CN111444656A - 电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统 - Google Patents

电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统 Download PDF

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CN111444656A CN202010384305.2A CN202010384305A CN111444656A CN 111444656 A CN111444656 A CN 111444656A CN 202010384305 A CN202010384305 A CN 202010384305A CN 111444656 A CN111444656 A CN 111444656A
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陈虎威
马仲亮
叶海滨
王荷芬
顾增
朱月萍
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Jiangsu Dazhong Electric Motor Co ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，包括信号传感器、模数转换发生器、数据处理中央器、数模转换发生器、决策输出模块、界面模拟显示模块、决策反馈模块，信号传感器与模数转换发生器连接，模数转换发生器、数模转换发生器、决策反馈模块都与数据处理中央器连接，数模转换发生器与决策输出模块连接，决策输出模块与界面模拟显示模块连接，界面模拟显示模块与决策反馈模块连接。本发明保证电机能够稳定运行，保障电机的组装件正常高标准生产加工，着实提高电机的安全可靠性。

Description

电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统
技术领域
本发明涉及一种电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统。
背景技术
进入二十一世纪以来，人类对能源的需求量呈现爆炸式增长。根据数据显示，2019年1月到7月全国用电量约为4.03万亿千瓦时，同比增长约3％；并且，通过历史数据对比预算，截止至2019年12月，全国总的用电量合计约7.3万亿千瓦时；2020年，全社会用电量将增长5％，即总的用电量约为7.6万亿千瓦时；2021年，全社会总的用电量合计高达约8.0万亿千瓦时。然而，由于技术和经济的限制，我国多以火力发电为主，少量采用可再生资源发电，从而驱动动力设备作业。在此种情况下，过量的火力发电，不可避免地带来环境的污染和气候的危害。
其中，电机作为电能和设备之间的重要纽带，其运行状态关系该设备运转情况，以及对环境具有间接的关系。因此，在保障电机具有良好性能情况下，务必使得电机能够稳定运行。
发明内容
针对上述情况，为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统包括信号传感器、模数转换发生器、数据处理中央器、数模转换发生器、决策输出模块、界面模拟显示模块、决策反馈模块，信号传感器与模数转换发生器连接，模数转换发生器、数模转换发生器、决策反馈模块都与数据处理中央器连接，数模转换发生器与决策输出模块连接，决策输出模块与界面模拟显示模块连接，界面模拟显示模块与决策反馈模块连接。
优选地，所述信号传感器与一个无线测量仪连接，无线测量仪对加工工件个数统计，统计的数据通过模数转换发生器转换成数字信号，数字信号给数据处理中央器进行处理，处理后的数据通过数模转换发生器转换成模拟信号给决策输出模块，决策输出模块根据模拟信号输出决策，决策通过界面模拟显示模块进行显示，决策通过决策反馈模块反馈给数据处理中央器。
优选地，所述界面模拟显示模块为用户提供了可视化和可操作化界面。
优选地，所述数据处理中央器采用数值优化算法进行探讨机床的故障检测和预防维护维修。
优选地，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统采用分支定界算法并结合Matlab有限元软件。
优选地，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统需要考虑两个约束条件：第一种，维护约束是周期维护，机器运行固定周期T就须停机进行预防维护，每次维护时长为t；第二种，维护约束是每个加工周期T内允许加工的工件数量受限。
本发明的积极进步效果在于：本发明保证电机能够稳定运行，保障电机的组装件正常高标准生产加工，着实提高电机的安全可靠性，进一步提高机床作业效率和降低维护成本。
附图说明
图1为本发明电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统的原理框图。
图2为决策输出模块输出结果的示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统包括信号传感器、模数转换发生器、数据处理中央器、数模转换发生器、决策输出模块、界面模拟显示模块、决策反馈模块，信号传感器与模数转换发生器连接，模数转换发生器、数模转换发生器、决策反馈模块都与数据处理中央器连接，数模转换发生器与决策输出模块连接，决策输出模块与界面模拟显示模块连接，界面模拟显示模块与决策反馈模块连接。
信号传感器与一个无线测量仪连接，无线测量仪可以对加工工件个数统计，统计的数据通过模数转换发生器转换成数字信号，数字信号给数据处理中央器进行处理，处理后的数据通过数模转换发生器转换成模拟信号给决策输出模块，决策输出模块根据模拟信号输出决策，决策通过界面模拟显示模块进行显示，决策通过决策反馈模块反馈给数据处理中央器。界面模拟显示模块为用户提供了可视化和可操作化界面。
数据处理中央器采用数值优化算法进行探讨机床的故障检测和预防维护维修，解决机床加工部件个数和维护周期问题，能够有效解决决策优化问题，使得电机供应商获取最大收益情况下解决机床维护和预防故障。
为了能够更加清楚决策系统的计算过程，给出如下阐述：
首先，结合机床维护维修问题，需要考虑两个约束条件：第一种，维护约束是周期维护，机器运行固定周期T就须停机进行预防维护，每次维护时长为t(通常取T＞t，即机器的可用时间大于机器的维护时间)；第二种，维护约束是每个加工周期T内允许加工的工件数量受限，不能超过最大工件个数K。在维护期间，机器不能加工工件。该问题属于优化调度范畴，问题的目标是将工件的完成时间之和最小化。
由于不能预先确定最优的批次个数以及每个批次内工件的个数，因此用最大可能的批次个数及每个批次内最大可能的工件个数作为取值上界。构建如下的优化目标函数和约束条件，具体如下式：
目标：
Figure BDA0002482269420000041
Figure BDA0002482269420000042
Figure BDA0002482269420000043
Figure BDA0002482269420000044
j＝1，2，…，K；I＝1，2，…，n； (5)
Figure BDA0002482269420000045
Figure BDA0002482269420000046
Figure BDA0002482269420000047
Figure BDA0002482269420000048
xijl∈{0，1}；i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，K；l＝1，2，…，n， (10)
其中，MI表示第I个维护活动，BI表示第I个批次，可行调度结果表示为π＝(B1，M1，B2，M2，…ML-1，B1)，表示一共有L个批次，同时也表示加工n个工件需要做L-1次维护预防作业。并且，pi表示工件Ji的加工时间；Ci表示工件Ji的完成时间；nl表示批次Bl中工件个数(nl不大于K)；Il表示批次Bl结束与维护活动Ml开始之间的闲置时间，即
Figure BDA0002482269420000049
J[i]表示排在第i个位置的工件；p[i]表示工件J[i]的加工时间；C[i]表示工件J[i]的完成时间；
需要进一步说明的是，模型以式(1)最小化工件的完成时间之和为目标；约束式(2)表示一个工件只能在一个位置加工；约束式(3)表示每个位置最多分配一个工件；约束式(4)表示每个批次内工件的加工时间之和不超过；约束式(5)表示每个批次内允许加工的工件个数不超过；约束(6)表示位于批次中第n个位置的工件的完成时间；约束式(7)表示工件的完成时间；约束(8)表示若批次Bl为空，则批次Bl+1一定为空；约束式(9)表示在同一批次中一个位置为空，则其后续位置也为空；约束式(10)表示决策变量xijl为0-1变量。
本发明采用分支定界算法并结合Matlab有限元软件，从而仿真验证有效性。
如图2所示，决策输出模块输出了加工工件个数、维护周期时间和防护预测决策结果。
本发明在传统的计算方法(遗传算法)上进行改进(即改进型动态遗传算法)，便于实际系统的应用，能够进一步提高机床作业效率和降低维护成本，表1为数据设置，表2为计算结果以及相关方法的对比。从表2中可以很明显的看出，本发明涉及的方法优于另外一种技术方法。
表1数值设置表
Figure BDA0002482269420000051
表2数值计算结果表
Figure BDA0002482269420000061
本发明保证电机能够稳定运行，保障电机的组装件正常高标准生产加工，着实提高电机的安全可靠性，进一步提高机床作业效率和降低维护成本。为了增强电机生产的效率，减少智能制造下的机床维护维修费用，因此在最小化维修花费情况下的同时，使得电机供应商能够得到最大的收益。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统包括信号传感器、模数转换发生器、数据处理中央器、数模转换发生器、决策输出模块、界面模拟显示模块、决策反馈模块，信号传感器与模数转换发生器连接，模数转换发生器、数模转换发生器、决策反馈模块都与数据处理中央器连接，数模转换发生器与决策输出模块连接，决策输出模块与界面模拟显示模块连接，界面模拟显示模块与决策反馈模块连接。
2.如权利要求1所述的电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，听述信号传感器与一个无线测量仪连接，无线测量仪对加工工件个数统计，统计的数据通过模数转换发生器转换成数字信号，数字信号给数据处理中央器进行处理，处理后的数据通过数模转换发生器转换成模拟信号给决策输出模块，决策输出模块根据模拟信号输出决策，决策通过界面模拟显示模块进行显示，决策通过决策反馈模块反馈给数据处理中央器。
3.如权利要求1所述的电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述界面模拟显示模块为用户提供了可视化和可操作化界面。
4.如权利要求1所述的电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述数据处理中央器采用数值优化算法进行探讨机床的故障检测和预防维护维修。
5.如权利要求1所述的电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统采用分支定界算法并结合Matlab有限元软件。
6.如权利要求1所述的电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统，其特征在于，所述电机智能装配线下的机床故障检测与预防系统需要考虑两个约束条件：第一种，维护约束是周期维护，机器运行固定周期T就须停机进行预防维护，每次维护时长为t；第二种，维护约束是每个加工周期T内允许加工的工件数量受限。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113155493A (zh) * 2020-12-10 2021-07-23 江苏大中电机股份有限公司 智能物料车运行故障诊断与检测控制器

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