CN113092099B - 基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法及装置，所述方法包括：基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定第一部件的功率谱密度曲线，以及基于预设时段内第二部件的加速度曲线，确定第二部件的功率谱密度曲线；基于第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定紧固件的松动状态。本发明可以在不拆卸紧固件的状态下，准确判断连接第一部件和第二部件的所有紧固件是否存在松动，效率较高且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件检测技术领域，尤其涉及一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法及装置。
背景技术
紧固件连接节点是最常用的钢结构构件连接方式之一，紧固件在服役过程中由于温度波动、反复荷载和振动等多因素造成螺栓连接松动从而威胁到整个结构的安全性和稳定性，因此对紧固件的松动检测具有重要意义。
传统方法中通过在固定好的紧固件上进行漆标标记，但该方法智能识别旋转松动，无法识别非旋转松动。此外，传统方法中还通过实验室测量紧固件的松动情况，但实验室的工况与实际工况存在差异，无法准确检测紧固件是否存在松动。
发明内容
本发明提供一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法及装置，用以解决现有技术中无法准确检测紧固件是否存在松动的缺陷。
本发明提供一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，包括：
基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；
基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；
基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，所述基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态，包括：
基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
基于所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定所述紧固件在各频率段下的松动状态。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数是基于如下步骤确定的：
确定所述第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若所述当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定所述当前功率谱密度对应的点为所述第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计各频率段内异常点的个数作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第一频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，若所述第二部件对所述第二频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，若所述第二部件对所述第三频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，所述第一部件的加速度曲线是通过设置在所述第一部件上的加速度传感器获取的，所述第二部件的加速度曲线是通过设置在所述第二部件上的加速度传感器获取的。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，所述第一部件与所述第二部件之间的距离小于预设距离。
本发明还提供一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，包括：
第一确定单元，用于基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；
第二确定单元，用于基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；
紧固件检测单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，所述紧固件检测单元，包括：
异常点个数确定单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
松动检测单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定所述紧固件在各频率段下的松动状态。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，还包括：
异常点确定单元，用于确定所述第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若所述当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定所述当前功率谱密度对应的点为所述第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计单元，用于统计各频率段内异常点的个数作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第一频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第二低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，若所述第二部件对所述第二频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，若所述第二部件对所述第三频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，所述第一部件的加速度曲线是通过设置在所述第一部件上的加速度传感器获取的，所述第二部件的加速度曲线是通过设置在所述第二部件上的加速度传感器获取的。
根据本发明提供的一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，所述第一部件与所述第二部件之间的距离小于预设距离。本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的步骤。
本发明提供的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法及装置，基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，实现在不拆卸紧固件的状态下，准确判断连接第一部件和第二部件的所有紧固件是否存在松动，效率较高且成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1是本发明提供的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的流程示意图；
图2是本发明提供的车辆紧固件检测的装置示意图；
图3是本发明提供的又一紧固件松动检测方法的流程示意图；
图4是本发明提供的低频段功率谱密度曲线示意图；
图5是本发明提供的中频段功率谱密度曲线示意图；
图6是本发明提供的高频段功率谱密度曲线示意图；
图7是本发明提供的低频敏感紧固件松动检测示意图；
图8是本发明提供的中频敏感紧固件松动检测示意图；
图9是本发明提供的高频敏感紧固件松动检测示意图；
图10是本发明提供的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置的结构示意图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图；
附图标记：
11：关键零部件； 12：第一加速度传感器； 13：第二加速度传感器；
14：数据传输线； 15：车架； 16：信号采集存储器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
传统方法中对紧固件的松动检测的方法包括：一是通过在固定好的紧固件上进行漆标标记，但该方法智能识别旋转松动，无法识别非旋转松动。二是通过实验室测量紧固件的松动情况，但实验室的工况与实际工况存在差异，无法准确检测紧固件是否存在松动。三是通过在紧固件(如螺栓)内增加相应地传感器进行测量，但该方法需要反复拆卸紧固件，且每次只能检测一个紧固件是否存在松动，成本较高且效率较低。四是通过固定周期对紧固件进行保养以防止紧固件松动，但该方法可能存在延迟保养和过度保养的情况，且不同工况下的保养周期不同，无法精确进行保养。
对此，本发明提供一种紧固件松动检测方法。图1是本发明提供的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤110、基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定第一部件的功率谱密度曲线，以及基于预设时段内第二部件的加速度曲线，确定第二部件的功率谱密度曲线；第二部件通过紧固件固定在第一部件上。
具体地，第一部件的加速度曲线用于表征预设时段内第一部件的实时加速度变化情况，可以通过设置于第一部件表面的加速度传感器获取；第二部件的加速度曲线用于表征预设时段内第二部件的实时加速度变化情况，可以通过设置于第二部件表面的加速度传感器获取。其中，第二部件通过紧固件(如螺栓)固定在第一部件上，即可以理解为第二部件相对于第一部件是运动的，如第一部件为车架时，第二部件可以为通过紧固件固定在车架表面的关键零部件；又如第一部件为风力发电设备的机座时，第二部件可以为通过紧固件固定在机座上的零部件。第一部件的功率谱密度曲线(PSD曲线)用于表征预设时段内第一部件的实时功率谱密度变化情况，可以通过第一部件的加速度曲线转换得到；第二部件的功率谱密度曲线(PSD曲线)用于表征预设时段内第二部件的实时功率谱密度变化情况，可以通过第二部件的加速度曲线转换得到。
步骤120、基于第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数。
具体地，第一部件的功率谱密度曲线对应了一个总的频率段范围，该频率段范围可以由低频段、中频段和高频段组成。例如，第一部件的功率谱密度曲线对应的频率段范围为0～X，则可将该频率段划分为低频段0～X1，中频段X1～X2，以及高频段X2～X3，其中0＜X1＜X2＜X3。由于第二部件对不同频率段的敏感程度不同，即对于高敏感的频率段紧固件容易松动，低敏感的频率段紧固件则相对来说不容易松动，而阈值代表的是紧固件不需要紧固的范围，因此在不同频率段下对应的阈值是不同的。第二部件对频率段越敏感，其对应频率段的阈值越小。各阈值可以是根据实际情况人为在各频率段内设置的固定值，或是根据各频率段内与频率相关的阈值函数确定的值。
步骤130、基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定紧固件的松动状态。
具体地，由于第二部件相对于第一部件会发生运动，从而会导致连接第一部件和第二部件的紧固件松动。若第一部件与第二部件的功率谱密度相差较大，则表明连接第一部件和第二部件的紧固件存在松动的概率较大。
在确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，以及第二部件的功率谱密度曲线之后，可以确定第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下是否存在异常点。例如，第二部件的功率谱密度曲线上存在一点其功率谱密度值大于上限功率谱密度或小于下限功率谱密度，即第二部件的功率谱密度曲线上存在一点位于上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线区间之外，则可以确定该点为第二部件的功率谱密度曲线在该频率段下的异常点。其中，上限功率谱密度指当前功率谱密度对应频率在上限功率谱密度曲线上对应的功率谱密度，下限功率谱密度指当前功率谱密度对应频率在下限功率谱密度曲线上对应的功率谱密度。
基于各频率段下异常点的个数可以判定对应频率段下紧固件的松动状态，例如当低频段下异常点的个数达到预设值后，则认为紧固件存在松动故障。同时，紧固件的最终松动状态是结合各频率段下紧固件的松动状态确定的，可以基于第二部件对不同频率段的敏感程度，确定各频率段下紧固件的松动状态所占权重，进而最终确定紧固件的松动状态。例如，低频段下紧固件存在松动故障，高频段下紧固件正常，由于第二部件对低频敏感，则低频段的紧固件松动状态应该优先于高频段的紧固件松动状态，因此判断第二部件的紧固件存在松动故障。
如图2所示，将第一加速度传感器12固定在关键零部件11的金属表面或硬度足够的表面上，第二加速度传感器13固定在距离关键零部件最近的车架15上，通过数据传输线14将第一加速度传感器12和第二加速度传感器13连接到信号采集存储器16上，从而可以综合判断紧固件是否存在松动。如图3所示，在车辆行驶的过程中，加速度传感器采集关键零部件和车架六个方向(±X、±Y、±Z)的加速度信号，传输并存储在信号采集存储器中。通过计算机或者控制器对采集的关键零部件和车架的加速度信号进行对比分析，判断此关键零部件的螺栓是否存在松动以及是否需要紧固保养。此外，可以通过连接外部计算机实现检测功能(如检测螺栓是否存在松动)，通过连接车载控制器实现监控功能(如可以实时监测螺栓是否存在松动)。
由此可见，本发明实施例相较于传统方法中通过在固定好的紧固件上进行漆标标记，能够同时识别旋转松动和非旋转松动；相较于通过实验室测量紧固件的松动情况，能够根据实际工况准确确定紧固件是否松动；相较于通过在紧固件内增加相应地传感器进行测量，无需反复拆卸紧固件，而且一次可以完成第二部件上所有紧固件的检测，成本较低且效率较高。同时，本发明实施例是基于采集的加速度曲线来进行检测，而路谱也需要通过加速度曲线确定，即实现了数据共享，不仅能够对紧固件是否松动进行检测，而且能够完成路谱采集，降低了设备成本和采集成本。
本发明实施例提供的基于功率谱密度曲线的紧固件检测方法，基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，实现在不拆卸紧固件的状态下，准确判断连接第一部件和第二部件的所有紧固件是否存在松动，效率较高且成本较低。
基于上述实施例，基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定紧固件的松动状态，包括：
基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
基于第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定紧固件在各频率段下的松动状态。
具体地，在确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线之后，上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线构成的区间作为判定第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下是否存在异常点的依据。若第二部件的功率谱密度曲线上存在任一点不在上述区间内，则该点可以认为是对应频率段下的异常点；否则，该点作为正常点。
在确定第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数之后，可以根据异常点个数确定紧固件在各频率段下的松动状态。例如，在低频段下异常点的个数达到预设值，则认为在该低频段下紧固件存在松动故障。
如图4所示，截取车架时间段t1内的低频段(0～X1)的PSD曲线，设定一个阈值范围±Y1，其中Y1＝定值a或者Y1＝关于频率的函数F(f)1。在确定阈值Y1之后，可以得出上限和下限两条PSD曲线，将零部件在时间段t1内低频段(0～X1)的PSD曲线与上述上限和下限PSD曲线对比，在两条曲线内则记录正常1次，反之则记录异常1次。在一个更长的时间段t2内(t2＞t1)，记录异常的次数占比达到设定的某个阈值，则判断或报警相应的零部件紧固件状态信息，表1为低频段紧固件状态表，如表1所示，当异常点比例为0％～A1％时，紧固件状态正常；当异常点比例为A1％～B1％时，紧固件状态为一级故障；当异常点比例为B1％～100％时，紧固件状态为二级故障。
表1
| 低频异常点比例 | 零件紧固件状态 |
| 0％～A1％(含) | 低频正常 |
| A1％～B％(含) | 低频一级故障 |
| B1％～100％ | 低频二级故障 |
如图5所示，截取车架时间段t1内的中频段(X1～X2)的PSD曲线，设定一个阈值范围±Y2，其中Y2＝定值b或者Y2＝关于频率的函数F(f)2。在确定阈值Y2之后，可以得出上限和下限两条PSD曲线，将零部件在时间段t1内中频段(X1～X2)的PSD曲线与上述上限和下限PSD曲线对比，在两条曲线内则记录正常1次，反之则记录异常1次。在一个更长的时间段t2内(t2＞t1)，记录异常的次数占比达到设定的某个阈值，则判断或报警相应的零部件紧固件状态信息，表2为中频段紧固件状态表，如表2所示，当异常点比例为0％～A2％时，紧固件状态正常；当异常点比例为A2％～B2％时，紧固件状态为一级故障；当异常点比例为B2％～100％时，紧固件状态为二级故障。
表2
| 中频异常点比例 | 零件紧固件状态 |
| 0％～A2％(含) | 中频正常 |
| A2％～B2％(含) | 中频一级故障 |
| B2％～100％ | 中频二级故障 |
如图6所示，截取车架时间段t1内的高频段(X2～X)的PSD曲线，设定一个阈值范围±Y3，其中Y3＝定值c或者Y3＝关于频率的函数F(f)3。在确定阈值Y3之后，可以得出上限和下限两条PSD曲线，将零部件在时间段t1内高频段(X2～X)的PSD曲线与上述上限和下限PSD曲线对比，在两条曲线内则记录正常1次，反之则记录异常1次。在一个更长的时间段t2内(t2＞t1)，记录异常的次数占比达到设定的某个阈值，则判断或报警相应的零部件紧固件状态信息，表3为高频段紧固件状态表，如表3所示，当异常点比例为0％～A3％时，紧固件状态正常；当异常点比例为A3％～B3％时，紧固件状态为一级故障；当异常点比例为B3％～100％时，紧固件状态为二级故障。
表3
| 高频异常点比例 | 零件紧固件状态 |
| 0％～A3％(含) | 高频正常 |
| A3％～B3％(含) | 高频一级故障 |
| B3％～100％ | 高频二级故障 |
通常情况下，阈值范围Y1、Y2、Y3互不相等，特殊情况下可以两两相等或者全部相等。一般情况下，阈值A1、A2、A3互不相等，特殊情况下可以两两相等或者全部相等。一般情况下，阈值B1、B2、B3互不相等，特殊情况下可以两两相等或者全部相等。
同时，紧固件的最终松动状态是结合各频率段下紧固件的松动状态确定的，可以基于第二部件对不同频率段的敏感程度，确定各频率段下紧固件的松动状态所占权重。例如，低频段下紧固件存在松动故障，高频段下紧固件正常，由于第二部件对低频敏感，则低频段的紧固件松动状态应该优先于高频段的紧固件松动状态，因此判断第二部件的紧固件存在松动故障。
基于上述任一实施例，第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数是基于如下步骤确定的：
确定第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定当前功率谱密度对应的点为第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计各频率段内异常点的个数作为第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
具体地，第二部件的功率谱密度曲线(PSD曲线)的异常点用于表征第二部件当前频率对应的功率谱密度与当前频率第一部件对应的功率谱密度差异较大。此外，由于紧固件存在不需紧固的范围，即需要在第一部件的功率谱密度曲线基础上给出容差范围，即第一部件的功率谱密度曲线在各频率段下对应的阈值。基于第一部件的功率谱密度曲线及各频率段对应的阈值，可以确定各频率段的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，若第二部件的功率谱密度曲线上的某一频率对应的当前功率谱密度大于上限功率谱密度或小于下限功率谱密度，即第二部件的功率谱密度曲线上存在任一点位于上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线区间之外，则确定该点为第二部件的功率谱密度曲线对应频率段的异常点。其中，上限功率谱密度指当前功率谱密度对应频率在上限功率谱密度曲线上对应的功率谱密度，下限功率谱密度指当前功率谱密度对应频率在下限功率谱密度曲线上对应的功率谱密度；
由于测量仪器的误差，获取的第一部件的功率谱密度曲线和第二部件的功率谱密度曲线也会存在误差，若以单一异常点判定紧固件是否存在松动，则可能会存在误判，因此，本发明实施例可以统计各频率段内异常点的总个数作为第二部件的功率谱密度曲线的异常点个数，若大于预设值，则表明紧固件存在松动。也可以将各频率段划分为若干个子频率段(如等分为n个子频率段)，若任一子频率段的异常点个数大于目标阈值，则可以将对应子频率段内有效异常点个数记为1，否则记为0，然后统计所有子频率段有效异常点个数作为第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数。
基于上述任一实施例，第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若第二部件对第一频率段的敏感程度最大，则基于紧固件在各频率段下的松动状态，确定紧固件的松动状态，包括：
若紧固件在第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为一级故障，且在第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为一级故障，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为一级故障，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为正常，且在第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为正常，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第一频率段下的松动状态为正常，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
具体地，可以将第一功率谱密度曲线划分为三个频率段，即第一频率段、第二频率段以及第三频率段，第一频率段、第二频率段以及第三频率段对应的最大频率值依次递增；可以理解为第一频率段为低频段(0～X1)，第二频率段为中频段(X1～X2)，第三频率段为高频段(X2～X)，其中0＜X1＜X2＜X。紧固件的松动状态包括正常、一级故障和二级故障，二级故障的等级比一级故障高，即二级故障对应紧固件松动的概率比一级故障对应紧固件的松动概率大。
若第二部件对第一频率段的敏感程度最大，可以理解为第二部件对低频段较敏感，因此低频段下紧固件的松动状态在最终判断结果中具有较高优先级。如图7所示，优先判断紧固件在低频段下的松动状态，然后依次判断中频和高频下的松动状态。若紧固件在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为一级故障，且在中频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为一级故障，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为一级故障，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为正常，且在中频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为正常，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在低频段下的松动状态为正常，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，若第二部件对第二频率段的敏感程度最大，则基于紧固件在各频率段下的松动状态，确定紧固件的松动状态，包括：
若紧固件在第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第二频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
具体地，若第二部件对第二频率段的敏感程度最大，可以理解为第二部件对中频段较敏感，因此中频段下紧固件的松动状态在最终判断结果中具有较高优先级。如图8所示，优先判断紧固件在中频段下的松动状态，然后依次判断低频和高频下的松动状态。若紧固件在中频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在中频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在高频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，若第二部件对第三频率段的敏感程度最大，则基于紧固件在各频率段下的松动状态，确定紧固件的松动状态，包括：
若紧固件在第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在第三频率段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
具体地，若第二部件对第三频率段的敏感程度最大，可以理解为第二部件对高频段较敏感，因此高频段下紧固件的松动状态在最终判断结果中具有较高优先级。如图9所示，优先判断紧固件在高频段下的松动状态，然后依次判断低频和中频下的松动状态。若紧固件在高频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；
若紧固件在高频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在高频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在中频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为二级故障；若紧固件在高频段下的松动状态为一级故障，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在高频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在高频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在中频段下的松动状态为二级故障，则确定紧固件的松动状态为一级故障；若紧固件在高频段下的松动状态为正常，且在低频段下的松动状态为正常或一级故障，且在中频段下的松动状态为正常或一级故障，则确定紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，第一部件的加速度曲线是通过设置在第一部件上的加速度传感器获取的，第二部件的加速度曲线是通过设置在第二部件上的加速度传感器获取的。
具体地，加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，可以在第一部件表面安装加速度传感器，以获取预设时段内第一部件的加速度，进而得到第一部件的加速度曲线。同理，在第二部件表面安装加速度传感器，以获取预设时段内第二部件的加速度，进而得到第二部件的加速度曲线。
基于上述任一实施例，第一部件与第二部件之间的距离小于预设距离。
具体地，为了能够准确检测第二部件上的紧固件是否松动，选取的基准零件(即第一部件)应当与第二部件的距离足够近，如对于车辆上的关键零部件，可以将距离该关键零部件最近的车架作为基准零件，从而可以基于基准零件的加速度和/或功率谱密度曲线判断该关键零部件上的紧固件是否存在松动。
下面对本发明提供的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置进行描述，下文描述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置与上文描述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法可相互对应参照。
基于上述任一实施例，本发明提供一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，如图10所示，该装置包括：
第一确定单元1010，用于基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定第一部件的功率谱密度曲线，以及基于预设时段内第二部件的加速度曲线，确定第二部件的功率谱密度曲线；第二部件通过紧固件固定在第一部件上；
第二确定单元1020，用于基于第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；
紧固件检测单元1030，用于基于第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定紧固件的松动状态。
基于上述任一实施例，所述紧固件检测单元1030，包括：
异常点个数确定单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
松动检测单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定所述紧固件在各频率段下的松动状态。
基于上述任一实施例，还包括：
异常点确定单元，用于确定所述第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若所述当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定所述当前功率谱密度对应的点为所述第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计单元，用于统计各频率段内异常点的个数作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
基于上述任一实施例，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第一频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元1030，包括：
第一低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第二低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，若所述第二部件对所述第二频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元1030，包括：
第一中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，若所述第二部件对所述第三频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元1030，包括：
第一高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
基于上述任一实施例，所述第一部件的加速度曲线是通过设置在所述第一部件上的加速度传感器获取的，所述第二部件的加速度曲线是通过设置在所述第二部件上的加速度传感器获取的。
基于上述任一实施例，所述第一部件与所述第二部件之间的距离小于预设距离。
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(CommunicationsInterface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行紧固件松动检测方法，该方法包括：基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态。
此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的紧固件松动检测方法，该方法包括：基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的紧固件松动检测方法，该方法包括：基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，包括：
基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；
基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；
基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态；
所述基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态，包括：
基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
基于所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定所述紧固件在各频率段下的松动状态；
所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数是基于如下步骤确定的：
确定所述第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若所述当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定所述当前功率谱密度对应的点为所述第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计各频率段内异常点的个数作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
2.根据权利要求1所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第一频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
3.根据权利要求1所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第二频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
4.根据权利要求1所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第三频率段的敏感程度最大，则基于所述紧固件在各频率段下的松动状态，确定所述紧固件的松动状态，包括：
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，所述第一部件的加速度曲线是通过设置在所述第一部件上的加速度传感器获取的，所述第二部件的加速度曲线是通过设置在所述第二部件上的加速度传感器获取的。
6.根据权利要求1至4任一项所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法，其特征在于，所述第一部件与所述第二部件之间的距离小于预设距离。
7.一种基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于基于预设时段内第一部件的加速度曲线，确定所述第一部件的功率谱密度曲线，以及基于所述预设时段内第二部件的加速度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线；所述第二部件通过紧固件固定在所述第一部件上；
第二确定单元，用于基于所述第一部件的功率谱密度曲线的各频率段对应的阈值，确定各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线；各阈值为各频率段内不同的固定值或在各频率段内与频率相关的阈值函数；
紧固件检测单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述紧固件的松动状态；
所述紧固件检测单元，包括：
异常点个数确定单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线以及各频率段对应的上限功率谱密度曲线和下限功率谱密度曲线，确定所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；
松动检测单元，用于基于所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，确定所述紧固件在各频率段下的松动状态；
还包括：
异常点确定单元，用于确定所述第二部件的功率谱密度曲线上的各频率对应的当前功率谱密度，若所述当前功率谱密度大于对应频率的上限功率谱密度或小于对应频率的下限功率谱密度，则确定所述当前功率谱密度对应的点为所述第二部件的功率谱密度曲线的异常点；
统计单元，用于统计各频率段内异常点的个数作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数，或将各频率段划分为若干个子频率段，以各子频率段内有效异常点数之和作为所述第二部件的功率谱密度曲线在各频率段下的异常点个数；各子频率段内有效异常点数是基于如下步骤确定的：若各子频率段内异常点的个数大于目标阈值，则将对应子频率段内有效异常点数记为1个。
8.根据权利要求7所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第一频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第二低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七低频检测单元，用于若所述紧固件在所述第一频率段下的松动状态为正常，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
9.根据权利要求7所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第二频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七中频检测单元，用于若所述紧固件在所述第二频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第三频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
10.根据权利要求7所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，所述第一部件的功率谱密度曲线的频率段包括第一频率段、第二频率段以及第三频率段；所述松动状态包括正常、一级故障和二级故障；
若所述第二部件对所述第三频率段的敏感程度最大，则所述紧固件检测单元，包括：
第一高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第二高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第三高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为二级故障；
第四高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为一级故障，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第五高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第六高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为二级故障，则确定所述紧固件的松动状态为一级故障；
第七高频检测单元，用于若所述紧固件在所述第三频率段下的松动状态为正常，且在所述第一频率段下的松动状态为正常或一级故障，且在所述第二频率段下的松动状态为正常或一级故障，则确定所述紧固件的松动状态为正常。
11.根据权利要求7至10任一项所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，所述第一部件的加速度曲线是通过设置在所述第一部件上的加速度传感器获取的，所述第二部件的加速度曲线是通过设置在所述第二部件上的加速度传感器获取的。
12.根据权利要求7至10任一项所述的基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测装置，其特征在于，所述第一部件与所述第二部件之间的距离小于预设距离。
13.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的步骤。
14.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于功率谱密度曲线的紧固件松动检测方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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