一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统技术方案

本发明专利技术属于数控机床技术领域，公开了一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统，包括：电源模块、指令输入模块、参数初始模块、单片机控制模块、散热模块、温度补偿模块、显示模块、故障检测模块、故障诊断模块、报警模块。本发明专利技术通过温度补偿模块结合形变量对运动量进行补偿生成运动目标值并输出，实现了根据温差形变对运动目标值的自动修改，有利于提高机床加工精度，并降低人工成本；同时本发明专利技术可以对多种数控机床进行故障监测和诊断，且诊断速度快、诊断结果精确合理，从而减少数控机床的故障时间，提高机床加工的运行效率和企业的经济效益，可广泛应用于各种数控加工领域。

A multi sensor based control system for cooling electric cabinet of CNC machine tools

The invention belongs to the technical field of numerical control machine tools, and discloses a control system of heat dissipation electric cabinet based on multi-sensor. It includes power module, instruction input module, initial parameter module, MCU control module, heat dissipation module, temperature compensation module, display module, fault detection module, fault diagnosis module. Block and alarm module. The invention can compensate the movement target value and output by combining the temperature compensation module with the shape variable to generate the moving target value and output, realizing the automatic modification of the moving target value according to the temperature difference deformation. It is beneficial to improve the machining precision of the machine tool and reduce the artificial cost. At the same time, the invention can monitor and diagnose a number of CNC machine tools. It can reduce the failure time of CNC machine tool, improve the operation efficiency of machine tool and the economic benefit of the enterprise, and can be widely used in various fields of numerical control processing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统
本专利技术属于数控机床
，尤其涉及一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统。
技术介绍
数控机床是数字控制机床(Computernumericalcontrolmachinetools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。然而，机床在运转时，传动部件之间存在相对运动，机床丝杆、螺母座、轴承等摩擦热量，从而导致机床部件热膨胀，各运动轴的运动与目标发生偏移，从而造成机床加工误差；同时，数控机床结构复杂、价格昂贵，机床运行过程中常常伴随着各种各样的故障，而且常常故障产生的时候机床是处于无人值守的状态，因此会产生“停机损失”，严重制约了数控机床的有效利用，造成了大量的经济损失。综上所述，现有技术存在的问题是：机床在运转时，传动部件之间存在相对运动，机床丝杆、螺母座、轴承等摩擦热量，从而导致机床部件热膨胀，各运动轴的运动与目标发生偏移，从而造成机床加工误差；同时，数控机床结构复杂、价格昂贵，机床运行过程中常常伴随着各种各样的故障，而且常常故障产生的时候机床是处于无人值守的状态，因此会产生“停机损失”，严重制约了数控机床的有效利用，造成了大量的经济损失。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统。本专利技术是这样实现的，一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统包括：温度传感器模块，与单片机控制模块连接，用于检测机床各传动部件的温度值；所述温度传感器模块的量测模型如下：YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为温度传感器A对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为温度传感器A在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为温度传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；电源模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机进行供电；指令输入模块，与单片机控制模块连接，用于输入单片机控制操作指令；参数初始模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机各个参数进初始化；单片机控制模块，与温度传感器模块、电源模块、指令输入模块、参数初始模块、散热模块、温度补偿模块、显示模块、故障检测模块连接，用于控制调度各个工作模块正常工作；所述单片机控制模块的信噪比估计方法包括以下步骤：步骤一测量信号由N个分量信号以及高斯白噪声混合而成，求测量信号的归一化四阶累积量归一六阶累积量归一八阶累积量等N+1个归一化高阶累积量；步骤二，构建归一化高阶累积量方程组；步骤三，遍历出N个信号的调制类型组合，查表得到各个调制类型信号的归一化高阶累积量，代入方程组中的前N个方程，计算求得各分量信号所占总信号的功率比将结果代入第N+1个方程，筛选出正确的调制类型组合；步骤四，得出正确的调制类型以及各分量信号所占总信号的功率比根据信噪比估计公式估计信噪比；散热模块，与单片机控制模块连接，用于对机床产生的热量进行散热；温度补偿模块，与单片机控制模块连接，用于通过温度传感器监测各传动部件的温度变化，根据各传动部件形变与温度变化的相对关系，计算出机床位移的误差值，然后补偿到数控系统中，对机床温升补偿；显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示机床操作控制信息及温度信息；故障检测模块，与单片机控制模块、故障诊断模块连接，用于当数控机床发生故障时，发送故障特征信息到故障诊断模块；所述故障检测模块时频重叠信号的归一化高阶累积量方程组构建方法包括：接收信号的信号模型表示为：r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ2的平稳高斯白噪声；混合信号的高阶累积量公式如下：两边同时除以混合信号的二阶矩k/2次方：进一步变形为：其中和表示各分量信号功率与总功率的比值和噪声功率与总功率的比值，分别表示为和λv；高斯白噪声的高阶累积量为0，上式表示为：由此，构建归一化高阶累积量方程组：故障诊断模块，与故障检测模块、故障诊断模块连接，用于接收故障特征信息进行诊断，产生诊断结果；报警模块，与故障诊断模块连接，用于对故障设备进行报警，通知工作人员进行及时防护。进一步，所述温度补偿模块包括：温差推算模块、形变计算模块和运动输出模块；温差推算模块，用于通过机床数控系统获得目标运动轴运动状态，并根据目标运动轴运动状态和温差推算模型计算当前温差；形变计算模块，用于根据当前温差获得目标运动轴形变量；运动输出模块，用于获得机床数控系统输出的运动量，并结合形变量对运动量进行补偿生成运动目标值并输出。进一步，所述温差推算模型为：其中，Ti为当前温差，Ti-1为运动轴最近变速时的温差，Vi为运动轴当前运动速度，Vi-1为运动轴最近变速前的运动速度，Δt为当前运动速度下运动时间；当Vi＞Vi-1，G(Vi)＞1；当Vi＜Vi-1，0＜G(Vi)＜1；f(Δt)＝k×Δt，k为计算常数。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过温度补偿模块结合形变量对运动量进行补偿生成运动目标值并输出，实现了根据温差形变对运动目标值的自动修改，有利于提高机床加工精度，并降低人工成本；同时本专利技术可以对多种数控机床进行故障监测和诊断，且诊断速度快、诊断结果精确合理，从而减少数控机床的故障时间，提高机床加工的运行效率和企业的经济效益，可广泛应用于各种数控加工领域。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统结构框图。图中：1、电源模块；2、指令输入模块；3、参数初始模块；4、单片机控制模块；5、散热模块；6、温度补偿模块；7、显示模块；8、故障检测模块；9、故障诊断模块；10、报警模块。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本专利技术的结构作详细的描述。如图1所示，本专利技术提供的基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统包括：电源模块1、指令输入模块2、参数初始模块3、单片机控制模块4、散热模块5、温度补偿模块6、显示模块7、故障检测模块8、故障诊断模块9、报警模块10。电源模块1，与单片机控制模块4连接，用于对单片机进行供电；指令输入模块2，与单片机控制模块4连接，用于输入单片机控制操作指令；参数初始模块3，与单片机控制模块4连接，用于对单片机各个参数进初始化；单片机控制模块4，与电源模块1、指令输入模块2、参数初始模块3、散热模块5、温度补偿模块6、显示模块7、故障检测模块8连接，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统，其特征在于，所述基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统包括：温度传感器模块，与单片机控制模块连接，用于检测机床各传动部件的温度值；所述温度传感器模块的量测模型如下：YA(tk‑1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为温度传感器A对目标在tk‑1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统，其特征在于，所述基于多传感器的数控机床散热电气柜控制系统包括：温度传感器模块，与单片机控制模块连接，用于检测机床各传动部件的温度值；所述温度传感器模块的量测模型如下：YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为温度传感器A对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为温度传感器A在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为温度传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；电源模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机进行供电；指令输入模块，与单片机控制模块连接，用于输入单片机控制操作指令；参数初始模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机各个参数进初始化；单片机控制模块，与温度传感器模块、电源模块、指令输入模块、参数初始模块、散热模块、温度补偿模块、显示模块、故障检测模块连接，用于控制调度各个工作模块正常工作；所述单片机控制模块的信噪比估计方法包括以下步骤：步骤一测量信号由N个分量信号以及高斯白噪声混合而成，求测量信号的归一化四阶累积量归一六阶累积量归一八阶累积量等N+1个归一化高阶累积量；步骤二，构建归一化高阶累积量方程组；步骤三，遍历出N个信号的调制类型组合，查表得到各个调制类型信号的归一化高阶累积量，代入方程组中的前N个方程，计算求得各分量信号所占总信号的功率比将结果代入第N+1个方程，筛选出正确的调制类型组合；步骤四，得出正确的调制类型以及各分量信号所占总信号的功率比根据信噪比估计公式估计信噪比；散热模块，与单片机控制模块连接，用于对机床产生的热量进行散热；温度补偿模块，与单片机控制模块连接，用于通过温度传感器监测各传动部件的温度变化，根据各传动部件形变与温度变化的相对关系，计算出机床位移的误差值，然后补偿到数控系统中，对机床温升补偿；显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示机床操作控制信息及温度信息；故障检测模块，与单片机控制模块、故障诊断模块连接，用于当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建臣，邓小雷，刘晓源，杨坤，沈雨欣，方浩杰，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33