CN107238506A - 通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段；采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息；根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。该方法可以准确、快速检测球磨机设备工作状态，从而进行相应的转速控制。
Description
技术领域
本发明涉及球磨机设备工作状态检测技术领域，尤其涉及一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法。
背景技术
在现有的球磨机设备工作环境中，为了提高生产的效率以及减少更换球磨机内壁衬板的成本，需要根据球磨机的工作状态，通过调节球磨机的转速来控制生产过程。球磨机的工作状态可以分为低速状态、正常转速状态和高速状态。目前国内球磨机的工作状态都是工人利用耳朵的监听来进行检测的，不仅消耗人力，而且不能达到全天候实时监控的效果，因此考虑使用麦克风阵列来代替人耳来完成这项工作。球磨机设备工作过程中介质球撞击衬板的位置是确定球磨机工作状态的主要依据，由于球磨机设备工作环境的噪声巨大，直接采用传统的波束形成声源定位方法无法取得好的效果。
鉴于此，有必要研究新的技术方案以检测球磨机设备工作状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，可以准确、快速检测球磨机设备工作状态，从而对球磨机进行相应的转速控制，使其处于正常转速状态。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：
利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段；
采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息；
根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。
所述利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段的步骤包括：
麦克风阵列接收的信号如下：
xi(t)＝s(t-τi)+ni(t),i＝1,2,...,M；
其中，xi(t)为t时刻第i个麦克风通道接收到的时域信号，s(t)表示介质球撞击衬板的信号，当没有介质球撞击衬板时s(t)＝0，τi表示撞击信号到达第i个麦克风通道相对于到达参考麦克风通道的时延，ni(t)表示第i个麦克风通道接收的所有噪声，M表示麦克风个数；
对于第i个麦克风通道，在球磨机设备开机后并进入稳定工作状态后，获得时间长度为T分钟的采样数据，计算采样数据的能量，作为初始能量：
其中，norm是矢量2范数，为第i个麦克风通道接收到的长度为T分钟的离散数据，xi(k)为第i个麦克风通道接收到的第k个点的离散数据；
对于第i个麦克风通道，在球磨机设备工作后，实时获取声音数据，当累计到T分钟的数据时，作为一个数据段；计算该数据段的能量TPi，并按下式计算其能量与初始能量Pi的比值：
RPi＝TPi/Pi；
对第i个麦克风通道的该数据段以帧长为Fr进行分帧，并且相邻帧之间没有重叠，得到N帧数据，接着计算第s帧数据的能量
然后，计算第i个麦克风通道所有帧的平均能量值，作为比较的参考：
AEi＝TPi/N；
从而初步挑选出第i个麦克风通道中符合条件的疑似介质球撞击衬板的信号帧以及其索引：
统计每一个帧索引在所有麦克风通道初步挑选的信号帧中出现的次数，如果有一半以上麦克风通道包含当前信号帧索引，则认为当前信号帧数据包含有撞击信号，并保存当前信号帧的数据；
将每个通道最终挑选出信号帧的数据各自拼接在一起，构成疑似介质球撞击衬板的信号段，该信号段是一个M行，Nt×Fr列矩阵，其中Nt是挑选后的帧数。
所述采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息包括：
球磨机设备的滚筒是圆柱形的，所获得的疑似介质球撞击衬板的信号段均来自于与弧形的麦克风阵列在同一平面的横截面上；弧形的麦克风阵列摆放位置与滚筒横截面形成同心圆，则以麦克风阵列中最上端的麦克风作为参考点，以参考点与圆心的连线作为y轴，以在同一平面并与y轴垂直的线作为x轴；
第i个麦克风的位置为：
loci＝[r×cos((i-1)×d/r),r×sin((i-1)×d/r)]；
式中，r为弧形的麦克风阵列的半径，d为相邻麦克风的弧长；
从第i个麦克风挑选出疑似撞击的信号中包含了多个数据帧，假设一个数据帧中只有一个声源，以y轴与滚筒表面交点处的声源位置为零度，向下方向为角度增加的方向，如果某一数据帧中的声源角度为θ，滚筒的半径为R，声源对应的坐标为：
obj＝[R×cos((π/180)×θ),R×sin((π/180)×θ)]；
声源与第i个麦克风之间的距离为：
假设声音在当前条件下传播的速度为c，则声源到达第i个麦克风的时间为：
ti＝disi/c；
从而得到声源到达第i个麦克风与到达参考麦克风之间的时延为：
τi＝ti-t1；
式中，t1为当前声源到达参考麦克风的时间；
因为声信号为带宽为B的宽带信号，将疑似介质球撞击衬板的信号段分成Nt个帧长为Fr的子信号段，每一子信号段即为一帧，对每个子信号段进行Fr点的离散傅里叶变换，得到如下的宽带信号模型：
Xs(fl)＝a(fl,θ)Ss(fl)+Ns(fl),l＝1,2,...,Fr；s＝1,2,...,Nt；
其中，Xs(fl)和Ns(fl)是M×1维矢量，其元素分别是由第s帧中麦克风阵列接收信号xs(t)和噪声ns(t)在频率fl处的离散傅里叶系数构成，而Ss(fl)的元素是由无噪声的信号ss(t)的离散傅里叶系数构成；
当声源角度为θ时，麦克风阵列在fl频率点处的导向矢量为：
利用非相干信号子空间方法估计声源方向，首先估计fl频率点数据Xs(fl)的协方差矩阵：
Rs(fl)＝E[Xs(fl)Xs(fl)H]；
其中，E[·]表示求期望的操作；
接着对其进行特征分解，得到正交的信号子空间US(fl)和噪声子空间UN(fl)；最后，综合利用所有频率点的噪声子空间，采用MUSIC算法估计声源方向：
根据球磨机设备实际的运作状态，球磨机设备内介质球只可能在某个角度范围内与衬板撞击，在对空间谱搜索的过程中，设定搜索的角度间隔以及角度范围，找出空间谱的峰值对应的角度，即得到最终的撞击角度信息。
所述根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态包括：
在保持球磨机设备内物料和介质球体积一定的情况下，物料线的位置是球磨机滚筒转速的函数，将这个函数假设为线性函数，在每一个滚筒转速条件下，都有一个相应的物料线位置；根据实际生产过程中积累的先验知识，在固定的一段时间内正常转速下介质球撞击衬板的次数在(v1,v2)范围内；
根据撞击角度信息，统计在该固定时间内撞击角度在物料线上方的次数，如果大于v2，则表明当前球磨机设备处于高速状态，需要降低球磨机转速；如果统计的撞击次数小于v1，则表明当前球磨机设备处于低速状态，需要提高球磨机转速；如果统计的撞击个数在(v1,v2)范围内，则表明当前球磨机设备处于正常转速状态，维持当前转速即可。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，可以估计球磨机设备中介质球撞击衬板的位置，并根据位置的统计信息与物料线的关系，检测球磨机设备当前的工作状态；一方面，目前还没有关于球磨机内的定位算法，本发明首次提出并解决了这个问题；另一方面，本发明方案根据实际具体情况，提出物料线的概念，并将其作为检测球磨机设备工作状态的一个工具。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为本发明实施例提供的一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的滚筒内撞击信号与弧形麦克风阵列接收信号模型示意图；
图3为本发明实施例提供的球磨机三种工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，如图1所示，该方法主要包括如下步骤：
步骤1、利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段。
本步骤的目的主要是挑选出有效的可用于定位的数据，不仅节省了运算的时间，也增加了运算结果的准确度。
本发明实施例中，基于能量信息的数据挑选考虑了球磨机设备现场的工作状态以及介质球撞击衬板的信号段的特点。
麦克风阵列接收的信号如下：
xi(t)＝s(t-τi)+ni(t),i＝1,2,...,M；
其中，xi(t)为t时刻第i个麦克风通道接收到的时域信号，s(t)表示介质球撞击衬板的信号(简称撞击信号)，当没有介质球撞击衬板时s(t)＝0，τi表示撞击信号到达第i个麦克风通道相对于到达参考麦克风通道的时延，ni(t)表示第i个麦克风通道接收的所有噪声(简称噪声)，M表示麦克风个数；
本发明的目的是要实时获得球磨机工作时，内部介质球撞击衬板的情况，进而实现工作状态的检测；因此首先要找出介质球撞击衬板的信号，才能使用后续的定位算法。
根据接收信号中介质球撞击衬板信号在时域波形中的采样点数，确定后续的处理帧长Fr。
在球磨机设备开机并进入稳定工作状态后，对于第i个麦克风通道，获得时间长度为T分钟的采样数据，计算采样数据的能量，作为初始能量：
其中，norm是矢量2范数，为第i个麦克风通道接收到的长度为T分钟的离散数据，xi(k)为第i个麦克风通道接收到的第k个点的离散数据；
对于第i个麦克风通道，在球磨机设备工作后，实时获取声音数据，当累计到T分钟的数据时，作为一个数据段；计算该数据段的能量TPi，并按下式计算其与初始能量Pi的比值：
RPi＝TPi/Pi；
对第i个麦克风通道的该数据段以帧长为Fr进行分帧，并且相邻帧之间没有重叠，得到N帧数据，接着计算第s帧数据的能量
计算第i个麦克风通道的该数据段帧平均能量，作为比较的参考：
AEi＝TPi/N；
由于介质球撞击衬板时刻的接收信号能量要高于非撞击时刻，因此根据此特征，可以初步挑选出第i个麦克风通道中符合条件的疑似介质球撞击衬板的信号帧及其索引：
对麦克风阵列中的所有麦克风通道均进行上述处理，在得到各麦克风通道初步挑选后的信号帧及帧索引后，进一步挑选符合介质球撞击衬板信号的数据。对每一麦克风通道中每一个帧索引进行统计，如果有一半以上麦克风通道初步挑选的信号帧中包含当前的帧索引，则最终认为相应信号帧的数据包含有撞击信号，并保存相应信号帧的数据；
将每个麦克风通道最终挑选出信号帧的数据各自拼接在一起，构成疑似介质球撞击衬板的信号段，该信号段是一个M行，Nt×Fr列矩阵，其中M是麦克风阵列的通道数，Nt是挑选后的帧数，Fr是每一帧中采样点数(即，帧长)。
步骤2、采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息。
如图2所示，为滚筒内撞击信号与弧形麦克风阵列接收信号模型示意图。球磨机设备的滚筒是圆柱形的，所获得的疑似介质球撞击衬板的信号段均来自于与弧形的麦克风阵列在同一平面的横截面上；弧形的麦克风阵列摆放位置与滚筒横截面形成同心圆，以阵列最上端的麦克风作为参考点，以参考点与圆心的连线作为y轴，以在同一平面并与y轴垂直的线作为x轴；
第i个麦克风的位置为：
loci＝[r×cos((i-1)×d/r),r×sin((i-1)×d/r)]；
式中，r为弧形的麦克风阵列的半径，d为相邻麦克风的弧长；
由于撞击的声源位置只可能在滚筒表面的圆周上，从第i个麦克风挑选出疑似介质球撞击衬板的信号中包含了多个数据帧，假设一个数据帧中只有一个声源，以y轴与滚筒表面交点处的声源位置为0度，向下方向为角度增加的方向，如果某一数据帧中的声源角度为θ，滚筒的半径为R，声源对应的坐标为：
obj＝[R×cos((π/180)×θ),R×sin((π/180)×θ)]；
声源与第i个麦克风之间的距离为：
假设声音在当前条件下传播的速度为c，则声源到达第i个麦克风的时间为：
ti＝disi/c；
从而得到声源到达第i个麦克风与到达参考麦克风之间的时延为：
τi＝ti-t1；
式中，t1为当前声源到达参考麦克风的时间；
因为声信号为带宽为B的宽带信号，将疑似介质球撞击衬板的信号段分成Nt个帧长为Fr的子信号段，对每个子信号段(每帧)进行Fr点的离散傅里叶变换，得到如下的宽带信号模型：
Xs(fl)＝a(fl,θ)Ss(fl)+Ns(fl),l＝1,2,...,Fr；s＝1,2,...,Nt；
其中，Xs(fl)和Ns(fl)是M×1维矢量，其元素分别是由第s帧中麦克风阵列接收信号xs(t)和噪声ns(t)在频率fl处的离散傅里叶系数构成，而Ss(fl)的元素是由无噪声的信号ss(t)的离散傅里叶系数构成；
当声源角度为θ时，麦克风阵列在fl频率点处的导向矢量为：
利用非相干信号子空间方法估计声源方向，首先估计fl频率点数据Xs(fl)的协方差矩阵：
Rs(fl)＝E[Xs(fl)Xs(fl)H]；
其中，E[·]表示求期望的操作；
接着对其进行特征分解，得到正交的信号子空间US(fl)和噪声子空间UN(fl)；最后，综合利用所有频率点的噪声子空间，采用MUSIC算法估计声源方向：
根据球磨机设备实际的运作状态，球磨机设备内介质球只可能在某个角度范围内与衬板撞击，在对空间谱搜索的过程中，设定搜索的角度间隔以及角度范围，找出空间谱的峰值对应的角度，即得到最终的撞击角度信息。
需要说明的是，上文将带宽为B的信号划分为Fr个窄带分量，由于低频和高频中的信息对测角的结果影响很小，为了提高算法的运算速度，可以选择带宽范围，记为B1～B2，其中B1表示选择的最低频率，B2表示选择的最高频率。
此处，获得的撞击角度信息的数量与步骤1中疑似介质球撞击衬板的信号段中各个麦克风数据帧的数量相同，因为一个数据帧只有一个声源。本步骤的定位算法是针对多通道麦克风阵列的，即只有同时使用不同麦克风通道的相同帧数据，才能定位一个结果，因此最终得到Nt个撞击角度信息。
步骤3、根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。
球磨机设备的工作原理简述如下：球磨机设备的内壁装有很多衬板，待磨物料和介质球同时在球磨机内随球磨机转动。由于介质球和物料的差异性，在离心力的作用下，大部分介质球在被滚筒内的衬板带到一定高度后沿着内壁滑落至底部，还有一部分介质球经过抛物运动，砸在物料以及没有物料覆盖的衬板上。其中，在介质球撞击物料以及介质球研磨物料的过程中，达到了球磨机对物料的粉碎处理。
定义经过抛落的介质球与滑落的物料形成的交界线为物料线。球磨机的工作状态如图3所示，可以分为三种，即低速状态、正常转速状态和高速状态。在正常转速状态下，抛落的介质球主要分布在物料线的附近，而低速状态是介质球主要分布在物料线下方，高速状态是介质球主要分布在物料线上方。考虑到工作效率和维护成本的原因，应该使球磨机一直工作在正常转速状态。
根据分析，在保持球磨机设备内物料和介质球体积一定的情况下，物料线的位置是球磨机滚筒转速的函数，可将这个函数假设为线性函数，在每一个滚筒转速条件下，都有一个相应的物料线位置；根据实际生产过程中积累的先验知识，在固定的一段时间内正常转速下介质球撞击衬板的次数在(v1,v2)范围内；根据撞击角度信息，统计在该固定时间内撞击角度在物料线上方的次数，如果大于v2，则表明当前球磨机设备处于高速状态，需要降低球磨机转速；如果统计的撞击次数小于v1，则表明当前球磨机设备处于低速状态，需要提高球磨机转速；如果统计的撞击次数在(v1,v2)范围内，则表明当前球磨机设备处于正常转速状态，维持当前转速即可。
本发明上述方案，首先挑选出疑似介质球撞击衬板数据，不仅节省了算法的时间，也增加了算法的准确度。根据物料线的定义，简化了对检测球磨机工作状态的理解，更方便地实现本发明的功能。
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上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)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的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，包括：
利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段；
采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息；
根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段的步骤包括：
麦克风阵列接收的信号如下：
xi(t)＝s(t-τi)+ni(t),i＝1,2,...,M；
其中，xi(t)为t时刻第i个麦克风通道接收到的时域信号，s(t)表示介质球撞击衬板的信号，当没有介质球撞击衬板时s(t)＝0，τi表示撞击信号到达第i个麦克风通道相对于到达参考麦克风通道的时延，ni(t)表示第i个麦克风通道接收的所有噪声，M表示麦克风个数；
对于第i个麦克风通道，在球磨机设备开机后并进入稳定工作状态后，获得时间长度为T分钟的采样数据，计算采样数据的能量，作为初始能量：
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<mi>P</mi>
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<mo>(</mo>
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</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，norm是矢量2范数，为第i个麦克风通道接收到的长度为T分钟的离散数据，xi(k)为第i个麦克风通道接收到的第k个点的离散数据；
对于第i个麦克风通道，在球磨机设备工作后，实时获取声音数据，当累计到T分钟的数据时，作为一个数据段；计算该数据段的能量TPi，并按下式计算其能量与初始能量Pi的比值：
RPi＝TPi/Pi；
对第i个麦克风通道的该数据段以帧长为Fr进行分帧，并且相邻帧之间没有重叠，得到N帧数据，接着计算第s帧数据的能量
然后，计算第i个麦克风通道所有帧的平均能量值，作为比较的参考：
AEi＝TPi/N；
从而初步挑选出第i个麦克风通道中符合条件的疑似介质球撞击衬板的信号帧以及其索引：
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>=</mo>
<mo>{</mo>
<mi>s</mi>
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</mrow>
统计每一个帧索引在所有麦克风通道初步挑选的信号帧中出现的次数，如果有一半以上麦克风通道包含当前信号帧索引，则认为当前信号帧数据包含有撞击信号，并保存当前信号帧的数据；
将每个通道最终挑选出信号帧的数据各自拼接在一起，构成疑似介质球撞击衬板的信号段，该信号段是一个M行，Nt×Fr列矩阵，其中Nt是挑选后的帧数。
3.根据权利要求1所述的一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息包括：
球磨机设备的滚筒是圆柱形的，所获得的疑似介质球撞击衬板的信号段均来自于与弧形的麦克风阵列在同一平面的横截面上；弧形的麦克风阵列摆放位置与滚筒横截面形成同心圆，则以麦克风阵列中最上端的麦克风作为参考点，以参考点与圆心的连线作为y轴，以在同一平面并与y轴垂直的线作为x轴；
第i个麦克风的位置为：
loci＝[r×cos((i-1)×d/r),r×sin((i-1)×d/r)]；
式中，r为弧形的麦克风阵列的半径，d为相邻麦克风的弧长；
从第i个麦克风挑选出疑似撞击的信号中包含了多个数据帧，假设一个数据帧中只有一个声源，以y轴与滚筒表面交点处的声源位置为零度，向下方向为角度增加的方向，如果某一数据帧中的声源角度为θ，滚筒的半径为R，声源对应的坐标为：
obj＝[R×cos((π/180)×θ),R×sin((π/180)×θ)]；
声源与第i个麦克风之间的距离为：
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<mo>;</mo>
</mrow>
假设声音在当前条件下传播的速度为c，则声源到达第i个麦克风的时间为：
ti＝disi/c；
从而得到声源到达第i个麦克风与到达参考麦克风之间的时延为：
τi＝ti-t1；
式中，t1为当前声源到达参考麦克风的时间；
因为声信号为带宽为B的宽带信号，将疑似介质球撞击衬板的信号段分成Nt个帧长为Fr的子信号段，每一子信号段即为一帧，对每个子信号段进行Fr点的离散傅里叶变换，得到如下的宽带信号模型：
Xs(fl)＝a(fl,θ)Ss(fl)+Ns(fl),l＝1,2,...,Fr；s＝1,2,...,Nt；
其中，Xs(fl)和Ns(fl)是M×1维矢量，其元素分别是由第s帧中麦克风阵列接收信号xs(t)和噪声ns(t)在频率fl处的离散傅里叶系数构成，而Ss(fl)的元素是由无噪声的信号ss(t)的离散傅里叶系数构成；
当声源角度为θ时，麦克风阵列在fl频率点处的导向矢量为：
<mrow>
<mi>a</mi>
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</mrow>
利用非相干信号子空间方法估计声源方向，首先估计fl频率点数据Xs(fl)的协方差矩阵：
Rs(fl)＝E[Xs(fl)Xs(fl)H]；
其中，E[·]表示求期望的操作；
接着对其进行特征分解，得到正交的信号子空间US(fl)和噪声子空间UN(fl)；最后，综合利用所有频率点的噪声子空间，采用MUSIC算法估计声源方向：
<mrow>
<msub>
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根据球磨机设备实际的运作状态，球磨机设备内介质球只可能在某个角度范围内与衬板撞击，在对空间谱搜索的过程中，设定搜索的角度间隔以及角度范围，找出空间谱的峰值对应的角度，即得到最终的撞击角度信息。
4.根据权利要求1所述的一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，其特征在于，所述根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态包括：
在保持球磨机设备内物料和介质球体积一定的情况下，物料线的位置是球磨机滚筒转速的函数，将这个函数假设为线性函数，在每一个滚筒转速条件下，都有一个相应的物料线位置；根据实际生产过程中积累的先验知识，在固定的一段时间内正常转速下介质球撞击衬板的次数在(v1,v2)范围内；
根据撞击角度信息，统计在该固定时间内撞击角度在物料线上方的次数，如果大于v2，则表明当前球磨机设备处于高速状态，需要降低球磨机转速；如果统计的撞击次数小于v1，则表明当前球磨机设备处于低速状态，需要提高球磨机转速；如果统计的撞击个数在(v1,v2)范围内，则表明当前球磨机设备处于正常转速状态，维持当前转速即可。
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