CN103885388A - 一种缝纫设备的故障监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缝纫设备的故障监控系统，包括控制板，控制板包括主控单元；主控单元连接有三轴加速度传感器、显示模块和键盘；三轴加速度传感器安装于缝纫设备的壳体，其一根加速度测量轴与缝纫设备的传动轴同轴布置。本发明还提供一种缝纫设备的故障监控方法：由三轴加速度传感器实时监测缝纫设备的振动情况，将监测信息传输给主控单元，由主控单元分析判断缝纫设备是处于正常振动还是异常振动状态，并将相关信息通过显示模块显示出来，当缝纫设备处于异常振动临界点、即将发生故障时，主控单元输送信号给缝纫设备的电气控制系统使缝纫设备及时停机。本发明大大提高用户的经济效益，使缝纫设备能够及时得到维护，保证了缝纫设备的使用寿命。

Description

一种缝纫设备的故障监控系统及方法

技术领域

本发明涉及缝纫设备的故障监控技术领域，特别是涉及一种缝纫设备的故障监控系统及方法。

背景技术

随着科技的飞速发展，服装制造的机械化程度越来越高，在服装制造技术领域，以缝纫机为主的缝纫设备非常多，比如平缝机、包缝机、绷缝机等，除了缝纫机外，还有一些配套的辅助设备，比如布料裁床等，都属于缝纫设备。

现有技术的缝纫设备在工作过程中，可能由于传动轴系的对中不良（比如传动轴同轴度较差，角度、间距存在误差）造成机械振动，也可能由于平衡不良（比如旋转的转子部件的重心相对于传动轴心发生偏心现象）造成缝纫设备的异常振动；而缝纫设备在长期工作后，机械松动、轴承损伤、齿轮啮合不良、润滑不良、电机转子/定子故障、各种共振、轴弯曲等等原因，也都会造成机体异常振动。为了保证缝纫设备的正常运行，用户往往会定期对缝纫设备进行检修、保养，但缝纫设备在工作过程中，难免还是会发生因机械轴系的对中不良、平衡不良、零部件磨损老化造成异常振动，如果这样的不良运作不能在初期被监测发现，不能及时对其进行维护、保养，势必会导致缝纫设备的异常振动加剧，最终使缝纫设备发生故障，导致加工件（比如服装裁床裁切的服装片料）报废，造成严重的物料浪费，给用户带来严重的经济损失；还会导致缝纫设备受到极大损伤，严重影响缝纫设备的使用寿命；甚至可能引发生产、安全事故。因此，目前，如何能够及时发现缝纫设备的机体异常，在缝纫设备发生故障之前，使缝纫设备及时停止工作，避免加工件报废和设备的机械损伤，成为所属领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够实时监控设备健康状况的缝纫设备的故障监控系统及方法，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种缝纫设备的故障监控系统，所述缝纫设备包括传动轴；包括控制板、三轴加速度传感器、显示模块和键盘；

所述控制板包括主控单元；

所述三轴加速度传感器包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴；

所述三轴加速度传感器、显示模块和键盘均与所述主控单元连接；

所述三轴加速度传感器安装于所述缝纫设备的壳体上，所述X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向。

优选地，所述缝纫设备的故障监控系统还包括管理终端，所述管理终端连接所述主控单元。

优选地，所述控制板还包括与所述主控单元连接的无线模块，所述管理终端与所述主控单元通过无线模块实现无线通信连接。

优选地，所述主控单元连接一电源。

优选地，所述三轴加速度传感器为MEMS三轴加速度传感器。

优选地，所述主控单元连接有串行通信接口，所述三轴加速度传感器通过所述串行通信接口连接所述主控单元。

优选地，所述串行通信接口为UART串行通信接口。

本发明还提供一种缝纫设备的故障监控方法，所述缝纫设备包括传动轴；在所述缝纫设备的壳体上安装有三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴；所述X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向；所述三轴加速度传感器与一主控单元相连接，所述主控单元还连接有显示模块和键盘；所述故障监控方法包括以下步骤：

A、根据所述三轴加速度传感器与所述传动轴的相对位置关系，确定所述缝纫设备在正常振动下所述三轴加速度传感器的加速度测量范围，以及所述缝纫设备在发生故障前的异常振动下所述三轴加速度传感器的加速度测量范围，利用键盘将所述三轴加速度传感器的两组加速度测量范围输入所述主控单元；

B、启动所述缝纫设备，由所述三轴加速度传感器实时测量所述缝纫设备的振动情况，所述三轴加速度传感器将测量值传输给所述主控单元；

C、所述主控单元根据所述三轴加速度传感器的实时测量值，判断所述缝纫设备的运行状态是处于正常振动状态还是异常振动状态，并判断导致所述缝纫设备发生异常振动的是哪些零部件，并将判断结论传输给所述显示单元，由所述显示单元显示出来；

当所述缝纫设备达到异常振动的临界点、即将发生故障时，所述主控单元向所述缝纫设备的电气控制系统发出信号，使所述缝纫设备及时停机。

优选地，所述主控单元还连接有管理终端，步骤C还包括以下内容：

所述主控单元还将所述三轴加速度传感器的实时测量值、所述缝纫设备的实时运行状态传输给所述管理终端，由所述管理终端实时显示并记录下来；

当所述缝纫设备发生异常振动时，所述管理终端还显示出导致所述缝纫设备发生异常振动或故障的零部件名称、相关建议及解决方案。

优选地，所述管理终端（500）还连接互联网，所述管理终端（500）将其所获得的缝纫设备运行情况通过互联网远程发送到缝纫设备生产厂家的服务器端。

如上所述，本发明的一种缝纫设备的故障监控系统及方法，具有以下有益效果：

1、能够实时监控缝纫设备的健康状况，当设备发生异常振动时，显示模块能够实时地显示异常信息，使用户可以根据异常信息对缝纫设备进行预见性、预防性维护；当设备即将发生故障时，能够控制设备及时停机，避免造成加工件报废以及设备的机械损伤，不但大大提高用户的经济效益，还有利于提高设备的使用寿命，更避免了生产、安全事故的发生。

2、管理终端与主控单元可进行一对多通信，即一台管理终端可以与多个主控单元进行通信，从而一台管理终端可以同时监控多台缝纫设备的健康情况，使设备维护人员不必在多台缝纫设备之间来回奔波、仅依靠管理终端即可实现对多台设备的实时监控，大大节约设备维护的人力劳动量，使设备故障监控的智能化程度更高。另外，管理终端还可以连接互联网，将其所获得的缝纫设备运行情况通过互联网远程发送到缝纫设备生产厂家的服务器端，以便于生产厂家统计、分析缝纫设备的故障问题，为用户提供远程技术支持，使售后服务的反应快速。

附图说明

图1显示为本发明的一种缝纫设备的故障监控系统的线路连接图。

元件标号说明

100    控制板

110    主控单元

120    串行通信接口

130    无线模块

200    三轴加速度传感器

300    显示模块

400    键盘

500    管理终端

600    电源

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于现有技术的缝纫设备在工作过程中，由于传动轴系的对中不良、平衡不良都会造成设备的异常振动，而设备在长期工作后，机械松动、轴承损伤、齿轮啮合不良、润滑不良、电机转子/定子故障、各种共振、轴弯曲等等原因，也都会造成机体异常振动，这些异常振动加剧到一定程度就会使加工件报废，造成严重的物料浪费，给用户带来严重的经济损失；还导致设备受到极大的机械损伤，严重影响设备的使用寿命；甚至可能引发生产、安全事故。本发明的发明人设计出一种缝纫设备的故障监控系统及方法，实时监控缝纫设备的健康状况，当设备发生异常振动时，能够通过显示模块显示出来，使用户可以对设备进行预见性、预防性的维护，当设备发生故障时，能够控制设备及时停机，避免加工件报废和设备的机械损伤，使用户的经济效益得到提高，且使设备的使用寿命得到保证，更能够避免生产、安全事故的发生。

以下，将通过具体实施例来对本发明的缝纫设备的故障监控系统及方法进行详细说明。

如图1所示，一种缝纫设备的故障监控系统，所述缝纫设备包括传动轴；所述故障监控系统包括控制板100、三轴加速度传感器200、显示模块300和键盘400。

所述控制板100包括主控单元110。

所述三轴加速度传感器200包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴。

所述三轴加速度传感器200、显示模块300和键盘400均与所述主控单元110连接。

所述三轴加速度传感器200安装于所述缝纫设备的壳体上，所述三轴加速度传感器200的X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述三轴加速度传感器200的Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向。

为了便于用户对多台缝纫设备的统一管理，提高多台设备的故障监控的智能化程度，节约设备故障监控及维护的人力劳动量，优选地，本发明的所述缝纫设备的故障监控系统还包括管理终端500，所述管理终端500连接所述主控单元110。

所述管理终端500与主控单元110可进行一对多通信，即一台管理终端500可以与多个主控单元110进行通信，从而一台管理终端500可以同时监控多台缝纫设备的健康情况，使设备维护人员不必在多台缝纫设备之间来回奔波、仅依靠管理终端500即可实现对多台设备的实时监控。

因为管理终端500要与多个主控单元110进行通信，为了避免复杂的接线造成的线路成本以及线路故障，优选地，所述控制板100还包括与所述主控单元110连接的无线模块130，所述管理终端500与所述主控单元110通过无线模块130实现无线通信连接。当然，所述管理终端500也可以与多个主控单元110通过有线连接实现通信。

为了使所述主控单元110的供电可靠，优选地，本发明还专门为所述主控单元110配置有一电源600，所述电源600与所述主控单元110连接。

从线路连接的便利性考虑，优选地，所述主控单元110连接有串行通信接口120，所述三轴加速度传感器200通过所述串行通信接口120连接所述主控单元110。

本发明的所述串行通信接口120优选地采用UART（英文全称Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，即通用异步收发传输器）串行通信接口，因为UART串行通信接口具有使用方便、工作可靠、抗干扰能力强、传输距离远等优点。

本发明的所述三轴加速度传感器200优选地采用MEMS（英文全称Micro ElectroMechanical systems，即微机电系统）三轴加速度传感器，因为MEMS三轴加速度传感器相对于现有技术的其它三轴加速度传感器相比，具有信噪比高、体积微小、重量极轻等优点，从而所述MEMS三轴加速度传感器的测量精度高、且易于装配。

本发明还提供一种缝纫设备的故障监控方法，由本发明的缝纫设备的故障监控系统可知，所述缝纫设备包括传动轴；在所述缝纫设备的壳体上安装有三轴加速度传感器200，所述三轴加速度传感器200包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴；所述X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向；所述三轴加速度传感器200与一主控单元110相连接，所述主控单元110还连接有显示模块300和键盘400；所述故障监控方法包括以下步骤：

A、根据所述三轴加速度传感器200与所述传动轴的相对位置关系，确定所述缝纫设备在正常振动下所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围，以及所述缝纫设备在发生故障前的异常振动下所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围，利用键盘400将所述三轴加速度传感器200的两组加速度测量范围输入所述主控单元110；

B、启动所述缝纫设备，由所述三轴加速度传感器200实时测量所述缝纫设备的振动情况，所述三轴加速度传感器200将测量值传输给所述主控单元110；

C、所述主控单元110根据所述三轴加速度传感器200的实时测量值，判断所述缝纫设备的运行状态是处于正常振动状态还是异常振动状态，并判断导致所述缝纫设备发生异常振动的是哪些零部件，并将判断结论传输给所述显示单元300，由所述显示单元300显示出来；

当所述缝纫设备达到异常振动的临界点、即将发生故障时，所述主控单元110向所述缝纫设备的电气控制系统发出信号，使所述缝纫设备及时停机。

本发明的故障监控方法能够实时监控缝纫设备的健康状况，当设备发生异常振动时，显示模块300能够实时地显示异常信息，使用户可以根据异常信息对缝纫设备进行预见性、预防性维护；当设备即将发生故障时，能够控制设备及时停机，避免造成加工件报废以及设备的机械损伤，不但大大提高用户的经济效益，还有利于提高设备的使用寿命，更避免了生产、安全事故的发生。

当本发明的所述的缝纫设备的故障监控系统还包括管理终端500时，所述主控单元110还连接管理终端500，则步骤C还包括以下内容：

所述主控单元110还将所述三轴加速度传感器200的实时测量值、所述缝纫设备的实时运行状态传输给所述管理终端500，由所述管理终端500实时显示并记录下来；

当所述缝纫设备发生异常振动时，所述管理终端500还显示出导致所述缝纫设备发生异常振动或故障的零部件名称、相关建议及解决方案。

管理终端500与主控单元110可进行一对多通信，即一台管理终端500可以与多个主控单元110进行通信，从而一台管理终端500可以同时监控多台缝纫设备的健康情况，使设备维护人员不必在多台缝纫设备之间来回奔波、仅依靠管理终端500即可实现对多台设备的实时监控，大大节约设备维护的人力劳动量，使设备故障监控的智能化程度更高。并且，管理终端500还可以连接互联网，将其所获得的缝纫设备运行情况通过互联网远程发送到缝纫设备生产厂家的服务器端，以便于生产厂家统计、分析缝纫设备的故障问题，为用户提供远程技术支持，使售后服务的反应快速。

本发明的所述缝纫设备的故障监控方法的步骤A中，所述缝纫设备在正常振动下时所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围，以及所述缝纫设备在发生故障前的异常振动下时所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围，是这样进行确定的：首先，生产厂家生产出所述缝纫设备的样机，然后启动样机，检测样机中所有传动轴的振动情况，找出振动最强烈的传动轴，则所述三轴加速度传感器200的加速度测量轴或Y向加速度测量轴与该振动最强烈的传动轴平行。按照此原则设定好所述三轴加速度传感器200在所述缝纫设备壳体上的安装位置，所述三轴加速度传感器200可以安装于所述缝纫设备壳体内部，也可以安装于所述缝纫设备壳体外部。安装好所述三轴加速度传感器200后，启动样机，所述三轴加速度传感器200实时测量样机的振动情况（所述三轴加速度传感器测量的是其自身振动情况，因所述三轴加速度传感器安装于所述缝纫设备的壳体上，故所述三轴加速度传感器与所述缝纫设备的壳体一起振动，从而所述三轴加速度传感器测量的实际上是其所在位置的所述缝纫设备的壳体的振动情况，而所述缝纫设备的任何一零部件在异常运行时都会造成所述三轴加速度传感器不同程度的异常振动），并将样机的振动情况传输给管理终端500，由管理终端500将测量数据记录下来。因样机从正常运行到发生故障会经历异常振动阶段，此时，所述三轴加速度传感器200的至少一根测量轴会检测到异常振动信号（加速度值明显增大）；而样机的不同零部件发生故障前，造成的异常振动也往往是各不相同的，从而所述三轴加速度传感器200测量出来的加速度值也各不相同；且各零部件在发生故障前，所述三轴加速度传感器200在X向、Y向以及Z向上的加速度测量值中会有一个变化最大的。相关人员对以上测量值进行统计分析，制定出每一个可能发生故障的零部件在正常振动下的加速度范围和异常振动下的加速度范围。将每一个可能发生故障的零部件在正常振动下的加速度范围和异常振动下的加速度范围均输入所述主控单元110；即将所述缝纫设备在正常振动下所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围（包括X向加速度测量范围、Y向加速度测量范围以及Z向加速度测量范围），以及所述缝纫设备在发生故障前的异常振动下所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围（包括X向加速度测量范围、Y向加速度测量范围以及Z向加速度测量范围），将这两组加速度测量范围输入所述主控单元110；并在所述主控单元110内使异常振动下所述三轴加速度传感器200的加速度测量范围与存在隐患的零部件名称建立关系。

在用户使用过程中，当缝纫设备出现异常振动时，所述主控单元110根据所述三轴加速度传感器200的测量值，判断存在隐患的零部件名称，通过显示单元300以及管理终端500显示出来，因为各零部件在异常振动下的加速度范围很可能会有重叠部分，所述三轴加速度传感器200的一个测量值会对应多个零部件，给所述缝纫设备的预防性维护造成比较大的排查工作量，所以，在这种情况下，要比较所述三轴加速度传感器200的X向、Y向以及Z向的加速度测量值，通过键盘400选择主控单元110的程序中预设好的测量方案，保留异常振动最明显的一根加速度测量轴继续测量工作，停止另外两根加速度测量轴的测量工作，以此来缩小可能存在隐患的零部件的数量，减少排查工作量，最终根据显示单元300的显示信息并结合人力找出存在隐患的零部件。若发生异常振动后用户没有及时对设备进行预防性维护，而是继续运行，则在设备即将发生故障的临界点，即异常振动下的加速度测量范围的最大测量值时，所述主控单元110向设备的电气控制系统发出信号，及时强制设备停机，从而避免设备发生故障、造成大幅度振动导致工件报废、设备机械损伤严重、使设备使用寿命缩短、甚至发生安全事故。

综上所述，本发明的缝纫设备的故障监控系统及方法，能够及时监控出缝纫设备的潜在隐患，从而能够对相关设备进行预见性、预防性的维护、保养，能够及时对相关设备进行修理，避免了相关设备发生大的故障导致工件报废、机械损伤严重、使用寿命缩短、甚至发生生产事故、安全事故，大大提高了用户的经济效益，且使相关设备的使用寿命得到提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种缝纫设备的故障监控系统，所述缝纫设备包括传动轴；其特征在于，包括控制板（100）、三轴加速度传感器（200）、显示模块（300）和键盘（400）；

所述控制板（100）包括主控单元（110）；

所述三轴加速度传感器（200）包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴；

所述三轴加速度传感器（200）、显示模块（300）和键盘（400）均与所述主控单元（110）连接；

所述三轴加速度传感器（200）安装于所述缝纫设备的壳体上，所述X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向。

2.根据权利要求1所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：还包括管理终端（500），所述管理终端（500）连接所述主控单元（110）。

3.根据权利要求2所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：所述控制板（100）还包括与所述主控单元（110）连接的无线模块（130），所述管理终端（500）与所述主控单元（110）通过无线模块（130）实现无线通信连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：所述主控单元（110）连接一电源（600）。

5.根据权利要求1至3任一所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：所述三轴加速度传感器（200）为MEMS三轴加速度传感器。

6.根据权利要求1至3任一所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：所述主控单元（110）连接有串行通信接口（120），所述三轴加速度传感器（200）通过所述串行通信接口（120）连接所述主控单元（110）。

7.根据权利要求6所述的缝纫设备的故障监控系统，其特征在于：所述串行通信接口（120）为UART串行通信接口。

8.一种缝纫设备的故障监控方法，所述缝纫设备包括传动轴；其特征在于，在所述缝纫设备的壳体上安装有三轴加速度传感器（200），所述三轴加速度传感器（200）包括三根相互垂直的X向加速度测量轴、Y向加速度测量轴和Z向加速度测量轴；所述X向加速度测量轴或Y向加速度测量轴与所述缝纫设备的传动轴平行布置，所述Z向加速度测量轴与重力方向同向或反向；所述三轴加速度传感器（200）与一主控单元（110）相连接，所述主控单元（110）还连接有显示模块（300）和键盘（400）；所述故障监控方法包括以下步骤：

A、根据所述三轴加速度传感器（200）与所述传动轴的相对位置关系，确定所述缝纫设备在正常振动下所述三轴加速度传感器（200）的加速度测量范围，以及所述缝纫设备在发生故障前的异常振动下所述三轴加速度传感器（200）的加速度测量范围，利用键盘（400）将所述三轴加速度传感器（200）的两组加速度测量范围输入所述主控单元（110）；

B、启动所述缝纫设备，由所述三轴加速度传感器（200）实时测量所述缝纫设备的振动情况，所述三轴加速度传感器（200）将测量值传输给所述主控单元（110）；

C、所述主控单元（110）根据所述三轴加速度传感器（200）的实时测量值，判断所述缝纫设备的运行状态是处于正常振动状态还是异常振动状态，并判断导致所述缝纫设备发生异常振动的是哪些零部件，并将判断结论传输给所述显示单元（300），由所述显示单元（300）显示出来；

当所述缝纫设备达到异常振动的临界点、即将发生故障时，所述主控单元（110）向所述缝纫设备的电气控制系统发出信号，使所述缝纫设备及时停机。

9.根据权利要求8所述的缝纫设备的故障监控方法，其特征在于：所述主控单元（110）还连接有管理终端（500），步骤C还包括以下内容：

所述主控单元（110）还将所述三轴加速度传感器（200）的实时测量值、所述缝纫设备的实时运行状态传输给所述管理终端（500），由所述管理终端（500）实时显示并记录下来；

当所述缝纫设备发生异常振动时，所述管理终端（500）还显示出导致所述缝纫设备发生异常振动或故障的零部件名称、相关建议及解决方案。

10.根据权利要求9所述的缝纫设备的故障监控方法，其特征在于：所述管理终端（500）还连接互联网，所述管理终端（500）将其所获得的缝纫设备运行情况通过互联网远程发送到缝纫设备生产厂家的服务器端。

Images