>[0065]步骤1 :将本实施方式的高档数控机床调整到测试状态：去掉高档数控机床的防 护设备，操作机床数控系统，将机床调整到常用的工作位置，确保其滑动部件处于固定锁死 状态；同时，拧紧机床的地脚螺栓，确保在测试过程中其约束边界条件保持不变；
[0066] 步骤2 :根据机床的结构、形状和尺寸关系，建立高档数控机床的线框模型，并在 该高档数控机床的线框模型上确定响应测点及各响应测点的感兴趣振动方向；
[0067]根据表1所示本实施方式的高档数控机床的尺寸参数建立高档数控机床的线框 模型，本实施方式的高档数控机床的线框模型以及在该线框模型上确定的响应测点，如图4 所示；
[0068]步骤3 :从步骤2中所确定的响应测点中选择3个响应测点作为激振点；
[0069]步骤4 :将多个力传感器分布安装在各激振点位置上；
[0070] 步骤5 :进行激振参数预判实验，确定激振点的数量、位置和方向，以及每个激振 点激振力的幅度；
[0071] 步骤5-1 :为获得良好的实验结果，在正式实验进行之前需进行激振参数预判实 验，在机床的线框模型中选取i个响应测点，i的个数满足：
[0072] i彡人j (1)
[0073]式中，A= 3~5,A取值愈大，则激振参数预判结果愈准确，但花费时间愈长。调 节激光测点到上述i个响应测点位置，并分别测试获得i个响应测点分别相对于各激振点 的相干函数，得到i*j组相干函数；
[0074]步骤5-2:针对每个激振点，将i个响应测点分别相对于激振点的相干函数进行求 和取平均计算出激振点的集总相干函数，得到j个集总相干函数；如果集总相干函数对应 的相干系数绝大部分值大于〇. 8,则证明该激振点对应的激励幅度、位置和激振方向符合振 型测试的要求，则该激振点的激振参数可用于正式实验；如果集总相干函数对应的相干系 数绝大部分值小于〇. 8,则需要调整该激振点对应的激励幅度、位置和激振方向；
[0075] 步骤5-3:重复步骤5-2,直到完成全部激振点的预判，并最终确定激振点的数量、 各激振点的位置和各激振点的激振方向，以及每个激振点激振力的幅度；
[0076] 如图5所示，分别在床身、立柱及主轴箱安装固定力传感器，并进行激振参数预 判实验；根据激振参数预判实验结果，确定激振点的数量为3个、位置及方向分别为为 +83Y、-292X、+121X，各个激振器的平均激振力幅度分别为45N、87N、64N，
[0077] 步骤6:开始正式实验，启动信号发生器发出随机激励信号，并通过2732型功率放 大器将激励信号放大后输入给对应的4824型激振器；
[0078] 步骤7:各激振器以不同的激励幅度同时对被测机床进行激励，同时通过3560-D 便携式多通道数据采集仪实时记录各个激振点对应的激振力信号；
[0079] 步骤8:确定激光扫描的速率，借助XZ移动平台及Z轴旋转平台，利用S0PT0P LV-S01-DB非接触式便携式激光测振仪沿机床响应测点进行逐点扫描，扫描时分别沿 +X，-X，+Y，-Y四个方向，如图5所示，按照逐行扫描或者逐列扫描的方式进行，扫描过程中 通过3560-D便携式多通道数据采集仪实时记录响应信号的时域波形；获得机床线框模型 在不同行和不同列对应的振动扫描时域信号，并对振动扫描信号以及扫描方向进行编号；
[0080] 其中扫描时，被激振器遮挡住的响应测点先不进行扫描，而是在整体扫描结束后 进行手动测试；
[0081] 步骤9 :通过滑窗缩减法准确辨识线框模型中不同行和不同列的振动扫描信号所 对应的不同响应测点的响应信号，如图6所示；
[0082] 步骤9-1 :确定滑窗个数；
[0083] 根据扫描信号对应的行或者列中包含的n个测点，确定滑窗的个数为n;
[0084] 步骤9-2 :确定滑窗位置；
[0085] 假设激光扫描装置的扫描速率为V，完成某行或者某列的振动响应时间为t，且扫 描第1个响应测点对应的时刻为扫描起始时刻h，则相邻两个响应测点的时间差T为：
[0086] t=t/(n-l) (2)
[0087] 此时所关注的第k个测点对应的时刻即为：
[0089]步骤9-3 :利用滑窗宽度确定准则，设置滑窗的时间宽度；所述的滑窗宽度确定准 则如下：
[0091] 式中，At为滑窗宽度；d为单个响应测点的直径，一般为0.001~0.005m;v为激 光扫描装置的扫描速率，单位为m/s;
[0092] 步骤9-4 :从振动扫描信号中提取响应测点的响应信号；
[0093] 对于k= 1，即第1个响应测点，取振动扫描时域信号的h时刻到tfAt时刻为 响应测点的响应信号；对于k= 2,…，n-1，即第2个响应测点到第n-1个响应测点，取振动 扫描时域信号的tk_0. 5At时刻到tk+0. 5At时刻为响应测点的响应信号；对于k=n，即 第n个响应测点，取振动扫描时域信号的t- △t时刻到t时刻为响应测点的响应信号。
[0094] 例如图6所示的从振动扫描信号中提取3个响应测点的响应信号，其中At= 0. 5s，tQ= 0s，12= 4. 45s，13= 8. 9s，对于k= 1，即第1个响应测点，取振动扫描时域信 号的Os到0. 5s为响应测点的响应信号；对于k= 2,即第2个响应测点，取振动扫描时域 信号的4. 2s到4. 7s为响应测点的响应信号；对于k= 3,即第3个响应测点，取振动扫描 时域信号的8. 4s到8. 9s为响应测点的响应信号。
[0095] 步骤10 :基于所获得的各个激振点对应的激振力信号和各个响应测点的响应信 号，计算得出多个频响函数，如图7所示，计算公式如下：
[0097] 式中，X(f)为响应信号的频谱，F(f)为激振力信号的频谱。
[0098] 步骤11:利用多输入多响应模态参数识别方法识别频响函数，前100Hz内识别的 结果见表2,得到高档数控机床的固有频率、阻尼比和机床模态振型，并对获得的机床模态 振型进行仿真，得到机床模态振型动画，其中第3阶振型如图8所示，图中的深颜色代表其 所在部分振动幅度相对较大，浅颜色代表其所在部分振动幅度相对较小。
[0099] 表2 100Hz内整机各阶模态参数及振型基本特征
【主权项】
1. 一种基于激光扫描的高档数控机床模态振型测试装置，其特征在于：包括：信号发 生器、多个功率放大器、多个激振器、多个力传感器、激光扫描装置、数据采集仪、工业计算 机； 所述信号发生器的输入端与所述工业计算机的输出端连接；所述信号发生器的输出端 同时与所述多个功率放大器的输入端相连接；所述多个功率放大器与所述多个激振器之间 以及所述多个激振器与所述多个力传感器之间均为为一对一独立连接；所述多个力传感器 分布安装在预先确定的机床各激振点位置上；各个力传感器的输出端均连接所述数据采集 仪的输入端；所述数据采集仪的另一输入端与所述激光扫描装置中的激光测振仪的输出端 相连接；同时，数据采集仪还与工业计算机互联； 所述激光扫描装置，用于获得高档数控机床的不同响应测点的振动响应信号并发送给 数据采集仪；所述激光扫描装置进一步包括： 激光测振仪，设置在激光测振仪位置自动调整