CN111906691A - 一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涉及一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，以实现使用机器听觉来对加工过程进行实时监测。该机器听觉识别系统包括音频信息采集、音频信息分析、参数输出与提示模块等。通过在打磨机床封闭空间内安装分布式声级计群，监测空间内的声场音量变化，利用音频信息分析与评价模块来分析封闭空间内的音量变化，并获得实时的内部空间声场分布；对打磨机床加工的音量进行评价，实时输出打磨机床的音量，与合理的加工音量范围进行比较，判断是否出现加工异常。
Description
技术领域
本发明涉及数控领域，具体地说，是涉及一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统。
背景技术
随着数字化、智能化、网络化的发展，目前越来越多的工业企业利用工业机器人替代人工，来改善脏、乱、差、噪声大的加工作业环境，甚至许多工件都在封闭空间内进行加工，以改善车间环境。我国铸造行业这点尤为明显。
在封闭空间内使用机器人加工具有噪声小、污染物扩散小、能维持车间环境清洁、改善人工作业环境等优点，但是也存在可视化程度降低、加工过程难以随时掌控等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其信息可视化效果好，加工过程容易掌控。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，包括音频信息采集模块，采集打磨机床封闭空间内的声场音量变化；音频信息分析模块，通过对音频信息采集模块采集到的数据进行分析，建立打磨加工过程的数据库，并将分析数据输出到参数输出与提示预警模块；参数输出与提示预警模块，接收音频信息分析模块输出的分析数据，并通过分析数据判断打磨过程是否异常。
进一步的技术方案是，所述音频信息采集模块包括分布在打磨机床空间内部的分布式分级计群，用于测量封闭空间内的声场分布，分布式分级计群需要根据内部空间的尺寸进行布置。
进一步的技术方案是，所述音频信息分析模块包括频谱分析、倍频程分析、大数据分析、机器学习中的至少一种。
进一步的技术方案是，还包括环境信息分析模块，用于检测分析封闭空间外的环境噪音信息。
进一步的技术方案是，所述音频信息采集模块具体为：在打磨机床内部封闭空间的左右两侧共安装了10个声级计，每侧5个声级计均匀分布，形成分布式声级计群，用来测试各个测量点音量的大小，并将测试数据传输至音频信息分析模块。
进一步的技术方案是，所述音频信息分析模块具体分析过程为：当铸件打磨噪声分贝在40～70dB时，分析判断为打磨正常区间；当铸件打磨噪声分贝在70～85dB时，结合电流、加工深度信息，判断是否需要进行加工参数调整，如果不调整，则严格控制加工时间、加工数量；当铸件打磨噪声分贝超过85dB时，则进行提示与预警，并对工艺参数进行有效调整。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，以实现使用机器听觉来对加工过程进行实时监测。该机器听觉识别系统包括音频信息采集、音频信息分析、参数输出与提示模块等。
通过在打磨机床封闭空间内安装分布式声级计群，监测空间内的声场音量变化，利用音频信息分析与评价模块来分析封闭空间内的音量变化，并获得实时的内部空间声场分布；根据评价模型、大数据分析、机器学习等，对打磨机床加工的音量进行评价，实时输出打磨机床的音量，与合理的加工音量范围进行比较，判断是否出现加工异常。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明所述基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，参见图1：一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，包括音频信息采集模块，采集打磨机床封闭空间内的声场音量变化；音频信息分析模块，通过对音频信息采集模块采集到的数据进行分析，建立打磨加工过程的数据库，并将分析数据输出到参数输出与提示预警模块；参数输出与提示预警模块，接收音频信息分析模块输出的分析数据，并通过分析数据判断打磨过程是否异常。
优选的是，所述音频信息采集模块包括分布在打磨机床空间内部的分布式分级计群，用于测量封闭空间内的声场分布，分布式分级计群需要根据内部空间的尺寸进行布置。
优选的是，所述音频信息分析模块包括频谱分析、倍频程分析、大数据分析、机器学习中的至少一种。
优选的是，还包括环境信息分析模块，用于检测分析封闭空间外的环境噪音信息。
优选的是，所述音频信息采集模块具体为：在打磨机床内部封闭空间的左右两侧共安装了10个声级计，每侧5个声级计均匀分布，形成分布式声级计群，用来测试各个测量点音量的大小，并将测试数据传输至音频信息分析模块。
优选的是，所述音频信息分析模块具体分析过程为：当铸件打磨噪声分贝在40～70dB时，分析判断为打磨正常区间；当铸件打磨噪声分贝在70～85dB时，结合电流、加工深度信息，判断是否需要进行加工参数调整，如果不调整，则严格控制加工时间、加工数量；当铸件打磨噪声分贝超过85dB时，则进行提示与预警，并对工艺参数进行有效调整。
具体地，如图1所示为铸件打磨识别系统流程图，它主要包括打磨音频信息、环境信息、音频评价信息、参数输出与提示报警模块；打磨音频信息主要包括分级计群的合理布置以及分级计的数据采集两大块，用于进行封闭空间内声场的分布采集；环境信息主要包括封闭空间外的正常环境以及特殊加工环境对打磨声场分布的干涉；音频评价信息主要包括利用频谱分析、倍频程分析、机器学习、大数据分析等评价方法，用于对采集到的声音进行分析与评价；
先进行环境噪音测试，得到噪音频谱图，然后再进行打磨过程的噪音测试，得到频谱图，将测量得到的总噪声声级减去背景噪声声级获得加工的噪声声级；同时在打磨过程中，改变不同的参数，包括加工电流、电机转速、进刀速度、总体进刀深度、单词进刀深度等，观察其不同频程的频谱变化，利用大数据分析，将频程段的频谱变化与加工参数的变化相对应，为后续进行噪音评判时提供依据；例如当噪音超过80dB时，需综合考虑其他影响因素，比如电流、加工深度等信息，来确定是否需要进行加工参数调整，此时通过不同频程的频谱分析，得到某个频程段噪音较高，系统就可以自动提示对应的加工参数可能会出现异常，这样就可以通过噪音的频谱分析实现打磨过程的总体监控以及多加工参数的独立化监控。
参数输出模块主要包括噪音输出、可视化界面展示、变化趋势分析等，可以直接读取相应的参数；提示预警模块，则是在到达报警边缘以及异常工作时，进行提示与报警。
进一步的，在打磨机床内部封闭空间的左右两侧共安装了10个声级计(Soundmeters)，每侧5个点基本均匀分布，形成分布式声级计群，用来测试各个测量点音量的大小，并通过数据采集模块将数据传输至音频评价信息模块。声级计的空间安装位置需根据机床内部的结构进行，需安装在不影响正常打磨工作，不在工件打磨影响范围内的位置，以免因受到工件打磨影响而获得不准确的数据。通过音频评价信息进行数据处理与分析，例如，当铸件打磨噪声分贝在40～70dB时，可认为处于打磨正常区间，当打磨噪声分贝在70～85dB时，需综合考虑其他影响因素，比如电流、加工深度等信息，来确定是否需要进行加工参数调整，如果不调整，可能需要严格控制加工时间、加工数量等；当打磨噪声分贝超过85dB时，就需要进行提示与预警，对工艺参数进行有效调整。其中70dB，85dB是从《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087-2013中工作场所的噪声限值获得，一般而言，打磨过程中进刀尺寸越大，砂轮转速越大，则噪声越大，因而具体的噪声等级划分以及噪声参考数值需根据实际的机床打磨工艺来制定。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，以实现使用机器听觉来对加工过程进行实时监测。该机器听觉识别系统包括音频信息采集、音频信息分析、参数输出与提示模块等。
通过在打磨机床封闭空间内安装分布式声级计群，监测空间内的声场音量变化，利用音频信息分析与评价模块来分析封闭空间内的音量变化，并获得实时的内部空间声场分布；根据评价模型、大数据分析、机器学习等，对打磨机床加工的音量进行评价，实时输出打磨机床的音量，与合理的加工音量范围进行比较，判断是否出现加工异常。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，包括
音频信息采集模块，采集打磨机床封闭空间内的声场音量变化；
音频信息分析模块，通过对音频信息采集模块采集到的数据进行分析，建立打磨加工过程的数据库，并将分析数据输出到参数输出与提示预警模块；
参数输出与提示预警模块，接收音频信息分析模块输出的分析数据，并通过分析数据判断打磨过程是否异常。
2.根据权利要求1所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，所述音频信息采集模块包括分布在打磨机床空间内部的分布式分级计群，用于测量封闭空间内的声场分布，分布式分级计群需要根据内部空间的尺寸进行布置。
3.根据权利要求1所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，所述音频信息分析模块包括频谱分析、倍频程分析、大数据分析、机器学习中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，还包括环境信息分析模块，用于检测分析封闭空间外的环境噪音信息。
5.根据权利要求4所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，所述音频信息采集模块具体为：在打磨机床内部封闭空间的左右两侧共安装了10个声级计，每侧5个声级计均匀分布，形成分布式声级计群，用来测试各个测量点音量的大小，并将测试数据传输至音频信息分析模块。
6.根据权利要求5所述的基于机器听觉的封闭空间铸件打磨识别系统，其特征在于，所述音频信息分析模块具体分析过程为：当铸件打磨噪声分贝在40～70dB时，分析判断为打磨正常区间；当铸件打磨噪声分贝在70～85dB时，结合电流、加工深度信息，判断是否需要进行加工参数调整，如果不调整，则严格控制加工时间、加工数量；当铸件打磨噪声分贝超过85dB时，则进行提示与预警，并对工艺参数进行有效调整。
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