CN115673874B - 数控机床转台在机动平衡检测的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数控机床转台在机动平衡检测的方法与装置。所述方法包括：在机获取用户设定的相关参数；在机同步采集转台的Z相脉冲信号和振动信号；在机对振动信号的数组进行整周期截取，求得各整周期振动数组对应的基准频率；在机计算得到各整周期振动数组的基频信号的幅值、相位；在机计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。该方法使得机床可以在机完成转台动平衡检测，实现了转台动平衡检测与产品加工工艺过程的自动化整合，便于用户进行产品加工的在机质量管控，并可以精确截取振动信号数据的周期，从而使得转台不平衡量和相位计算精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及动平衡的测试技术领域，尤其涉及一种数控机床转台在机动平衡检测的方法与装置。
背景技术
数控转台是数控机床的重要部件，其振动情况直接影响数控机床加工零件的精度及机床使用寿命。当转台本体质量不均、转台生产制造过程中存在误差、被加工件质量不对称、工装夹具设计不对称等问题出现时，转台旋转过程中会产生不平衡量，进而引起机床振动。转台的工作转速较高，越容易因动平衡不合格产生较大的振动量，降低轴承使用寿命。当进行精密的五轴产品加工时，因工件装偏产生转台不平衡量，会严重影响五轴产品的加工质量与效率。因此，对机床转台自身和安装工件后的转台进行在机动平衡的检测与调整，可以将由转台动不平衡引起的机床振动量控制在要求的范围内，对提高加工质量与效率，延长转台使用寿命等方面具有重要意义。
但是对于目前数控机床行业来说，可以方便集成的在机动平衡检测产品很少，大多数动平衡检测产品都是独立于数控机床的现场动平衡检测系统或动平衡检测仪，需要机床停机并安装相应传感器，检测时运行独立的检测设备和软件。这样的方式不能实现在机床正常运行过程中，随时根据工件加工需要进行在机动平衡检测，无法实现机床加工过程的在机质量管控。另外，传统动平衡检测设备对振动信号整周期的采样，通常采用外置光电传感器或其他键相传感器，这种方式对振动信号数据截取的周期不够精确，会导致检测的精度降低。而且外置传感器容易受到诸如灰尘、碎屑、油污或水等外来杂质的影响，信号精度和可靠性差，从而影响动平衡检测的精度，不适宜机床加工这样的工作环境。
发明内容
本发明提供一种数控机床转台在机动平衡检测的方法与装置，用以解决现有技术中动平衡检测装置复杂、精度低、破坏生产连续性的缺陷，实现机床的在机高精度动平衡检测。
本发明提供一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，包括：
设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，所述采集步骤包括：
持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；保持采样时间T后，停止所述转台的旋转并停止同步采集，获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，所述采集步骤包括：
持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；在这一过程中，动态获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，所述整周期截取步骤包括：
基于所述转台的类型，确定所述转台的旋转圈数与所述Z相脉冲信号的个数的比值S；
检索所述Z相脉冲信号的数组，获得脉冲上升沿索引号数组；
基于所述比值S和所述脉冲上升沿索引号数组，获得转台旋转零点索引数组；
以所述转台旋转零点索引数组的第一个值作为截取的起始位置，按照所述截取周期个数n T 对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b 。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，所述同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号的步骤，包括：
按照所述采样频率F S 生成同步信号；
基于所述同步信号的上升沿或下降沿，同时采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，在所述设定步骤中，用户通过NC指令或数控系统功能界面设定所述动平衡检测的相关参数。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，在所述采集步骤中，通过NC指令或数控系统功能界面控制所述转台的旋转以及所述同步采集。
根据本发明提供的一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，在所述判断步骤中，通过NC指令读取转台在机动平衡检测的计算结果，基于所述计算结果，自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
本发明还提供一种适用如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法的装置，包括：
设定模块，适于在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
执行模块，适于在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
处理模块，适于在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
第一计算模块，适于在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
第二计算模块，适于在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断模块，适于基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法。
本发明提供的数控机床转台在机动平衡检测的方法，通过在机设定参数、采集信号和计算不平衡信号的幅值和相位，使得机床可以在机完成动平衡检测，而无需机床停机安装外置传感器或是运行独立的检测设备和软件，实现了转台动平衡检测与产品加工工艺过程的自动化整合，便于用户进行产品加工的在机质量管控。通过同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号，并基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，使得机床可以精确截取振动信号数据的周期，从而使得不平衡量计算精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的数控机床转台在机动平衡检测方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中转台的Z相脉冲信号与振动信号整周期截取图；
图3是本发明实施例提供的数控机床转台在机动平衡检测装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的数控机床转台在机动平衡检测的方法与装置。
本发明实施例提供一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，包括：
步骤100：设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
步骤200：采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
步骤300：整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
步骤400：基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
步骤500：不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
步骤600：判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
本发明实施例提供的数控机床转台在机动平衡检测的方法，通过在机设定参数、采集信号和计算不平衡信号的幅值和相位，使得机床可以在机完成动平衡检测，而无需机床停机安装外置传感器或是运行独立的检测设备和软件，实现了转台动平衡检测与产品加工工艺过程的自动化整合，便于用户进行产品加工的在机质量管控。通过同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号，并基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，使得机床可以精确截取振动信号数据的周期，从而使得不平衡量计算精度更高。
值得一提的是，数控系统对在机转台动平衡检测的控制，以及结果的计算和输出均可以通过NC指令完成。所述的控制包括转台旋转的启动和停止，信号的同步采集的开始和结束；所述结果的计算是指通过对检测中采集的振动信号进行处理和计算，得到转台的不平衡量；所述结果的输出是将计算所得的转台不平衡量以数控系统内部变量的形式进行存储，以便后续的NC程序指令进行读取和判断。
具体来说，在步骤100中，如图1所示，首先启动机床执行所述在机动平衡检测功能。这一步骤可以通过NC指令完成，也可以通过数控系统功能界面设定。随后，获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T 。相关参数可以来自用户的实时设置，也可以是由系统自动读取预存储数据得到。
如图1所示，本实施例中，通过NC指令或功能界面，设置机床转台动平衡检测功能
的相关参数，所述参数包括转台转速n、采样频率F s 、采样时间T、截取周期个数n T 。根据数控
机床转台转速n，设定Z相脉冲的理论频率F n =n/60；根据所述Z相脉冲的脉冲宽度PW，设定所
述Z相脉冲的采样频率为F s ，所述采样频率F s 的计算公式为：
；根据所述Z相脉冲的
理论频率F n 设定采样时间为T，所述采样时间T的计算公式为：
；设定截取的周期个数n T 大于5。
然后，数控机床执行步骤200：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F s ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号。
具体来说，在执行步骤200时，先控制机床转台按照转台在机动平衡检测相关参数的转速n旋转。待转台转速稳定后，启动信号采集，按照采样频率F s 采集Z相脉冲信号。同时，生成同步信号，并向振动数据采集模块发送同步信号。这里的同步信号的频率与采样频率F s 相同，以保证振动信号能够被同步采集。振动数据采集模块接收到同步信号的上升沿或下降沿时，对振动信号进行同步采集。其中，数控机床发送的同步信号类型为差分信号。这一步骤中涉及的对转台和振动数据采集模块的控制同样可以通过NC指令完成，也可以通过数控系统功能界面设定。
上述的Z相脉冲信号是转台内置编码器反馈给数控系统的内部零位脉冲信号，编码器每旋转一周输出一个高电平的Z相脉冲；所述脉冲高电平持续期间数控系统采集到Z脉冲信号状态为1，其余时间信号状态均为0。因此通过对Z相脉冲信号的采集，可以识别用来标志转台旋转一周的零位信号。
上述的振动数据采集模块集成于数控机床内部，与设置在数控机床转台上的振动传感器相连，用于同步采集和缓存振动信号数据，并以通讯的方式将振动数据传输给数控系统。在本实施例中，振动数据采集模块为通用加速度信号采集模块，振动传感器为加速度振动传感器。
对转台的Z相脉冲信号和振动信号进行同步采集，也就是将振动信号和Z相脉冲信号的采集在时间上进行同步，每采集一次信号，得到同一时刻的振动信号数据和Z相脉冲信号，如此可以获取一一对应的相同采样点数的两组数据，即Z相脉冲信号数组[p 1 ,p 2 ,…,p m ]与振动信号数组[a 1 ,a 2 ,…,a m ]。其中，m为数据采样点总个数。值得一提的是，上述两组数据，根据检测时间和数据量大小的不同，可以有以下两种不同的获取方法：
方法一：持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；保持采样时间T后，停止所述转台的旋转并停止同步采集，获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
换句话说，根据所述采样时间T停止信号同步采集并停止转台旋转，之后，从所述数控系统内部模块和振动数据采集模块上一次性读取缓存的全部Z相脉冲信号和全部振动信号数据，形成数量和时间均一一对应的两组数据。本方法适用于数据量较小的情况。
方法二：持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；在这一过程中，动态获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
换句话说，不停止转台的旋转，在信号采集过程中动态读取数控系统内部模块当前缓存的Z脉冲信号，和振动数据采集模块上当前缓冲的振动信号数据，并将多次读取的振动信号数据和Z相脉冲信号数据进行拼接，形成数量和时间均一一对应的两组数据。本方法适用于数据量较大的情况。
至此，步骤200完成，数控机床继续执行步骤300：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b 。
换句话说，在步骤300中，将基于同步信号采集得到的Z相脉冲信号数组[p 1 ,p 2 ,…, p m ]作为基准信号，对所述振动信号数组[a 1 ,a 2 ,…,a m ]进行精确的整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各整周期振动数组对应的基准频率F b 。Z相脉冲信号与振动信号的整周期截取过程如图2所示。
步骤300进一步包括以下步骤：
步骤301：基于所述转台的类型，确定所述转台的旋转圈数与所述Z相脉冲信号的个数的比值S；检索所述Z相脉冲信号的数组，获得所有Z相脉冲上升沿索引号数组。
也就是说，数控系统对Z相脉冲信号数组[p 1 ,p 2 ,…,p m ]中所有数据 进行检索，以获得信号状态从0到1变化的脉冲上升沿索引号数组[u 1 ,u 2 ,…,u n ]，其中n为Z相脉冲信号数组的上升沿数目。
如图1所示，本实施例中，步骤301中，获得上升沿索引数组的方法包括以下两个环节：
R1：从所述Z相脉冲信号数组中查找上升沿，如果可以找到两倍于S及以上个数的上升沿，则继续执行R2，如果没有找到两倍于S及以上个数的上升沿，则增大设定的采样时间T或者减小设定的采样频率F s ；这里的S是转台的旋转圈数与所述Z相脉冲信号的个数的比值；
R2：如果可以找到两倍于S及以上个数的上升沿，就记录其上升沿时刻对应的数组下标，得到上升沿索引数组[u 1 ,u 2 ,…,u n ]。
步骤302：基于所述比值S和所述脉冲上升沿索引号数组，获得转台旋转零点索引数组。
具体来说，以转台的旋转圈数与所述Z相脉冲信号的个数的比值S为周期，基于所述脉冲上升沿索引号数组[u 1 ,u 2 ,…,u n ]，确定转台旋转零点索引数组[l 1 ,l 2 ,…,l q ]。其中，q为整个检测过程中转台旋转的圈数。可以理解的是，q要大于等于前述的截取周期个数n T 。
步骤303：以所述转台旋转零点索引数组的第一个值作为截取的起始位置，按照所述截取周期个数n T 对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b 。
换句话说，从转台旋转零点索引数组[l 1 ,l 2 ,…,l q ]的第一个索引值l 1 开始，对振动信号数组[a 1 ,a 2 ,…,a m ]进行整周期截取，截取周期个数为n T ，获得各整周期振动数组，并求得各整周期振动数组对应的基准频率F b 。
一些实施例中，步骤303中，获得各整周期振动数组，并求得各整周期振动数组对应的基准频率F b 的方法，包括以下三个环节：
T1：根据转台旋转零点索引数组[l 1 ,l 2 ,…,l q ]相邻的转台旋转零点索引位置，进行各周期数据长度计算，得到周期数据长度数组[l 2- l 1 ,l 3- l 2 ,…,l q- l q-1 ]；
T2：利用所述转台旋转零点索引数组和计算得到的所述周期数据长度数组，将振
动信号数组[a 1 ,a 2 ,…,a m ]截取成q-1个整周期振动数组
；
T3：分别计算q-1个整周期振动数组对应的基准频率数组F b (i)，F b (i)=[F b (1),F b
(2),…,F b (q-1)]，其中F b (i)中的每一项均与F b (q-1)的计算公式同理为
，
每一个整周期振动数组都可以从所述基准频率数组F b (i)中找到对应的基准频率F b 。
另一些实施例中，步骤303中，获得各整周期振动数组，并求得各整周期振动数组对应的基准频率F b 的另外一种方法，包括以下三个环节：
Q1：根据所述转台旋转零点索引数组
相邻的转台旋转零点索引位置，进
行各周期数据长度计算，得到周期数据长度数组
；
Q2：根据所述周期数据长度数组
，选取周期数据长度数组中的
最大众数
作为整周期数据长度，根据所述整周期数据长度，对所述振动信号数组
进行整周期数据截取，对应得到振动信号数组的各整周期振动数组
、
、…、
；
Q3：计算各整周期振动数组对应的基准频率F b ，
，每一个整周期振动数组
都对应相同的基准频率F b 。
至此，步骤300完成，数控机床继续执行步骤400：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组。
也就是说，根据所述基准频率F b ，基于互相关法，提取各整周期振动数组a(i)的基频信号Y(i)，计算得到所述基频信号Y(i)的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组。
所述互相关法，进一步包括以下步骤：
步骤401：根据整周期振动数组
对应的基准频率F b ，求得频率为F b 、相位相差
90°的正弦信号数组
和余弦信号数组
，
，N
为整周期振动数组元素个数；
步骤402：整周期振动数组
分别与所述正弦信号数组
、余弦信号数组
进行相关处理，得到滞后
时，所述整周期振动数组
分别与所述正弦信号数组
和余弦信号数组
的离散互相关值
；
步骤403：根据所述整周期振动数组
分别与所述正弦信号数组
和余弦信号
数组
的离散互相关值
，求解基频信号
。
步骤404：所述数控系统选择合适的方法，计算所述基频信号
的幅值、相位，所
述提取幅值、相位的合适的方法，包括：直接公式法提取幅值、相位或正弦逼近法提取幅值、
相位，直接公式法的幅值A和相位
的计算公式：
，正
弦逼近法通过
正弦函数模型用最小二乘法对所述第一基频信
号
拟合，计算得到幅值
与相位
。
可以理解的是，数控系统对各整周期振动数组重复使用上述的互相关法计算基频信号幅值和相位，将每次提取的幅值、相位存入基频信号幅值和相位数组中。
随后，数控机床继续执行步骤500：在机基于基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡量的幅值和相位。
对基频信号幅值和相位数组中的幅值、相位数据进行误差分析，剔除粗大误差，再对数据结果进行平均处理，可计算得到精确的转台不平衡信号的幅值和相位。需要说明的是，如图1所示，当所述基频信号幅值和相位数组的大小不满足计算要求时，则重复执行步骤400：基频信号计算步骤，扩充基频信号幅值和相位数组的大小直至满足要求。
最后，数控机床执行步骤600：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
也就是说，通过NC指令读取转台在机检测得到的不平衡量的幅值和相位，写入系统公共变量。继续执行的NC程序可根据对应系统公共变量表明的检测结果，决定进行不平衡量的干预调整，还是继续执行加工程序。
下面对本发明提供的数控机床转台在机动平衡检测的装置进行描述，下文描述的数控机床转台在机动平衡检测的装置与上文描述的数控机床转台在机动平衡检测的方法可相互对应参照。
本发明实施例还提供一种适用如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法的装置，包括：
设定模块，适于在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
执行模块，适于在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
处理模块，适于在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
第一计算模块，适于在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
第二计算模块，适于在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断模块，适于基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
如图3所示，在本发明一个更具体的实施例中，提供一种适用如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法的装置，包括：数控转台、振动传感器、振动数据采集卡、数控系统，以及设置于数控系统的同步信号发送模块。
其中，数控转台包括驱动器、转台电机、编码器。所述驱动器用于控制数控转台的转动，所述转台电机用于提供转台旋转所需的动力，所述编码器适于输出Z相脉冲信号。Z相脉冲为编码器的零位脉冲信号，编码器每旋转一周输出一个Z相脉冲。
振动传感器安装在数控转台上，集成在数控机床内部，用于采集数控机床转台的振动数据。本实施例中，振动传感器的类型为加速度振动传感器。
振动数据采集卡，也即前述的振动数据采集模块，集成于数控机床内部，与振动传感器电性连接，用于采集和缓存振动传感器的振动数据，并以通讯的方式将振动数据传输给数控系统。本实施例中，振动数据采集模块为通用加速度信号采集模块。
数控系统直接采集由编码器输出的Z相脉冲信号，并通过网口以TCP/iP协议通信，从振动数据采集模块获取振动数据。数控系统还包括同步信号发送模块，适于在所述数控系统和所述振动数据采集模块之间发送同步信号。
值得说明的是，本实施例中，同步信号由数控系统提供，数控系统输出采样频率较高且采样周期固定的同步信号，并将其以差分信号的形式发送给振动数据采集模块来保证同步采集。换句话说，数控系统采集Z相脉冲信号，同时向振动数据采集模块发送同步信号，Z相脉冲信号的采样频率与数控系统发送同步信号的频率相同，振动数据采集模块接收到同步信号的上升沿或下降沿时，对振动信号进行同步采集，这样保证数控系统和振动数据采集模块上获得在时间上一一对应的Z相脉冲信号和振动信号的数据集合。
另一些实施例中，也可以由振动数据采集模块采集振动信号，同时向数控系统发送同步信号，数控系统接收到同步信号的上升沿或下降沿时，对Z相脉冲信号同步采集。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，该方法包括：
设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，该方法包括：
设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行如上述任一种所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，该方法包括：
设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F S 、采样时间T、截取周期个数n T ；
采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F S ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，包括：
设定步骤：在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F s 、采样时间T、截取周期个数n T ；
采集步骤：在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F s ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
整周期截取步骤：在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
基频信号计算步骤：在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
不平衡信号计算步骤：在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断步骤：基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序；
其中，所述整周期截取步骤包括：
基于所述转台的类型，确定所述转台的旋转圈数与所述Z相脉冲信号的个数的比值S；
检索所述Z相脉冲信号的数组，获得脉冲上升沿索引号数组；
基于所述比值S和所述脉冲上升沿索引号数组，获得转台旋转零点索引数组；
以所述转台旋转零点索引数组的第一个值作为截取的起始位置，按照所述截取周期个数n T 对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b 。
2.根据权利要求1所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，所述采集步骤包括：
持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；保持采样时间T后，停止所述转台的旋转并停止同步采集，获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
3.根据权利要求1所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，所述采集步骤包括：
持续运行所述转台的旋转并同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号；在这一过程中，动态获取所述Z相脉冲信号的数组以及对应的所述振动信号的数组。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，所述同步采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号的步骤，包括：
按照所述采样频率F s 生成同步信号；
基于所述同步信号的上升沿或下降沿，同时采集所述Z相脉冲信号和所述振动信号。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，在所述设定步骤中，用户通过NC指令或数控系统功能界面设定所述动平衡检测的相关参数。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，在所述采集步骤中，通过NC指令或数控系统功能界面控制所述转台的旋转以及所述同步采集。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法，其特征在于，在所述判断步骤中，通过NC指令读取转台在机动平衡检测的计算结果，基于所述计算结果，自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
8.一种适用如权利要求1至7中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法的装置，其特征在于，包括：
设定模块，适于在机获取用户设定的动平衡检测的相关参数，所述相关参数包括转台转速n、采样频率F s 、采样时间T、截取周期个数n T ；
执行模块，适于在机控制转台按照所述转台转速n旋转；按照所述采样频率F s ，同步采集所述转台的Z相脉冲信号和振动信号；
处理模块，适于在机基于采集到的所述Z相脉冲信号的数组，对所述振动信号的数组进行整周期截取，获得各整周期振动数组并求得各所述整周期振动数组对应的基准频率F b ；
第一计算模块，适于在机基于所述基准频率F b ，提取各所述整周期振动数组的基频信号，计算得到所述基频信号的幅值、相位，获得基频信号幅值和相位数组；
第二计算模块，适于在机基于所述基频信号幅值和相位数组，计算得到转台不平衡信号的幅值和相位；
判断模块，适于基于所述转台不平衡信号的幅值和相位，在机自动确定调整不平衡量或是继续执行后续产品加工程序。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的数控机床转台在机动平衡检测的方法。
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