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本文以数控机床为研究对象顺应了我国制造业发展的需要,在分析了现代数控机床研究现状和发展趋势的基础上,开发了“网络化集成化数控加工远程监控系统”。我国是数控机床的生产和使用大国,同时也是数控机床的进口大国,现代数控技术发展迅速,为了提高生产率、产品质量、降低成本,现代网络化集成化加工越来越受到重视。所以,研究远程监控系统具有迫切的现实意义。
本文以现场总线、数据库、网络技术、信号处理等技术为背景,以数控机床为研究对象,对数控机床的远程故障监控系统进行了深入地研究,将小波分析和小波包技术运用到故障检测中。从而能够较准确地诊断出故障所在。
主要研究成果如下:
(1)系统采用三层的网络拓扑结构,即现场设备管理层、企业局域网层、远程诊断服务层。各层之间都能相互数据交流,利于数控加工过程中的状态监控和DNC操作以及远程故障诊断人员的实现检测。
(2)利用小波包技术对信号进行降噪处理,小波包分析对上层的低频部分和高频部分同时进行分解,具有更加精确的局部分析能力。进行信号预处理有利于故障特征的提取,达到精确诊断的目的。
(3)利用小波变换对信号进行分析,突破了传统的傅立叶变换上的缺少时间信息的弱点,尤其在对高带宽信号的时频分析方面兼顾高频段的时间分辨率和低频率的频率分辨率,以及处理非平稳信号方面进行应用。
(4)本文引入虚拟仪器技术它将传统的由硬件实现的数据分析、处理与显示功能,由强大计算机(软件)来实现。虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用,又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统,进行远程测试、监控与故障诊断。此外,用基于软件体系结构的虚拟仪器代替基于硬件体系结构的传统仪器,还可以大大节约仪器购买和维护费用。
(5)实现LabVIEW与MATLAB混合编程。通过MATLABScriptNode和ActiveX技术,在LabVIEW(8.2)中调用和操作Matlab(7.0),实现了LabVIEW和Matlab的混合编程,充分发挥了LabVIEW图形显示和Matlab强大的计算功能,充分发挥了两者的优势。
(6)功能强大的远程故障诊断平台的实现。将ASP技术、ActiveX技术、数据库技术、VB及MATLAB技术相结合,开发了数控机床远程故障诊断平台,该平台可以数据的数据库浏览、数据的分析和处理(如快速傅立叶变换,功率谱分析,相关分析等),可以文件的上传下载,可以将诊断结果写入诊断报告,以及其他辅助功能。
本文的研究成果是多学科的综合应用,所开发的系统具有良好的准确性和实用性,其开发思想为现场控制网络、企业局域网和互联网设备的远程检测和故障诊断提供了技术基础,具有很大的应用前景。