CN112364445B - 一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质，其中方法包括采集夹具气缸的动作数据，及将动作数据传输至服务器；结合动作数据、标准差算法、均值算法输出夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；获取预设倍数值后，分别采用预置正标准差函数和预置负标准差函数处理动作时长均值和动作时长标准差确定正标准差与负标准差；结合动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定夹具的稳定性。通过采用标准差作为基础特征对采集的夹具动作数据进行分析，能够提高稳定性测试结果的准确度，避免排查问题耗时的难题与节约现场调试时间，实现对夹具稳定性测试过程数据记录的变化，提高整体稳定性测试工作效率。

Description

一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及机械制造生产技术领域，尤其涉及一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质。
背景技术
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller：PLC)作为一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，通常是采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作程序，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。
夹具是指机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置均可称之为夹具。
在机械制造生产过程中，夹具是用来保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术过高要求实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备。通常夹具在出厂前均需要经过严格的稳定性测试。现有技术方案中测试夹具稳定性的方法是通过PLC驱动夹具气缸连续运行一段时间，再观察夹具变化情况；此方法只能通过肉眼判断夹具变化情况，夹具稳定性测试过程中并无数据记录夹具发生的变化，而且排查问题耗时，这种方法测试的夹具，到现场后往往还需要大量的调试时间，整体工作效率低，而且稳定性测试结果准确度低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于夹具稳定性测试的方法、系统、装置和存储介质。
本发明所采用的第一技术方案是：
一种夹具稳定性测试方法，包括以下步骤：
采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器；
结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差；
结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性。
可选地，所述动作数据包括夹具气缸的动作时长与对应动作时长的次数，所述采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器这一步骤，具体包括以下步骤：
基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
根据所述夹具气缸的设计理想值，对所述动作时长与对应动作时长的次数过滤；
将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器。
可选地，所述结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值这一步骤，具体包括以下步骤：
获取过滤后的动作时长与所述动作时长的次数；
采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
结合所述动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
可选地，所述获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差这一步骤，具体包括以下步骤：
获取预设倍数值；
结合预置正标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出正标准差；
结合预置负标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出负标准差。
可选地，所述结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性这一步骤，具体包括以下步骤：
基于所述正标准差与负标准差对所述动作数据进行筛选，输出位于正标准差与负标准差范围内的有效动作数据次数；
将有效动作数据次数与所述动作时长次数的比值与预设比值进行比较，若所述比值大于等于所述预设比值则判定所述夹具稳定，若所述比值不大于所述预设比值则判定所述夹具不稳定。
本发明所采用的第二技术方案是：
一种夹具稳定性测试系统，包括：
采集模块，用于采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器；
输出模块，用于结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
确定模块，用于获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差；
判定模块，用于结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性。
可选地，所述采集模块包括：
采集单元，用于基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
过滤单元，用于根据所述夹具气缸的设计理想值，对所述动作时长与对应动作时长的次数过滤；
传输单元，用于将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器。
可选地，所述输出模块包括：
第一获取单元，用于获取过滤后的动作时长与所述动作时长的次数；
第一输出单元，用于采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
第二输出单元，用于结合所述动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
可选地，所述确定模块包括：
第二获取单元，用于获取预设倍数值；
第三输出单元，用于结合预置正标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出正标准差；
第四输出单元，用于结合预置负标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出负标准差。
可选地，所述判定模块包括：
筛选单元，用于基于所述正标准差与负标准差对所述动作数据进行筛选，输出位于正标准差与负标准差范围内的有效动作数据次数；
判定单元，用于将有效动作数据次数与所述动作时长次数的比值与预设比值进行比较，若所述比值大于等于所述预设比值则判定所述夹具稳定，若所述比值不大于所述预设比值则判定所述夹具不稳定。
本发明所采用的第三技术方案是：
一种装置，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行上所述方法。
本发明所采用的第四技术方案是：
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：通过服务器对采集的夹具气缸动作数据分析，基于标准差算法、均值算法处理所述动作数据后输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；再采用预置正标准差函数和预置负标准函数处理动作时长均值与动作时长标准差确定正标准差与负标准差，最后基于预设比值、正/负标准差值和动作数据实现对夹具稳定性的判定，从而避免排查问题耗时的问题与现场调试时间，同时提高稳定性测试结果的准确度与工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的夹具稳定性测试方法步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的夹具稳定性测试系统结构框图；
图3是本发明具体实施例提供的夹具稳定性测试流程示意图；
图4是本发明具体实施例提供的夹具稳定性测试结果界面展示示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例提供的一种夹具稳定性测试方法、系统、装置和存储介质，包括：
S1、采集夹具气缸的动作数据，及将动作数据传输至服务器；
S2、结合动作数据、标准差算法、均值算法输出夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
S3、获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理动作时长均值和动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理动作时长均值和动作时长标准差确定负标准差；
S4、结合动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定夹具的稳定性。
本实施例中，动作数据包括夹具气缸每次打开、关系的时长，以及对应的次数；预设倍数值是根据夹具气缸标准值设置的符合正态分布的倍数值，其值可设置为如1/2/3等，目的是排除不符合正态分布的小概率事件的干扰；预设比值指根据夹具稳定性测试应用场景和实际需求设置的阈值如预设比值可以为80％、85％或者95％，具体预设比值的大小根据夹具的应用场景和实际需求设置；预置正标准差函数和预置负标准差函数分别是针对本申请技术方案而设置的函数目的是求的正标准差(稳定动作数据上限)和负标准差(稳定动作数据下限)。具体地，将采集的夹具气缸的动作数据传送至服务器，分别采用标准差算法与均值算法处理采集的动作数据输出夹具的动作时长标准差与动作时长平均值，然后结合基于气缸标准值设置的预设倍数值、分别采用预置正标准差函数和预置负标准差函数处理动作时长标准差与动作平均值确定正标准差与负标准差，最后根据落入正标准差与负标准差范围内的动作数据与采集的动作数据的比值和预设比值的大小对夹具的稳定性做出判定。本发明通过采用标准差作为基础特征对采集的夹具动作数据进行分析，能够提高稳定性测试结果的准确度，避免排查问题耗时与节约现场调试时间，实现对夹具稳定性测试过程数据记录的变化，提高整体稳定性测试工作效率。
可选地，动作数据包括夹具气缸的动作时长与对应动作时长的次数，步骤S1具体包括以下步骤：
S11、基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
S12、根据夹具气缸的设计理想值，对动作时长与对应动作时长的次数过滤；
S13、将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器。
本实施例中，采用PLC数据采集技术对夹具气缸的动作时长进行采集，其采集的数据稳定可靠，夹具气缸的设计理想值是气缸连续稳定工作在某一正常动作时长的标准值。通过夹具气缸的设计理想值对动作时长与对应动作时长的次数过滤有利于稳定性测试的准确度。
可选地，步骤S2这一步骤具体包括以下步骤：
S21、获取过滤后的动作时长与动作时长的次数；
S22、采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
S23、结合动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
本实施例中，基于本方案属于最典型的正态分布模型，因此选择标准差作为数据样本的基础特征值，而且标准差的数值与其数据本身在一个数量级，有利于数值统计。
可选地，步骤S3这一步骤具体包括以下步骤：
S31、获取预设倍数值；
S32、结合预置正标准差函数与预设倍数值处理动作时长均值和动作时长标准差，输出正标准差；
S33、结合预置负标准差函数与预设倍数值处理动作时长均值和动作时长标准差，输出负标准差。
具体地，预置正标准差函数可以表示为：正标准差＝气缸动作时长平均值+σ倍数×动作时长标准差；预置负标准差函数可以表示为：负标准差＝气缸动作时长平均值-σ倍数×动作时长标准差；其中σ倍数即为预设倍数值，其值可以是1/2/3，具体可以根据稳定性测试需要和应用场景进行设置。
可选地，步骤S4这一步骤具体包括以下步骤：
S41、基于正标准差与负标准差对动作数据进行筛选，输出位于正标准差与负标准差范围内的有效动作数据；
S42、将有效动作数据与动作数据的比值与预设比值进行比较，若比值大于等于预设比值则判定夹具稳定，若比值不大于预设比值则判定夹具不稳定。
如图2所示，本发明实施例提供的一种夹具稳定性测试系统结构框图，包括：
采集模块，用于采集夹具气缸的动作数据，及将动作数据传输至服务器；
输出模块，用于结合动作数据、标准差算法、均值算法输出夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
确定模块，用于获取预设倍数值后，分别采用预置正标准差函数和预置负标准差函数处理动作时长均值和动作时长标准差确定正标准差与负标准差；
判定模块，用于结合动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定夹具的稳定性。
可选地，采集模块包括：
采集单元，用于基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
过滤单元，用于根据夹具气缸的设计理想值，对动作时长与对应动作时长的次数过滤；
传输单元，用于将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器。
可选地，输出模块包括：
第一获取单元，用于获取过滤后的动作时长与动作时长的次数；
第一输出单元，用于采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
第二输出单元，用于结合动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
可选地，确定模块包括：
第二获取单元，用于获取预设倍数值；
第三输出单元，用于结合预置正标准差函数与预设倍数值处理动作时长均值和动作时长标准差，输出正标准差；
第四输出单元，用于结合预置负标准差函数与预设倍数值处理动作时长均值和动作时长标准差，输出负标准差。
可选地，判定模块包括：
筛选单元，用于基于正标准差与负标准差对动作数据进行筛选，输出位于正标准差与负标准差范围内的有效动作数据；
判定单元，用于将有效动作数据与动作数据的比值与预设比值进行比较，若比值大于等于预设比值则判定夹具稳定，若比值小于预设比值则判定夹具不稳定。
一种装置，存储器用于存储至少一个程序，处理器用于加载至少一个程序以执行方法实施例方法。
本实施例的一种装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种夹具稳定性测试方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行方法实施例方法。
本实施例的一种存储介质，可执行本发明方法实施例一所提供的一种夹具稳定性测试方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
具体实施例
如图3所示是一种夹具稳定性测试方法流程示意图，具体包括下列步骤：
1.开始进行稳定性测试
本具体实施例选用编号为MZ14aV的气缸对该夹具进行测试，选择时间区间为2020年3月10日，选择0至两倍标准值，即超过两倍标准值部分的动作数据不列入计算范畴，标准值根据气缸MZ14aV的设计理想值而定。
2.夹具硬件连接
3.PLC IO信号配置
若出现信号报错则重新进行PLC IO信号配置或夹具硬件连接；若无信号报错则进行后续测试步骤。
4.运行次数设定大于1000次
若夹具连续开合运行少于1000次则重置，若夹具连续开合1000次则进行后续数据采集步骤。
5.数据采集
选择现场边缘端的硬件工控机采集器，采集器以30ms的速率连续扫描PLC，采集夹具气缸打开、到位时间戳，并计算动作时长。采集器直接对现场控制器PLC进行高速采集，简单计算，缓存后上发到数据库。
6.发往服务器数据库
本具体实施例对服务器数据库无特殊技术要求，任何数据库均可用于数据接收，存储和后续的数据分发计算，在此，可选为Mysql数据库。
7.根据夹具气缸每次打开、关闭时长计算标准差
数据分析主要是计算气缸动作的正负标注出你哈，通过选择某时段气缸的动作时长数据，计算气缸动作时长在正负标准差内所占的比例，计算公式如下：
正标准差＝气缸动作平均值+σ倍数×标准差
负标准差＝气缸动作平均值－σ倍数×标准差
8.将落入正标准差与负标准差内的样本数量与采集的所有样本数量的比值与预设比值80％进行比较来判定夹具的稳定性。
若大于80％，则夹具稳定；若不大于80％，则夹具稳定性差。
如图4和表1分别是本具体实施例对编号为MZ14aV的气缸稳定性测试的结果展示示意图和数据。
具体地，对于表1中的数据，如图4所示，横坐标为气缸动作时长，纵坐标为气缸动作次数；有编号MZ14aV气缸，通过选择时间区间2020年3月10日；取值0至两倍标准值，即超出两倍标准值部分的数据不列入计算范畴，标准值根据气缸的设计理想值设定；σ倍数选择3倍。气缸动作数据如图2所示，气缸动作平均值＝(0.3×2+0.31×9+…+0.51×3)÷(2+9+…+3)＝0.41s；根据标准差计算公式可得出，气缸动作标准差为0.3，则气缸动作的正标准差＝0.41+3×0.3＝0.5；气缸动作的负标准差＝0.41－3×0.3＝0.32；气缸动作持续时长在正负标准差范围内的次数共计923次，气缸动作时长在正负标准差内所占比例＝923÷937＝98.51％；则可判定此夹具稳定性测试合格。
Figure BDA0002702212050000091
表1
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种夹具稳定性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器，所述动作数据包括夹具气缸的动作时长与对应动作时长的次数；
结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差；
结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性；
其中，所述采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器这一步骤，具体包括以下步骤：
基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
根据所述夹具气缸的设计理想值，对所述动作时长与对应动作时长的次数过滤；
将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器；
其中，所述结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值这一步骤，具体包括以下步骤：
获取过滤后的动作时长与所述动作时长的次数；
采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
结合所述动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
2.根据权利要求1所述的一种夹具稳定性测试方法，其特征在于，所述获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差这一步骤，具体包括以下步骤：
获取预设倍数值；
结合预置正标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出正标准差；
结合预置负标准差函数与预设倍数值处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差，输出负标准差。
3.根据权利要求1所述的一种夹具稳定性测试方法，其特征在于，所述结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性这一步骤，具体包括以下步骤：
基于所述正标准差与负标准差对所述动作数据进行筛选，输出位于正标准差与负标准差范围内的有效动作数据次数；
将有效动作数据次数与所述动作时长次数的比值与预设比值进行比较，若所述比值大于所述预设比值则判定所述夹具稳定，若所述比值不大于所述预设比值则判定所述夹具不稳定。
4.一种夹具稳定性测试系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集夹具气缸的动作数据，及将所述动作数据传输至服务器；输出模块，用于结合所述动作数据、标准差算法、均值算法输出所述夹具的动作时长标准差与动作时长平均值；
确定模块，用于获取预设倍数值后，采用预置正标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定正标准差，及采用预置负标准差函数处理所述动作时长均值和所述动作时长标准差确定负标准差；
判定模块，用于结合所述动作数据、预设比值、正标准差和负标准差判定所述夹具的稳定性；
其中，所述采集模块包括：
采集单元，用于基于PLC数据采集技术采集夹具气缸的动作时长，并记录对应动作时长的次数；
过滤单元，用于根据所述夹具气缸的设计理想值，对所述动作时长与对应动作时长的次数过滤；
传输单元，用于将过滤后的动作时长与对应动作时长的次数传输至服务器；其中，所述输出模块包括：
第一获取单元，用于获取过滤后的动作时长与所述动作时长的次数；
第一输出单元，用于采用均值算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长均值；
第二输出单元，用于结合所述动作时长均值和标准差算法处理过滤后的动作时长与对应动作时长的次数后，输出动作时长标准差。
5.一种装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求1-3任一项所述方法。
6.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-3任一项所述方法。
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