CN101377664B - 一种传动机构的状态监测方法及系统 - Google Patents

一种传动机构的状态监测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种传动机构的状态监测方法，包括：利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；根据所述状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。此外，本发明还公开了一种传动机构的状态监测系统，包括：状态监测曲线生成模块，用于利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；状态分析模块，用于根据所述状态监测曲线生成模块得到的所述状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。本发明提供的技术方案，不仅节省了状态监测所需的成本，并且无需额外的安装空间，消除了因安装传感器带来的安全隐患。

Description

一种传动机构的状态监测方法及系统
技术领域
本发明涉及机械维护领域，尤其涉及一种传动机构的状态监测方法及系统。
背景技术
传动机构是数控机床等加工机械中的一个重要部件，尤其是其中的进给系统，包括滚珠丝杠、导轨、轴承、联结器以及驱动电机等，将直接影响机床等的加工精度。其中出现任何问题，例如磨损、间隙、装配错误等，均可导致不合格的产品以及意料之外的机械损坏，甚至对机床造成灾难性的损害，从而引起不必要的额外支出，因此在数控机床中监测传动机构的状态是一项非常重要的工作。
现有技术中，对于机床等加工机械中的传动机构，通常的监测方法主要是依靠外加传感器的测量来实现，如震动传感器、超声传感器、温度传感器以及油品分析传感器等测量的信号，但这些监测方法需要增加额外的传感器支出以及安装传感器的空间。其中，传感器的安装还有可能导致对机床等结构的损害。
可见，现有技术中的状态监测方法，不仅增加额外的成本而且还可能存在安全隐患。
发明内容
本发明一方面提供了一种传动机构的状态监测方法，另一方面提供了一种传动机构的状态监测系统，以便节约成本。
本发明提供的传动机构的状态监测方法，包括：
利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；
根据所述状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。
其中，所述根据状态监测曲线，确定传动机构的当前状态为：将所述状态监测曲线与预先生成的正常状态下的状态监测曲线进行比较，确定传动机构的当前状态。
其中，所述状态监测曲线为：反向间隙分布曲线。
则所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线为：
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量；
将在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息之差，作为所述直接位置信息对应的函数取值；
利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
或者，所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线为：
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；
将在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上，分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息之差，作为所述间接位置信息对应的函数取值；
利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
其中，所述传动机构的当前状态包括：传动机构啮合部分的磨损、腐蚀、剥落状态，和/或连接副松动状态。
其中，所述状态监测曲线为：传递函数曲线。
则所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成传递函数曲线为：
预先确定直接位置信息和间接位置信息的传递函数；
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量，或者将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；
利用所有自变量及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线。
较佳地，该方法进一步包括：利用信号处理方法从所述状态监测曲线中分离出传动机构的特征曲线；
根据所述传动机构的特征曲线，执行所述确定传动机构的当前状态的操作。
其中，所述信号处理方法包括：统计分析法、时间序列分析法、快速傅立叶变换法、小波分析法或经验模式分解法。
其中，所述传动机构的当前状态包括：传动机构的制造误差状态、装配状态、磨损、腐蚀、剥落状态中的任意一个或任意组合。
本发明提供的传动机构的状态监测系统，包括：
状态监测曲线生成模块，用于利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；
状态分析模块，用于根据所述状态监测曲线生成模块得到的所述状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。
其中，所述状态监测曲线生成模块包括：
直接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息；
间接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上针对各直接位置信息分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息；
反向间隙计算模块，用于计算所述与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息的差值，得到该直接位置信息对应的反向间隙值；
反向间隙曲线生成模块，用于根据所有直接位置信息及其对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所述反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
或者，所述状态监测曲线生成模块包括：
间接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息；
直接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上针对各间接位置信息分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息；
反向间隙计算模块，用于计算所述与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息的差值，得到该间接位置信息对应的反向间隙值；
反向间隙曲线生成模块，用于根据所有间接位置信息及其对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所述反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
或者，所述状态监测曲线生成模块包括：
直接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息；
间接位置信息记录模块，用于记录在传动机构运动过程中依次测定的与所述直接位置信息对应的间接位置信息；
传递函数值计算模块，用于按照预先确定的直接位置信息和间接位置信息的传递函数，分别计算与各直接位置信息或间接位置信息对应的传递函数取值；
传递函数曲线生成模块，用于根据所有直接位置信息及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线，或者根据所有间接位置信息及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线，将所述传递函数曲线作为传动机构的状态监测曲线。
较佳地，所述状态监测曲线生成模块和所述状态分析模块之间，进一步包括：特征曲线提取模块，用于从所述状态监测曲线中分离出传动机构的特征曲线；
状态分析模块进一步根据所述特征曲线提取模块得到的所述传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。
从上述方案可以看出，本发明中通过利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成状态监测曲线，根据所生成的状态监测曲线，确定传动机构的当前状态，而无需使用传感器，因此节省了状态监测所需的成本，并且无需额外的安装空间，消除了因安装传感器带来的安全隐患。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1为本发明实施例中传动机构的状态监测方法的示例性流程图；
图2为本发明实施例中一种反向间隙分布曲线的生成方法的示意图；
图3(a)为本发明实施例中传动机构正常状态下的反向间隙分布曲线图；
图3(b)为图3(a)中所示传动机构连接副松动状态下的反向间隙分布曲线图；
图3(c)为图3(a)中所示传动机构局部磨损时的反向间隙分布曲线图；
图4(a)为本发明实施例中制造误差较大的传动机构的传递函数曲线图；
图4(b)为本发明实施例中制造误差较小的传动机构的传递函数曲线图；
图5(a)为本发明实施例中正常装配下的传动机构的传递函数曲线图；
图5(b)为从图5(a)所示传递函数曲线中分离出的传动机构的特征曲线图；
图6(a)为图5(a)所示传动机构偏心装配下的传动机构的传递函数曲线图；
图6(b)为从图6(a)所示传递函数曲线中分离出的传动机构的特征曲线图；
图7为本发明实施例中传动机构的状态监测系统的示例性结构图；
图8为图7所示系统中状态监测曲线生成模块的一种内部结构图；
图9为图7所示系统中状态监测曲线生成模块的另一种内部结构图；
图10为图7所示系统中状态监测曲线生成模块的又一种内部结构图。
具体实施方式
本发明实施例中，在没有额外的传感器的情况下，利用数控机床中的位置测量系统测得的传动机构的位置信息进行监测。因为在数控机床等加工机械中，通常配置有直接测量系统(DMS)和间接测量系统(IMS)。其中，IMS通常安装在传动链的开始位置，例如用于记录驱动电机的转动位置信息；DMS通常安装在传动链的结束位置，例如用于记录工作台的实际运动位置信息。
事实上，这两种测量系统测得的位置信息中包含有传动机构的很多状态信息，因此，若将直接测量系统测得的位置信息称为直接位置信息，将间接测量系统测得的位置信息称为间接位置信息，则可利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成状态监测曲线，之后根据所生成的状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例中传动机构的状态监测方法的示例性流程图。如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤101，利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成状态监测曲线。
本步骤的具体实现方式可有多种，下面仅列举其中两种：
第一种：反向间隙分布曲线法。
本方法中，考虑到在传动机构中，针对同一点在正反两个不同运动方向上所测得的位置信息通常不同，即存在反向间隙，且不同点(例如工作台运动过程中的不同位置)所对应的反向间隙值可能不同，例如，当传动机构出现局部磨损时，对应该局部磨损位置测定的反向间隙可能比较大；又如，当传动机构传动丝杠螺母与工作台之间的连接松动时，所测得的反向间隙值也会相应的增大等，因此，本步骤中可以利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成反向间隙分布曲线，将所生成的反向间隙分布曲线作为状态监测曲线。
具体实现时，生成反向间隙分布曲线的方法可以是：将直接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量；将间接测量系统在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上，分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息之差，作为该直接位置信息对应的函数取值；利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
或者，生成反向间隙分布曲线的方法也可以是：将间接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；将直接测量系统在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上，分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息之差，作为该间接位置信息对应的函数取值；利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
如图2所示，图2中示出了一种反向间隙分布曲线的生成方法示意图。图2中将DMS测得的直接位置信息作为标尺，并预先在该标尺上设定一系列的参考点，如图2中的Rk，k＝1，2，3，......，n。当工作台在正反两个相反方向移动时，对应所设定的DMS参考点Rk，当DMS测量到达所设定的参考点Rk时，IMS测得此时的间接位置信息，图2中的Ip，k表示工作台向图2中的右侧(→)运动时IMS测得的间接位置信息位置，Im，k表示工作台向图2中的左侧(←)运动时IMS测得的间接位置信息位置。对应同一个DMS参考点Rk测得的Ip，k和Im，k的差，即为对应该DMS参考点Rk的反向间隙值，如图2中的反向间隙1，反向间隙2，......，反向间隙n。
之后，可将DMS参考点Rk作为横坐标，将对应DMS参考点Rk的反向间隙值作为纵坐标，生成反向间隙分布曲线。即相当于将DMS参考点Rk作为自变量，将对应DMS参考点Rk的反向间隙值作为对应自变量的函数取值，利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
第二种：传递函数曲线法。
本方法中，考虑到直接位置信息和间接位置信息之间存在一定的对应关系(例如传动机构中驱动电机的转动最终转换为工作台的移动)，因此本实施例中，可预先确定直接位置信息和间接位置信息之间的传递函数，则本步骤中，利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成传递函数曲线，将所生成的传递函数曲线作为状态监测曲线。
具体实现时，可预先确定直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息的传递函数；将直接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量，或者将间接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；利用所有自变量及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线。
其中，传递函数可以根据需要或经验进行设定，如可将直接测量系统测得的直接位置信息与间接测量系统测得的间接位置信息之差，或二者之比，或二者的加权计算等设置为直接位置信息和间接位置信息之间的传递函数。
绘制传递函数曲线时，可将直接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为标尺，或将间接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为标尺，并预先在该标尺上设定一系列的参考点，当工作台在某个方向上匀速移动时，对应所设定的参考点，依次计算对应该参考点的传递函数值，之后可将参考点作为横坐标，将对应参考点的传递函数值作为纵坐标，生成传递函数曲线。即相当于将参考点作为自变量，将对应参考点的传递函数值作为对应自变量的函数取值，利用所有自变量及其对应的函数取值生成传递函数曲线。
此外，当传动机构发生某种异常情况时，会引起反向间隙曲线或传递函数曲线的某些信号分量发生显著变化，如在某个频段产生异常响应。通过信号处理方法，可以将这些与传动机构异常状态相关的信号分量从反向间隙曲线或传递函数曲线的提取出来，形成特征曲线。通过监测特征曲线的变化，判断传动机构是否发生异常状态。因此，进一步地，上述两种方法中还可以利用信号处理方法从反向间隙曲线或传递函数曲线中分离出传动机构的特征曲线，根据所得到的传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。其中，信号处理方法有很多，如可以为统计分析法或时间序列分析法或快速傅立叶变换法或小波分析法或经验模式分解法等。
步骤102，根据所生成的状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。
本步骤中，对于状态监测曲线为反向间隙分布曲线的情况，在确定传动机构的当前状态时，可检查传动机构的磨损、腐蚀、剥落状态，和/或连接副松动状态等。
例如：图3(a)至图3(c)分别示出了同一个传动机构的三个反向间隙分布曲线的示意图。图3(a)至图3(c)中，均以DMS位置(即DMS测得的直接位置信息)为横坐标，以对应各DMS位置点的反向间隙值为纵坐标。
其中，图3(a)为该传动机构正常状态下的反向间隙分布曲线图；图3(b)为该传动机构滚珠丝杠螺母和工作台之间的连接副松动状态下的反向间隙分布曲线图；图3(c)为该传动机构局部磨损时的反向间隙分布曲线图。
通过比较图3(a)和图3(b)可知，图3(b)中的反向间隙值总体上都比图3(a)中的反向间隙值要大。其中，图3(a)中的反向间隙的平均值约为0.0015mm，而图3(b)中的反向间隙的平均值约为0.063mm，可见反向间隙平均值提高了很多，也即此时传动机构的连接副松动。因此这种情况下，可根据反向间隙分布曲线检测传动机构的连接副是否松动。
通过比较3(a)和图3(c)可知，图3(c)中的反向间隙分布曲线出现了局部异常波动，且该部分的反向间隙值突然增大，而图3(a)中的反向间隙分布曲线波动比较平缓，即3(c)中传动机构出现局部磨损。因此这种情况下，可根据反向间隙分布曲线检测传动机构是否出现局部磨损。
当所得到的反向间隙分布曲线既出现了图3(b)中所示的情况，又出现了图3(c)中所示的情况，则此时传动机构既有局部磨损又出现连接副松动。因此这种情况下，可根据反向间隙分布曲线，检测传动机构是否出现局部磨损及连接副松动等情况。
此外，对于状态监测曲线为传递函数曲线的情况，则可检查传动机构的当前状态信息，如制造误差状态、装配状态、磨损、腐蚀、剥落状态等中的任意一个或任意组合等。
例如：图4(a)和图4(b)分别示出了两个传动机构的两个传递函数曲线的示意图。图4(a)和图4(b)中，均以DMS位置(即DMS测得的直接位置信息)为横坐标，以对应各DMS位置点的DMS位置和IMS位置的差值(传递函数)为纵坐标。
其中，图4(a)为制造误差较大的传动机构的传递函数曲线图；图4(b)为制造误差较小的传动机构的传递函数曲线图。
通过比较图4(a)和图4(b)可知，图4(a)中的传递函数曲线波动幅度总体上都比图4(b)中的传递函数曲线波动幅度要大，其中，图4(a)中的传递函数曲线波动幅度约为3.7μm，而图4(b)中的传递函数曲线波动幅度约为2.0μm，可见图4(a)比图4(b)的传递函数曲线波动幅度提高了很多，即此时传动机构的制造误差较大。因此这种情况下，可根据传递函数曲线检测传动机构的制造误差是否合乎要求。
此外，图5(a)和图6(a)分别示出了同一个传动机构的两个传递函数曲线的示意图。图5(a)和图6(a)中，均以DMS位置(即DMS测得的直接位置信息)为横坐标，以对应各DMS位置点的DMS位置和IMS位置的差值(传递函数)为纵坐标。
其中，图5(a)为正常装配下的传动机构的传递函数曲线图；图6(a)为偏心装配下的传动机构的传递函数曲线图。
通过比较图5(a)和图6(a)可知，图6(a)中的传递函数波动程度总体上比图5(a)中的传递函数的波动程度要大，为了进一步详细判断，可进一步利用小波分析等信号处理方法分别从图5(a)和图6(a)所示传递函数曲线中分离出传动机构的特征曲线，如图5(b)和图6(b)所示，其中，图5(b)为从图5(a)所示传递函数曲线中分离出的传动机构的特征曲线；图6(b)为从图6(a)所示传递函数曲线中分离出的传动机构的特征曲线。
通过比较图5(b)和图6(b)可知，图6(b)中的传动机构特征曲线的波动程度明显比图5(b)中的传动机构特征曲线的波动程度大的多，即此时为偏心装配。因此这种情况下，可根据传递函数曲线或从中分离出的传动机构的特征曲线，检测传动机构的装配情况是否合乎要求。
此外，若传递函数曲线或从中分离出的传动机构的特征曲线出现局部异常波动，则还可以根据传递函数曲线或从中分离出的传动机构的特征曲线，检测传动机构的局部磨损状态等。
当上述任意两种或三种情况同时出现时，可根据情况对相应的故障情况进行检测。
此外，除了上述列举的一些故障状态外，还可以根据状态监测曲线，检测传动机构的其它当前状态，此处不再一一赘述。
图7为本发明实施例一中传动机构的状态监测系统的示例性结构图。如图7所示，该系统包括：状态监测曲线生成模块701和状态分析模块702。
其中，状态监测曲线生成模块701用于利用直接测量系统测得的直接位置信息和间接测量系统测得的间接位置信息，生成状态监测曲线。
状态分析模块702用于根据所述状态监测曲线生成模块得到的所述状态监测曲线，确定传动机构的当前状态。
具体实现时，状态监测曲线生成模块701可有多种具体实现形式。下面仅列举其中几种对状态监测曲线生成模块701的具体实现进行详细说明。
对应于图1所示步骤101中描述的第一种方法，本系统中的状态监测曲线生成模块701可如图8中的实线部分所示，具体包括：直接位置信息记录模块801、间接位置信息记录模块802、反向间隙计算模块803和反向间隙曲线生成模块804。
其中，直接位置信息记录模块801用于记录直接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息。
间接位置信息记录模块802用于记录间接测量系统在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上，针对各不同分布点的直接位置信息分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息。
反向间隙计算模块803用于计算间接位置信息记录模块802记录的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息的差值，得到该直接位置信息对应的反向间隙值。
反向间隙曲线生成模块804用于根据直接位置信息记录模块801记录的所有直接位置信息及反向间隙计算模块803计算的与直接位置信息对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所生成的反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
进一步地，可如虚线部分所示，状态监测曲线生成模块701和状态分析模块702之间还可以进一步包括：特征曲线提取模块805，用于从反向间隙曲线生成模块804所生成的反向间隙曲线中分离出传动机构的特征曲线。则状态分析模块702进一步根据特征曲线提取模块805得到的所述传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。
或者本系统中的状态监测曲线生成模块701可如图9中的实线部分所示，具体包括：间接位置信息记录模块901、直接位置信息记录模块902、反向间隙计算模块903和反向间隙曲线生成模块904。
其中，间接位置信息记录模块901用于记录间接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息。
直接位置信息记录模块902用于记录直接测量系统在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上，针对各不同分布点的间接位置信息分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息。
反向间隙计算模块903用于计算直接位置信息记录模块902记录的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息的差值，得到该间接位置信息对应的反向间隙值。
反向间隙曲线生成模块904用于根据间接位置信息记录模块901记录的所有间接位置信息及反向间隙计算模块903计算的与间接位置信息对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所生成的反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
进一步地，可如虚线部分所示，状态监测曲线生成模块701和状态分析模块702之间还可以进一步包括：特征曲线提取模块905，用于从反向间隙曲线生成模块904所生成的反向间隙曲线中分离出传动机构的特征曲线。则状态分析模块702进一步根据特征曲线提取模块905得到的所述传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。
对应于图1所示步骤101中描述的第二种方法，本系统中的状态监测曲线生成模块701可如图10中的实线部分所示，具体包括：直接位置信息记录模块1001、间接位置信息记录模块1002、传递函数值计算模块1003和传递函数曲线生成模块1004。
其中，直接位置信息记录模块1001用于记录直接测量系统在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息。
间接位置信息记录模块1002用于记录间接测量系统在传动机构运动过程中依次测定的与各不同分布点的直接位置信息对应的间接位置信息。
传递函数值计算模块1003用于按照预先确定的直接位置信息和间接位置信息的传递函数，分别计算与上述各直接位置信息或间接位置信息对应的传递函数取值。
传递函数曲线生成模块1004用于根据直接位置信息记录模块1001记录的所有直接位置信息及传递函数值计算模块1003计算的与直接位置信息对应的传递函数取值，生成传递函数曲线，或者根据间接位置信息记录模块1002记录的所有间接位置信息及传递函数值计算模块1003计算的与间接位置信息对应的传递函数取值，生成传递函数曲线，将所生成的传递函数曲线作为传动机构的状态监测曲线。
此外，可如虚线部分所示，图10中的状态监测曲线生成模块701和状态分析模块702之间还可以进一步包括：特征曲线提取模块1005，用于从传递函数曲线生成模块1004所生成的传递函数曲线中分离出传动机构的特征曲线。则状态分析模块702进一步根据特征曲线提取模块1005得到的所述传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。
上述系统中各模块的具体操作过程均可与图1所示方法流程中的相应步骤一致，此处不再一一赘述。
通过以上各实施例，可知本发明中的技术方案具有如下优点：
本发明中，利用传动机构整个传动轴上的各状态监测点(各反向间隙值或各传递函数值等)构成的状态监测曲线来确定传动机构的当前状态，使得该曲线具有单个状态监测点所不能体现出来的特征，从而可以利用这些特征来确定传动机构的当前状态，无需传统监测方法中的传感器，节约了状态监测所需的成本，并且无需额外的安装空间，消除了因安装传感器带来的安全隐患。
具体实现时，可利用反向间隙曲线和传递函数曲线等状态监测曲线来实现，其中，反向间隙曲线可体现出传动机构的整个传动轴上不同部位的故障情况，如磨损、腐蚀、剥落等，或者传动机构整体的故障情况，如连接副松动等；传递函数曲线可体现出传动机构在不同方式下的故障情况等，如偏心安装，制作误差等，并且反向间隙曲线及其特征曲线，以及传递函数曲线的特征曲线等不会受到温度等环境因素的影响，因此应用可靠。
另外，本发明中的技术方案由于可体现出传动机构的整个传动轴上不同部位的故障情况，而传统监测方法却无法监测传动机构的整个传动轴上不同部位的故障情况，因此本发明中的技术方案可以监测传统监测方法无法监测到的故障，如磨损程度监测等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种传动机构的状态监测方法，其特征在于，该方法包括：
利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；
将所述状态监测曲线与预先生成的正常状态下的状态监测曲线进行比较，确定传动机构的当前状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态监测曲线为：反向间隙分布曲线。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线为：
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量；
将在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息之差，作为所述直接位置信息对应的函数取值；
利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线为：
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；
将在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息之差，作为所述间接位置信息对应的函数取值；
利用所有自变量及其对应的函数取值生成反向间隙分布曲线。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动机构的当前状态包括：传动机构的磨损、腐蚀、剥落状态，和/或连接副松动状态。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态监测曲线为：传递函数曲线。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线为：
预先确定直接位置信息和间接位置信息的传递函数；
将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息作为自变量，或者将在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息作为自变量；
利用所有自变量及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线。
8.如权利要求2或6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：利用信号处理方法从所述状态监测曲线中分离出传动机构的特征曲线；
根据所述传动机构的特征曲线，执行所述确定传动机构的当前状态的操作。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理方法包括：统计分析法、时间序列分析法、快速傅立叶变换法、小波分析法或经验模式分解法。
10.如权利要求1、6、7、9中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动机构的当前状态包括：传动机构的制造误差状态、装配状态、磨损、腐蚀、剥落状态中的任意一个或任意组合。
11.一种传动机构的状态监测系统，其特征在于，该系统包括：
状态监测曲线生成模块(701)，用于利用直接位置信息和间接位置信息，生成状态监测曲线；
状态分析模块(702)，用于将所述状态监测曲线生成模块(701)得到的所述状态监测曲线与预先生成的正常状态下的状态监测曲线进行比较，确定传动机构的当前状态。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述状态监测曲线生成模块(701)包括：
直接位置信息记录模块(801)，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息；
间接位置信息记录模块(802)，用于记录在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上针对各直接位置信息分别测得的与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息；
反向间隙计算模块(803)，用于计算所述与同一个直接位置信息对应的两个间接位置信息的差值，得到该直接位置信息对应的反向间隙值；
反向间隙曲线生成模块(804)，用于根据所有直接位置信息及其对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所述反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述状态监测曲线生成模块(701)包括：
间接位置信息记录模块(901)，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的间接位置信息；
直接位置信息记录模块(902)，用于记录在传动机构运动过程中的两个相反运动方向上针对各间接位置信息分别测得的与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息；
反向间隙计算模块(903)，用于计算所述与同一个间接位置信息对应的两个直接位置信息的差值，得到该间接位置信息对应的反向间隙值；
反向间隙曲线生成模块(904)，用于根据所有间接位置信息及其对应的反向间隙值，生成反向间隙分布曲线，将所述反向间隙分布曲线作为传动机构的状态监测曲线。
14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述状态监测曲线生成模块(701)包括：
直接位置信息记录模块(1001)，用于记录在传动机构运动过程中依次测得的不同分布点的直接位置信息；
间接位置信息记录模块(1002)，用于记录在传动机构运动过程中依次测定的与所述直接位置信息对应的间接位置信息；
传递函数值计算模块(1003)，用于按照预先确定的直接位置信息和间接位置信息的传递函数，分别计算与各直接位置信息或间接位置信息对应的传递函数取值；
传递函数曲线生成模块(1004)，用于根据所有直接位置信息及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线，或者根据所有间接位置信息及其对应的传递函数取值生成传递函数曲线，将所述传递函数曲线作为传动机构的状态监测曲线。
15.如权利要求12至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述状态监测曲线生成模块(701)和所述状态分析模块(702)之间，进一步包括：特征曲线提取模块(805，905，1005)，用于从所述状态监测曲线中分离出传动机构的特征曲线；
状态分析模块(702)进一步根据所述特征曲线提取模块(805，905，1005)得到的所述传动机构的特征曲线，确定传动机构的当前状态。
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