CN111805030A - 线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质，包括：按照采集周期采集线切割机包括的至少一个部件在线切割机工作时的运行数据；检测线切割机是否发生断线故障；若是，则从运行数据中提取发生断线故障之前m个采集周期内所采集到的第一运行数据，并从运行数据中提取发生断线故障之后n个采集周期内所采集的第二运行数据；根据第一运行数据和第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，运行状态趋势图用于表征线切割机中相应部件的运行状态变化；输出至少一个运行状态趋势图。本方案能够帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因。

Description

线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质。

背景技术

线切割机具有加工精度高，清洁度高、切割速度快等特点，因此，常用于各类磨具、精密零部件、电极等各种导电体的复杂型腔和曲面形体的加工。

断线故障是线切割机的一种常见故障，断线故障已占到线切割设备故障率的70％。当线切割机出现断线故障时，控制系统会显示报警代码，以提醒操作人员线切割机已出现断线故障。

但是，断线故障的原因有很多种，操作人员通过报警代码难以快速找到设备故障原因。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质，能够帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因。

第一方面，本发明提供了线切割机故障诊断方法，包括：

按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

检测所述线切割机是否发生断线故障；

如果所述线切割机发生断线故障，则从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

输出所述至少一个运行状态趋势图。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述切割线时，

所述运行数据包括：所述切割线的移动速度。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，

所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，

所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，

所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；

所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

优选地，

在所述采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据之后，且在所述检测所述线切割机是否发生断线故障之前，进一步包括：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

优选地，

所述从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，包括：

从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；

在所述从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据之后，进一步包括：

将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

优选地，

在所述将所述运行数据写入到所述缓冲区之前，进一步包括：

确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；

如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

优选地，

在所述根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图之后，且在所述输出所述至少一个运行状态趋势图之前，进一步包括：

生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；

将所述第一时间戳与所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述输出所述至少一个运行状态趋势图，包括：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

第二方面，本发明还提供了线切割机故障诊断装置，包括：

第一采集模块，用于按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

故障检测模块，用于检测所述线切割机是否发生断线故障；

第二采集模块，用于如果所述故障检测模块检测到所述线切割机发生断线故障，则从所述第一采集模块采集的所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

数据处理模块，用于根据所述第二采集模块提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

数据输出模块，用于输出所述数据处理模块生成的所述至少一个运行状态趋势图。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述切割线时，

所述运行数据包括：所述切割线的移动速度。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，

所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，

所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，

所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置。

优选地，

当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；

所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

优选地，

所述线切割机故障诊断装置进一步包括：数据存储模块；

所述数据存储模块，用于执行下述操作：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

优选地，

所述数据存储模块，用于从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；还用于将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

优选地，

所述数据存储模块，还用于确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

优选地，

所述线切割机故障诊断装置进一步包括：时间戳管理模块；

所述时间戳管理模块，用于如果所述故障检测模块检测到所述线切割机发生断线故障，生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；将所述第一时间戳与所述数据处理模块生成的所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述数据输出模块，用于执行下述操作：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

第三方面，本发明还提供了线切割机故障诊断装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行第一方面中任一所述的方法。

第四方面，本发明还提供了计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行第一方面中任一所述的方法。

本发明提供了线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质，线切割机包括用于对待加工工件进行切割的切割线、带动切割线移动的主轴、用于对切割线进行收线或放线的收放卷轴、用于通过摆杆向切割线提供恒定张力的张力电机以及用于对线切割机内各部件的运行状态进行调整的PID控制器；按照采集周期持续采集上述部件工作时的运行数据，有助于操作人员在线切割机发生断线故障时基于所采集的运行数据判断线切割机各部件工作时所处的状态，便于确定断线故障原因。但若线切割机上电运行较长时间后才发生断线故障，此时已采集大量的运行数据，而对于操作人员来说，大部分的运行数据对于判断断线故障的帮助较小，因此，当检测到线切割机发生断线故障后，不是将采集到的所有的运行数据均提供给操作人员，而是从已采集的运行数据中提取发生断线故障前的m个采集周期内的第一运行数据，以及从已采集的运行数据中提取发生断线故障后的n个采集周期的第二运行数据，基于第一运行数据和第二运行数据生成表征各部件运行状态变化的运行状态趋势图，并输出，这样可以减少操作人员所要查看的数据量，同时还能够帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种线切割机故障诊断方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的另一种线切割机故障诊断方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的一种线切割机故障诊断装置的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的另一种线切割机故障诊断装置的示意图；

图5是本发明一个实施例提供的又一种线切割机故障诊断装置的示意图；

图6是本发明一个实施例提供的又一种线切割机故障诊断装置的示意图。

附图标记列表：

101：按照预设的采集周期，采集线切割机中各部件在线切割机工作时的运行数据

102：检测线切割机是否发生断线故障

103：如果线切割机发生断线故障，从运行数据中提取第一运行数据和第二运行数据

104：根据第一运行数据和第二运行数据生成至少一个运行状态趋势图

105：输出至少一个运行状态趋势图

1：第一采集模块 2：故障检测模块 3：第二采集模块

4：数据处理模块 5：数据输出模块 6：数据存储模块

7：时间戳管理模块 8：存储器 9：处理器

具体实施方式

如前所述，对于线切割机来讲，最难处理的一个故障即为断线故障。目前，线切割机在发生断线故障后通常使用报警代码的方式进行故障诊断。报警代码能够告诉操作人员故障已经发生以及发生的时间，但无法帮助用户分析故障的原因。断线故障战线切割机故障率的70％。断线故障的原因多种多样，硅棒材料问题、线网张力不稳定、金刚线无砂、电机转速故障、线网离开切割区都可能导致断线，一次断线导致的停机时间可能长达20小时。

若一个光伏工厂内的线切割机可以多达上百台，且通常在无人值守的状态先进行自动化生产。当线切割机发生断线故障时，无法通过人工方式观察故障原因。从而导致操作人员无法快速、准确地找到故障原因。并且线在没有明确找到断线原因的情况下，重新工作容易反复出现断线故障，造成企业成本增加。

针对上述问题，本发明提供了线切割机故障诊断方法，能够按照预设的采集周期采集线切割机包括的部件在工作时的运行数据，若线切割机发生断线故障则从采集的数据中提取故障前的第一运行数据以及故障后的第二运行数据，再输出表征第一运行数据和第二运行数据的运行状态趋势图，以帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因，提高确定断线故障的效率。

下面结合附图对本发明实施例提供的线切割机故障诊断方法、装置和计算机可读介质进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了线切割机故障诊断方法，包括：

步骤101：按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

步骤102：检测所述线切割机是否发生断线故障；

步骤103：如果所述线切割机发生断线故障，则从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

步骤104：根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

步骤105：输出所述至少一个运行状态趋势图。

在本发明实施例中，线切割机包括用于对待加工工件进行切割的切割线、带动切割线移动的主轴、用于对切割线进行收线或放线的收放卷轴、用于通过摆杆向切割线提供恒定张力的张力电机以及用于对线切割机内各部件的运行状态进行调整的PID控制器；按照采集周期持续采集上述部件工作时的运行数据，有助于操作人员在线切割机发生断线故障时基于所采集的运行数据判断线切割机各部件工作时所处的状态，便于确定断线故障原因。但若线切割机上电运行较长时间后才发生断线故障，此时已采集大量的运行数据，而对于操作人员来说，大部分的运行数据对于判断断线故障的帮助较小，因此，当检测到线切割机发生断线故障后，不是将采集到的所有的运行数据均提供给操作人员，而是从已采集的运行数据中提取发生断线故障前的m个采集周期内的第一运行数据，以及从已采集的运行数据中提取发生断线故障后的n个采集周期的第二运行数据，基于第一运行数据和第二运行数据生成表征各部件运行状态变化的运行状态趋势图，并输出，这样可以减少操作人员所要查看的数据量，同时还能够帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述切割线时，所述运行数据包括：所述切割线的移动速度；

当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩；

当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩；

当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置；

当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

在本发明实施例中，若采集到的运行数据为切割线移动速度、主轴的转速和扭矩或者收放卷轴觉得转速和扭矩，操作人员可以基于该数据可以判断切割线工作时的移动是否异常、主轴的转速是否异常、收放卷轴的转速是否异常。若采集到的运行数据为PID控制器输出的调节值，则操作人员基于该数据可以判断PID控制器是否发生异常。

在本发明一实施例中，在所述采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据之后，且在所述检测所述线切割机是否发生断线故障之前，进一步包括：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

在本发明一实施例中，预设的缓冲区为具有预设容量存储区，在向缓冲区内存储运行数据前，需要先确定缓冲区内剩余的第一容量是否大于第一阈值，其中，该第一阈值为在一个采集周期所采集的运行数据在缓冲区内所需要的存储空间，若第一容量大于第一阈值则表征此时缓冲区内能够对一个采集周期内采集到的运行数据进行存储。反之，缓冲区则无法将一个采集周期你内采集到的运行数据全部存储，因此此时需要将缓冲区内存储时间最长的一个采集周期所采集到的运行数据删除，然后将最新采集的运行数据存储至缓冲区内，完成数据存储操作。

在本发明一实施例中，所述从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，包括：

从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；

在所述从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据之后，进一步包括：

将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

在本发明实施例中，当检测到线切割机发生断线故障后，由于按照采集周期采集到的各部件的运行数据存储在缓冲内，且缓冲区为先进先出的存储区，为了防止用于判断线切割机断线故障原因的运行数据被后续采集的运行数据覆盖，需要从缓冲区内提取发生断线故障前的m个采集周期内采集到的第一运行数据，比如，一个采集周期为20ms，采集发生断线故障前600个采集周期内的第一运行数据。并从缓冲区内提取发生断线故障后的n个采集周期内的第二运行数据，比如，从缓冲区内提取发生断故障后的600个采集周期内的第二运行数据。再将提取的第一运行数据和第二运行数据存储至可保持数据区内。与缓冲区相比，可保持数据区内存储的数据存储有效期更长，更利于保存断线故障前后一段时间内的数据。

在本发明一实施例中，在所述将所述运行数据写入到所述缓冲区之前，进一步包括：

确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；

如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

在本发明实施例中，由于采集运行数据是一个长时间的持续操作，使得采集的数据量较大，并且，采集到的运行数据中可能存在浮点数，而浮点数存储是所占的存储空间相对较多，因此，当采集到的运行数据中存在浮点数时，将浮点数转换为8位的整数，以最大程度降低数据存储时所占的空间。

为了便于操作人员查看故障数据，在本发明一实施例中，在所述根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图之后，且在所述输出所述至少一个运行状态趋势图之前，进一步包括：

生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；

将所述第一时间戳与所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述输出所述至少一个运行状态趋势图，包括：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

在本发明实施例中，当发生断线故障后，记录发生断线故障时间，再基于断线故障时间生成第一时间戳。对于每一次断线故障，在可视化界面中均会显示用于指示断线故障的相关信息，但是由于故障记录区内显示的条目数量有限，因此，若故障记录区内已有的第二时间戳的数量未达到显示的上限第二阈值，则可在的故障记录区内对此次断线故障的第一时间戳进行显示。若故障记录区内已有的第二时间戳数据量达到第二阈值，此时，可删除显示时间最长的第二时间戳，以便在故障记录区显示此次故障的第一时间戳。操作人员可以基于需求从故障记录区内显示的不同时间发生的断线故障的时间戳中确定所要查看的目标时间戳，若该目标时间戳为第一时间戳，则输出第一时间戳对应的断线故障所关联的运行趋势图，以供操作人员参考。

为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面以采集周期为3ms，采集发生断线故障前的600个采集周期的第一运行数据、采集发生断线故障后的100个采集周期的第二运行数据为例，对本发明实施例提供的线切割机故障诊断方法进行详细说明，如图2，具体可以包括以下步骤：

步骤201：按照预设的采集周期，采集线切割机包括的至少一个部件在线切割机工作时的运行数据，其中，至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，切割线用于对待加工工件进行切割，主轴用于向切割线提供动力以使切割线移动，收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个张力电机与至少一个摆杆相连接，张力电机通过相连接的至少一个摆杆向切割线提供恒定的张力。

具体地，线切割机包括用于收线或防线的收放卷轴、主轴、切割线、张力电机、摆杆、PID控制器和帮助排线的排线轴。线切割机的各个部件发生故障均会影响切割线，因此，为了便于在线切割机发生断线故障时，确定线切割机故障原因，可按照采集周期3ms，持续对线切割机的上述各个部件工作时的运行数据进行采集。比如，采集切割线的移动速度、每个主轴的转速和扭矩、收放卷轴的转速和扭矩、张力电机的扭矩、摆杆在向切割线提供恒定张力时所在的位置、PID控制器输出的用于调节线切割机处PID控制器外的部件的运行状态的调节值。

步骤202：确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，如果是，执行203，否则，执行步骤204。

具体地，由于采集周期较短，因此当线切割机上时间未发生断线故障，会使得采集到的运行数据量较大，并且在线切割机正常工作时所采集到的运行数据距离发生断线故障的时间较长时，采集到的运新数据对于判断线切割机发生断线故障的帮助较小。比如，线切割机发生断线时间点为2020年5月31日，那么在2020年3月1日之前采集的线切割机正常工作时的运行数据对于判断此次故障的帮助很小。因此，为了降低不必要的数据所占的存储空间，可设置具有先进先出功能且具有预设容量的缓冲区。当采集到运行数据后若缓冲区内剩余的第一容量不足以存储一个采集周期内采集到的运行数据时，删除缓冲区内存储时间最长的数据，使得剩余的第一容量大于第一阈值，以便将一个采集周期内采集到的运行数据存储至缓冲区，反之，则直接将采集到的运行数据存储至缓冲区。

需要说明的是，第一阈值大于或等于在一个采集周期内采集到的运行数据的数据量。

步骤203：删除缓冲区内存储时间最长的数据，使缓冲区的第一容量大于第一阈值，执行步骤204。

步骤204：确定采集的运行数据中是否存在浮点数。

步骤205：如果运行数据中存在浮点数，则将浮点数转换为8位的整数，执行步骤207。

具体地，在将运行数据存储至缓冲区前，需要先判断运行数据中是否存在浮点数，若存在，则需要将浮点数转换为8位的整数进行存储，以降低数据所占的存储空间。

步骤206：将运行数据写入到缓冲区中，执行步骤207。

步骤207：检测线切割机是否发生断线故障。

步骤208：如果线切割机发生断线故障，从缓冲区中提取发生断线故障之前600个采集周期内所采集到的第一运行数据，并从缓冲区中提取发生断线故障之后100个采集周期内所采集的第二运行数据。

具体地，在采集或存储运行数据的同时，还要检测线切割机是否发生断线故障，若检测到发生断线故障，可先记录线切割机发生断线故障的时间。由于持续采集到的所有的运行数据只有部分数据对于判断断线故障原因有帮助，因此，仅需从缓冲区内提取发生断线故障前的m个采集周期内所采集到的第一运行数据，并从缓冲区内提取发生断线故障后的n个采集周期内采集的第二运行数据即可。

步骤209：将提取的第一运行数据和第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，可保持数据的数据存储有效期大于缓冲区的数据存储有效期，且第二容量大于缓冲区的预设容量。

具体地，由于缓冲区是一个暂时缓存数据的空间，因此，为了较长时间保存发生断线故障前后一段时间内的运行数据，可设置可保持数据区，可保持数据区的数据存储有效期大于缓冲区的数据存储有效期，且可保持数据区的第二容量大于缓冲区的预设容量。将从缓冲区内提取出的第一运行数据和第二运行数据存储至可保持数据区内，以便操作人员调取数据。

步骤210：根据第一运行数据和第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，运行状态趋势图用于表征线切割机中相应部件的运行状态变化。

具体地，基于各个部件的运行数据，可生成针对至少一个部件运行状态变化的运行状态趋势图。

步骤211：生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳。

具体地，为了便于操作人员明确断线故障发生的时间，可基于记录的断线故障时间生成第一时间戳，以防止断线故障时间被篡改。

步骤212：将第一时间戳与至少一个运行趋势图进行绑定。

具体地，为了便于操作人员明确某一次断线故障时间和相关数据，可将断线故障对应的第一时间戳与对应的运行趋势图进行绑定。

步骤213：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行步骤214，否则，执行步骤215。

具体地，为了便于操作人员明确已发生的断线故障，在可视化界面中设置有故障记录区，故障记录区内显示有第二阈值数量个故障条目，每一条故障条目对应的标识为已发生的断线故障对应的时间戳。由于故障记录区内可实现的故障条目的数量有限，因此，当已显示的第二时间戳的数量大于第二阈值时，即故障记录区内显示的第二时间戳达到故障记录区显示的上限数量时，删除在故障记录区内显示时间最长的第二时间戳，然后将第一时间戳在故障记录区内进行显示，并将显示在故障记录区内的第一时间戳作为第二时间戳。为了便于最新发生的断线故障更容易引起操作人员的关注，在故障记录区内的各个第二时间戳可按照发生故障的时间顺序进行排列，比如，按照发生故障时间最短至发生故障时间最长的顺序进行排列。

步骤214：删除故障记录区内显示时间最长的至少一个第二时间戳。

步骤215：在故障记录内显示第一时间戳。

步骤216：在接收到用于获取第一时间戳的请求时，输出与第一时间戳绑定的至少一个运行趋势图。

具体地，操作人员可基于需求，在可视化界面内触发最新现实的第一时间戳，以生成用于获取第一时间戳的请求，基于该请求即可将于第一时间戳进行绑定的至少一个运行趋势图展示给操作人员，以便操作人员基于运行趋势图快速确定线切割机发生断线故障的原因。

需要说明的是，还可以记录待加工工件的长度、线切割机的产品型号、使用年限、采集待加工工件的进给位置(即，待加工工件当前加工的位置)、待加工工件已加工的时长、每个收放卷轴上所缠绕的切割线的线长，以及用于对切割线进行排线防止切割线在收放卷轴上堆积的丝杠所处的位置。，并将上述获取的数据作为运行数据。这样数据显示器在接收到用于获取第一时间戳的请求时，可数据显示器的记录信息区显示待加工工件的长度、线切割机的产品型号、使用年限、待加工工件的进给位置、加工工件已加工的时长、每个收放卷轴上所缠的绕切割线的线长、丝杠所处的位置。以通过运行趋势图和记录信息区内显示的数据帮助操作人员快速确认线切割机断线故障的原因。

如图3所示，本发明实施例提供了线切割机故障诊断装置，包括：

第一采集模块1，用于按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

故障检测模块2，用于检测所述线切割机是否发生断线故障；

第二采集模块3，用于如果所述故障检测模块2检测到所述线切割机发生断线故障，则从所述第一采集模块1采集的所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

数据处理模块4，用于根据所述第二采集模块3提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

信息输出模块，用于输出所述数据处理模块4生成的所述至少一个运行状态趋势图。

在本发明实施例中，线切割机包括用于对待加工工件进行切割的切割线、带动切割线移动的主轴、用于对切割线进行收线或放线的收放卷轴、用于通过摆杆向切割线提供恒定张力的张力电机以及用于对线切割机内各部件的运行状态进行调整的PID控制器；按照采集周期持续采集上述部件工作时的运行数据，有助于操作人员在线切割机发生断线故障时基于所采集的运行数据判断线切割机各部件工作时所处的状态，便于确定断线故障原因。但若线切割机上电运行较长时间后才发生断线故障，此时已采集大量的运行数据，而对于操作人员来说，大部分的运行数据对于判断断线故障的帮助较小，因此，当检测到线切割机发生断线故障后，不是将采集到的所有的运行数据均提供给操作人员，而是从已采集的运行数据中提取发生断线故障前的m个采集周期内的第一运行数据，以及从已采集的运行数据中提取发生断线故障后的n个采集周期的第二运行数据，基于第一运行数据和第二运行数据生成表征各部件运行状态变化的运行状态趋势图，并输出，这样可以减少操作人员所要查看的数据量，同时还能够帮助操作人员快速确定线切割机发生断线故障的原因。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述切割线时，

所述运行数据包括：所述切割线的移动速度。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，

所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，

所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，

所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置。

在本发明一实施例中，当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；

所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

基于图3所示的线切割机故障诊断装置，如图4所示，在本发明一实施例中，所述线切割机故障诊断装置进一步包括：数据存储模块6；

所述数据存储模块6，用于执行下述操作：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述第一采集模块1采集的所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

在本发明一实施例中，所述数据存储模块，用于从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；还用于将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

在本发明一实施例中，所述数据存储模块6，还用于确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

基于图3所示的线切割机故障诊断装置，如图5所示，在本发明一实施例中，所述线切割机故障诊断装置进一步包括：时间戳管理模块7；

所述时间戳管理模块7，用于如果所述故障检测模块2检测到所述线切割机发生断线故障，生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；将所述第一时间戳与所述数据处理模块4生成的所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述数据输出模块5，用于执行下述操作：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述时间戳管理模块7生成的所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

如图6所示，本发明实施例还提供了线切割机故障诊断装置，包括：至少一个存储器8和至少一个处理器9；

所述至少一个存储器8，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器9，用于调用所述机器可读程序，执行上述任一实施例中所述的线切割机故障诊断方法。

本发明还提供了计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述任一实施例中所述的线切割机故障诊断方法。

需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.线切割机故障诊断方法，其特征在于，包括：

按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

检测所述线切割机是否发生断线故障；

如果所述线切割机发生断线故障，则从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

输出所述至少一个运行状态趋势图。

2.根据权利要求1所述的线切割机故障诊断方法，其特征在于，

当所述至少一个部件包括：所述切割线时，

所述运行数据包括：所述切割线的移动速度；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，

所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，

所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，

所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；

所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

3.根据权利要求1所述的线切割机故障诊断方法，其特征在于，

在所述采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据之后，且在所述检测所述线切割机是否发生断线故障之前，进一步包括：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

4.根据权利要求3所述的线切割机故障诊断方法，其特征在于，

所述从所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，包括：

从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；

在所述从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据之后，进一步包括：

将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

5.根据权利要求3所述的线切割机故障诊断方法，其特征在于，

在所述将所述运行数据写入到所述缓冲区之前，进一步包括：

确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；

如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

6.根据权利要求1至5中任一所述的线切割机故障诊断方法，其特征在于，

在所述根据所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图之后，且在所述输出所述至少一个运行状态趋势图之前，进一步包括：

生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；

将所述第一时间戳与所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述输出所述至少一个运行状态趋势图，包括：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

7.线切割机故障诊断装置，其特征在于，包括：

第一采集模块(1)，用于按照预设的采集周期，采集所述线切割机包括的至少一个部件在所述线切割机工作时的运行数据，其中，所述至少一个部件包括切割线、至少一个主轴、至少一个收放卷轴、至少一个张力电机、至少一个摆杆和比例-积分-微分PID控制器中的至少一个，所述切割线用于对待加工工件进行切割，所述主轴用于向切割线提供动力以使所述切割线移动，所述收放卷轴用于对切割线进行收线或放线，每一个所述张力电机与至少一个所述摆杆相连接，所述张力电机通过相连接的所述至少一个摆杆向所述切割线提供恒定的张力；

故障检测模块(2)，用于检测所述线切割机是否发生断线故障；

第二采集模块(3)，用于如果所述故障检测模块(2)检测到所述线切割机发生断线故障，则从所述第一采集模块(1)采集的所述运行数据中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述运行数据中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据，其中，m和n均为正整数；

数据处理模块(4)，用于根据所述第二采集模块(3)提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据，生成至少一个运行状态趋势图，其中，所述运行状态趋势图用于表征所述线切割机中相应部件的运行状态变化；

数据输出模块(5)，用于输出所述数据处理模块(4)生成的所述至少一个运行状态趋势图。

8.根据权利要求7所述的线切割机故障诊断装置，其特征在于，

当所述至少一个部件包括：所述切割线时，

所述运行数据包括：所述切割线的移动速度；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个主轴时，

所述运行数据包括：每一个所述主轴对应的转速和扭矩；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个收放卷轴时，

所述运行数据包括：每一个所述收放卷轴对应的转速和扭矩；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述至少一个张力电机和所述至少一个摆杆时，

所述运行数据包括：每一个所述张力电机的扭矩和每一个所述摆杆当前所在的位置；

和/或，

当所述至少一个部件包括：所述PID控制器时；

所述运行数据包括：所述PID控制器输出的调节值，所述调节值用于调节所述至少一个部件中除所述PID控制器外的部件的运行状态。

9.根据权利要求7所述的线切割机故障诊断装置，其特征在于，进一步包括：数据存储模块(6)；

所述数据存储模块(6)，用于执行下述操作：

确定预设的缓冲区剩余的第一容量是否小于第一阈值，其中，所述第一阈值大于或等于在一个所述采集周期内采集到的所述运行数据的数据量；

如果所述缓冲区剩余的第一容量大于或等于所述第一阈值，则将所述运行数据写入到所述缓冲区中；

如果所述缓冲区剩余的第一容量小于所述第一阈值，则删除缓冲区内存储时间最长的数据，使所述缓冲区的第一容量大于所述第一阈值，并将所述运行数据写入到所述缓冲区。

10.根据权利要求9所述的线切割机故障诊断装置，其特征在于，

所述数据存储模块(6)，用于从所述缓冲区中提取发生断线故障之前m个所述采集周期内所采集到的第一运行数据，并从所述缓冲区中提取发生断线故障之后n个所述采集周期内所采集的第二运行数据；还用于将提取的所述第一运行数据和所述第二运行数据写入到具有预设的第二容量的可保持数据区，其中，所述可保持数据的数据存储有效期大于所述缓冲区的数据存储有效期，且所述第二容量大于所述缓冲区的预设容量。

11.根据权利要求9所述的线切割机故障诊断装置，其特征在于，

所述数据存储模块(6)，还用于确定采集的所述运行数据中是否存在浮点数；如果所述运行数据中存在浮点数，则将所述浮点数转换为8位的整数。

12.根据权利要求7至11中任一所述的线切割机故障诊断装置，其特征在于，进一步包括：时间戳管理模块(7)；

所述时间戳管理模块(7)，用于如果所述故障检测模块(2)检测到所述线切割机发生断线故障，生成用于记录发生断线故障时间的第一时间戳；将所述第一时间戳与所述数据处理模块(4)生成的所述至少一个运行趋势图进行绑定；

所述数据输出模块(5)，用于执行下述操作：

S1：确定预设的故障记录区内所显示的第二时间戳的数量是否大于第二阈值，如果是，执行S2，否则，执行S3；

S2：删除所述故障记录区内显示时间最长的至少一个所述第二时间戳；

S3：在所述故障记录内显示所述第一时间戳；

S4：在接收到用于获取所述第一时间戳的请求时，输出与所述第一时间戳绑定的所述至少一个运行趋势图。

13.线切割机故障诊断装置，其特征在于，包括：至少一个存储器(8)和至少一个处理器(9)；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至6中任一所述的方法。

14.计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1至6任一所述的方法。

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