盲源分离的肺音信号提取研究[D];山东科技大学;2010年
8 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
9 韩冬振;远程诊断中心的设计与实现[D];郑州大学;2010年
10 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张杰;;传感器网络信息采集技术研究[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年10期
2 肖金壮;王洪瑞;;一种实用的数控系统中编码器故障诊断方法[J];传感技术学报;2007年02期
3 翁桂荣,叶萍;基于RBF的传感器在线故障诊断和信号恢复[J];传感器技术;2003年10期
4 Dookie KIM;Dong Hyawn KIM;Seongkyu CHANG;Gil Lim YOON;;An Advanced Probabilistic Neural Network for the Design of Breakwater Armor Blocks[J];China Ocean Engineering;2007年04期
5 罗永顺;李玉忠;;Kalman滤波在数控机床轴承故障信号处理中的应用[J];轴承;2007年08期
6 韩磊;程礼;苗学问;;基于小波分析的航空发动机轴承故障诊断[J];轴承;2008年10期
7 丁祝寿;动态数据交换DDE的实现原理及实例[J];电脑学习;2002年04期
8 方胜;基于扩展卡尔曼滤波器的感应电机转子断条故障检测[J];电力系统及其自动化学报;2004年02期
9 翟永杰,王东风,韩璞;基于多类支持向量机的汽轮发电机组故障诊断[J];动力工程;2003年05期
10 周立求;倒棱机的自动控制与调速系统[J];电气传动自动化;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 刘洪刚;液体火箭发动机智能故障诊断理论与策略研究[D];国防科学技术大学;2002年
2 范昕炜;支持向量机算法的研究及其应用[D];浙江大学;2003年
3 胡劲松;面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D];浙江大学;2003年
4 李增芳;基于人工智能和虚拟仪器技术的发动机故障诊断专家系统研究[D];浙江大学;2004年
5 宋刚;基于网络的数控机床远程协作诊断系统研究[D];上海交通大学;2003年
6 李盘靖;远程协同故障诊断关键技术及其应用研究[D];西北工业大学;2006年
7 黄崇珍;基于复杂系统的供应链需求流管理研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石万祥;港口门座起重机故障分析及振动监测技术应用研究[D];武汉理工大学;2002年
2 徐玉姝;数控机床主轴箱故障诊断的研究及应用[D];大连理工大学;2005年
3 张莹;数控机床机械故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2005年
4 吴欣;基于改进贝叶斯网络方法的电力系统故障诊断研究[D];浙江大学;2005年
5 陈卫;基于支持向量机的说话人识别系统研究[D];华北电力大学(河北);2005年
6 姜翠萍;支持向量机模型和算法研究[D];大连理工大学;2006年
7 李伟民;基于Internet的数控机床远程故障诊断系统研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 金明冬;制造执行系统MES中数据采集与传送的研究应用[D];上海交通大学;2007年
9 汪礼珺;电厂中先进故障诊断方法研究[D];华北电力大学(北京);2007年
10 魏于凡;支持向量机在智能故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 黄登红;;数控车床主轴自动换档控制及常见故障实例分析[J];工具技术;2012年06期
2 赵小霞;苑津莎;刘磊;祖文超;;基于CBR与RBR变压器检修策略专家系统设计[J];电子科技;2012年07期
3 冯俊萍;刘海妹;;数控机床换刀机构模糊故障树分析与诊断[J];科学技术与工程;2012年28期
4 陈怀木;贾银山;穆友胜;;卫星远程监视及实时故障诊断研究与应用[J];信息技术;2012年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 余小巧;全自动钢管端面铣头机自动送料机构的优化设计[D];天津理工大学;2011年
2 陈亮;倒棱机机构的创新性设计[D];天津理工大学;2012年
3 刘庆杰;数控机床加工精度评估技术研究[D];西南交通大学;2012年
4 何爱;液压与泵送系统监控、故障诊断及健康分析[D];中南大学;2012年
5 徐朝林;基于西门子802Dsl控制系统的数控车床的改造[D];大连交通大学;2012年
6 臧福海;高速自动倒角机研制[D];合肥工业大学;2012年
7 王磊;智能倒角机控制系统的研究与开发[D];合肥工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯占民,吴亚林,范茂军;微型三轴振动传感器关键技术研究[J];传感器技术;2000年02期
2 刘春浩,马纯;球轴承径向振动频谱的计算机模拟[J];轴承;1997年05期
3 丁晓群,林钟云;神经网络应用于电力变压器故障诊断[J];电力系统自动化;1996年02期
4 张朝晖,黄惟一;振动波形的分形判别及特征提取[J];东南大学学报;1999年04期
5 金昊,柯冬香;如何实现计算机数据采集系统的信号调理[J];电子技术应用;1998年11期
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7 李华,史忠科;修正D-S证据组合方法及其在目标识别中的应用[J];飞行力学;2002年01期
8 李建平,张万萍,陈廷槐,徐问之;小波分析的一些有前景的应用领域[J];重庆大学学报(自然科学版);1999年01期
9 仇国芳,李怀祖;模糊性偏序关系上的信息融合[J];工程数学学报;2002年01期
10 潘宏侠,姚竹亭;齿轮传动系统状态检测与故障诊断[J];华北工学院学报;2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周荃;陈娟;陶曼丽;;谈数控机床的故障诊断[J];职大学报;2008年04期
2 李学光;张树仁;;“数控机床故障诊断技术”课程建设意义及授课方法的探讨[J];长春理工大学学报(社会科学版);2011年08期
3 赵中敏;;数控机床故障诊断技术的发展和关键诊断技术[J];中国设备工程;2007年06期
4 贾育秦;张志刚;翟大鹏;;基于故障树的数控机床故障诊断系统研究[J];太原科技大学学报;2009年05期
5 徐成莺,郇极;基于IE浏览器的数控机床故障诊断技术和系统[J];机械工程师;2001年04期
6 邓晓云;数控机床的状态维修[J];中国设备工程;2005年04期
7 李新华;;谈谈数控机床修理技术的发展[J];科技创新导报;2008年36期
8 蒋国生;;数控机床机械故障诊断[J];机床与液压;2006年02期
9 张群;;数控机床故障诊断初步研究[J];湖南农机;2010年11期
10 田辉鹏;郭庆伟;;基于LabVIEW的数据管理在数控机床故障诊断系统中的应用[J];广西质量监督导报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘震;;力士乐IndraMotion MTX数控机床的高性能处理器[A];高档数控机床与制造工艺创新论坛论文集[C];2009年
2 张建生;张钢;汪希平;;数控机床中进给系统的位置记忆研究[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
3 辛红敏;张建国;颉潭成;南翔;;基于HUNUC系统的数控机床维护技术[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
4 徐根元;;数控机床的润滑工作[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
5 杨霞;刘鹏;;数控机床多轴联动伺服控制系统的设计[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年
6 刘又午;章青;赵小松;张志飞;;先进制造技术的重要课题[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
7 王秋成;袁巨龙;;竞争优势创建技术在数控机床新产品开发中的应用[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
8 苏春;;数控机床快速化设计的使能技术与途径[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
9 伏德贵;廖正菊;旷生平;;数控机床自动螺距误差补偿[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
10 ;前言[A];高档数控机床与制造工艺创新论坛论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 韩金池;中国数控机床产业尚属幼稚 亟待政策引导[N];中国工业报;2005年
2 本报记者  李培森;数控机床要先行 “十一五”规划力挺国产[N];中国工业报;2006年
3 吕强;沈阳机床 增幅估算是否保守[N];中国证券报;2007年
4 王小波;我国数控机床核心技术九成靠进口[N];中国质量报;2006年
5 原国锋;数控机床曙光初现[N];人民日报;2007年
6 王超;齐重数控:自主创新改写风电设备依赖进口历史[N];机电商报;2008年
7 胡启林;华东数控:龙门数控机床利润增长符合预期[N];中国工业报;2008年
8 中国机床工具工业协会行业部;中国数控机床上海大比拼[N];中国工业报;2004年
9 胡启林;云南玉溪万台数控机床生产项目签约[N];中国工业报;2009年
10 本报记者 刘伶玲;光洋科技:自主创新引领发展[N];中国知识产权报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许彬彬;基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析[D];吉林大学;2011年
2 陈炳锟;数控机床可靠性试验设计及评估方法研究[D];吉林大学;2011年
3 郝庆波;数控机床可靠性及维修性的模糊综合分配与预计[D];吉林大学;2012年
4 张士雄;数控机床用高性能交流伺服驱动控制技术研究[D];华南理工大学;2010年
5 魏领会;数控机床可用性耦合建模及影响度分析[D];吉林大学;2011年
6 葛红玉;数控机床装配可靠性建模及控制技术研究[D];重庆大学;2011年
7 胡韶华;现代数控机床多源能耗特性研究[D];重庆大学;2012年
8 杨迎泽;重载组合列车同步制动系统故障诊断技术与应用研究[D];中南大学;2010年
9 潘超;数控机床直线电驱进给系统控制技术及动态特性研究[D];江苏大学;2011年
10 李孟麟;融合叶尖定时信号的旋转机械转子故障诊断技术研究[D];天津大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗永顺;数控机床故障信号分析与特征提取[D];中南大学;2007年
2 吴坚;基于CLIPS的数控机床故障诊断专家系统[D];广西大学;2008年
3 崖少云;基于DSP的数控机床振动测试故障诊断关键技术的研究[D];合肥工业大学;2005年
4 翟大鹏;基于故障树的数控机床故障诊断系统研究[D];太原科技大学;2008年
5 洪伟;远程故障诊断与服务系统关键技术的研究[D];重庆大学;2005年
6 聂彩丽;数控机床网络化机械故障诊断系统的研究[D];河北农业大学;2008年
7 张驰;数控机床典型故障分析与诊断系统设计[D];青岛理工大学;2010年
8 楚东晓;智能化思想导入ICAID系统的途径及实现过程与方法[D];湖南大学;2004年
9 刘玉美;基于集成考试系统的数控教学平台的研究与开发[D];天津大学;2005年
10 袁春杰;直流伺服驱动型数控车床的升级改造[D];天津大学;2005年
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