磁柵導軌拼接與故障檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及工程實現(xiàn).pdf

1、在現(xiàn)今機械行業(yè)中，尤其是極端制造領(lǐng)域，大型裝備中所用的導軌長度越來越長，如我國某重型運載火箭整流罩鉚接設(shè)備行程達70~80米。磁柵直線導軌因兼有測量系統(tǒng)，磁柵熱變形小，測量精度較高，環(huán)境適應(yīng)性強等特點，被廣泛應(yīng)用于高端機床位置測量領(lǐng)域。由于國內(nèi)外磁柵導軌多以3米/根或5米/根生產(chǎn)和銷售，大行程機床導軌采用多節(jié)導軌拼接來實現(xiàn)。若磁柵導軌僅采用傳統(tǒng)的“機械式”拼接，磁柵測量滑塊通過導軌接縫時，可能會造成信號畸變、失真，乃至丟失，會導致測量精

2、度顯著下降甚至測量失效；另一方面，磁柵導軌在拼接完成后，因長時間使用后磁柵失磁、地基沉降與溫度變化等因素造成接縫偏移，甚至導軌扭曲等現(xiàn)象非常普遍，這就對導軌的定期維護和穩(wěn)定工作提出了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，研究一種新型的磁柵導軌“無縫”拼接及故障檢測技術(shù)，具有極大的工程應(yīng)用價值。
　　本文通過對磁柵導軌“無縫”拼接原理的研究，將磁柵導軌拼接問題轉(zhuǎn)換為磁柵信號相位差精確檢測問題。針對這一問題，文中從導軌拼接過程中磁柵信號的特征分析入手，提出

3、了一種基于 Nuttall窗的高效的相位差檢測算法，并與傳統(tǒng) H-DFT（加漢寧（Hanning）窗DFT算法）、K-DFT算法（加Kaiser5窗DFT算法）等進行了仿真對比，結(jié)果表明：該算法不需要預先知道信號頻率，不要求被測信號頻率恒定，不需要整周期采樣，且具有良好的噪聲抑制能力,可以保證磁柵讀數(shù)頭以任意速度和加速度通過導軌接縫時，均可實現(xiàn)高精度的相位差實時檢測。
　　本文通過對磁柵導軌所特有的故障模式的歸納分析，進行了磁柵導

4、軌故障檢測原理研究，提出了以THD+N失真度檢測等技術(shù)為基礎(chǔ)的多特征磁柵信號質(zhì)量檢測評價方法和以李薩如圖形為基礎(chǔ)的信號質(zhì)量圖形化顯示方法，設(shè)計了磁柵導軌故障識別規(guī)則。
　　最后，本文給出了基于以上技術(shù)的磁柵導軌拼接與故障檢測儀的工程設(shè)計方案，對其軟硬件設(shè)計與實現(xiàn)進行了描述和說明。通過對檢測儀的實驗室測試和工業(yè)現(xiàn)
　　場驗證，結(jié)果表明：實測結(jié)果和仿真分析數(shù)據(jù)一致，能夠高質(zhì)量的實現(xiàn)磁柵導軌拼接與故障檢測功能。因此，上述磁柵導軌拼