CN113834677B - 举升装置故障检测系统、故障检测方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种举升装置故障检测系统、故障检测方法、装置及存储介质，本发明通过驱动电机控制蜗杆转动，以带动蜗轮转动使升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动电机使升降丝杠向第二方向进行第二运动；在第一运动以及第二运动的过程中采集蜗杆的应变信号以及蜗轮的加速度信号；根据应变信号以及加速度信号，确定蜗杆速度；根据应变信号以及蜗杆速度确定目标空行程；根据目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定举升装置的故障检测结果，不需要人工进行检测，提高了检测效率以及准确性，当举升装置出现故障时能够及时发现，本发明可广泛应用于故障检测技术领域。

Description

举升装置故障检测系统、故障检测方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及故障检测领域，尤其是一种举升装置故障检测系统、故障检测方法、装置及存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，机械设备的应用越来越广泛，机械相关技术的发展越来越迅速，而机械故障检测技术是其中之一。机械故障检测技术是通过检测设备故障隐患，确定其整体和局部是否正常，发现故障及其产生原因，并对故障发生部位、性质做出估计，能够预报故障发展趋势的技术。而当前工业机械检测方面的技术仍以人工检测为主，传统的人工检测需要对机械进行拆装，其效果会受到员工素质、工作状态，经验等因素的影响，检测效率低，人眼的瞬间疲劳可能会造成重大损失。同时，对于机械蜗轮与蜗杆磨损情况等的量化难以提供准确的结论，不能及时对磨损情况等提前预警，需要等到机械磨损程度很大时方进行后期维护，费时费力，严重影响生产车间的工作效率，因此需要寻求解决方案。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的是提供能够及时检测举升装置故障状态的举升装置故障检测系统、故障检测方法、装置及存储介质。

本发明采用的技术方案是：

举升装置故障检测系统，包括：

举升装置，包括电机、蜗轮、蜗杆以及升降丝杠，所述蜗杆用于与所述蜗轮啮合配合，所述升降丝杠与所述蜗轮固定；

检测装置，包括采集单元、控制单元以及处理单元；

所述控制单元用于驱动所述电机控制所述蜗杆转动，以带动所述蜗轮转动使所述升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动；所述第一方向为上或者下中的一个，所述第二方向为上或者下中的另一个；

所述采集单元用于在所述第一运动以及所述第二运动的过程中采集所述蜗杆的应变信号以及所述蜗轮的加速度信号；

所述处理单元用于根据所述应变信号以及所述加速度信号，确定蜗杆速度，以及根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程，根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果。

进一步，所述采集单元包括第一应变片、第二应变片以及应变数据采集设备，所述第一应变片以及所述第二应变片固定于所述蜗杆，所述第一应变片以及所述第二应变片分别设置于所述蜗杆的相对侧，所述第一应变片的第一开口以及所述第二应变片的第二开口的朝向相反，所述应变数据采集设备与所述第一应变片以及所述第二应变片连接以获取应变信号。

本发明还提供一种故障检测方法，应用于所述举升装置故障检测系统，包括：

驱动电机控制蜗杆转动，以带动蜗轮转动使升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动；所述第一方向为上或者下中的一个，所述第二方向为上或者下中的另一个；

在所述第一运动以及所述第二运动的过程中采集所述蜗杆的应变信号以及所述蜗轮的加速度信号；

根据所述应变信号以及所述加速度信号，确定蜗杆速度；

根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程；

根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果。

进一步，对所述应变信号进行第一功率密度谱处理，得到第一中心频率；

对所述加速度信号进行第二功率密度谱处理，得到第二中心频率；

根据所述第一中心频率以及所述第二中心频率，确定蜗杆频率；

根据所述蜗杆频率、预设时间以及蜗轮螺距的乘积，得到所述蜗杆速度；所述蜗杆速度表征所述蜗杆上用于与所述蜗轮啮合的蜗杆螺纹的线性行程速度。

进一步，所述根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程，包括：

获取目标触发时刻以及根据所述应变信号提取目标啮合时刻；所述目标触发时刻为检测装置发出所述电机转动触发信号以驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动的时刻，所述目标啮合时刻为所述蜗杆与所述蜗轮从非啮合变为啮合的时刻；

根据所述目标啮合时刻与所述目标触发时刻的差值与所述蜗杆速度的乘积，得到目标空行程。

进一步，所述获取目标触发时刻以及根据所述应变信号提取目标啮合时刻的步骤之前，还包括：

将所述应变信号输入滤波器进行第一滤波处理；

将第一滤波处理结果进行第一时间翻转；

将第一时间翻转结果输入所述滤波器进行第二滤波处理；

将第二滤波处理结果进行第二时间翻转，得到零相位失真的应变信号。

进一步，所述根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果，包括：

根据所述目标空行程与所述预设空行程的差值，确定举升装置的实际磨损量；所述预设空行程在确定所述目标空行程的预设时间间隔之前确定；

当所述实际磨损量大于等于所述预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果为存在故障；

或者，当所述实际磨损量小于所述预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果为正常。

进一步，所述方法还包括：

当所述故障检测结果为存在故障，发出警报并显示相关数据；所述相关数据包括所述实际磨损量、所述蜗杆速度、蜗轮转速以及所述蜗轮与所述蜗杆的传动比中的至少一种。

本发明还提供一种故障检测装置，包括处理器以及存储器；

所述存储器存储有程序；

所述处理器执行所述程序以实现所述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述方法。

本发明的有益效果是：通过驱动电机控制蜗杆转动，以带动蜗轮转动使升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动，所述第一方向为上或者下中的一个，所述第二方向为上或者下中的另一个；在所述第一运动以及所述第二运动的过程中采集所述蜗杆的应变信号以及所述蜗轮的加速度信号；根据所述应变信号以及所述加速度信号，确定蜗杆速度；根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程；根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果，不需要人工进行检测，提高了检测效率以及准确性，当举升装置出现故障时能够及时发现。

附图说明

图1为本发明具体实施例举升装置故障检测系统的示意图；

图2为本发明具体实施例蜗杆与蜗轮的示意图；

图3(a)为图1中蜗杆的右视图，图3(b)为图1中蜗杆的左视图；

图4为本发明故障检测方法的步骤流程示意图；

图5为本发明具体实施例空行程的示意图；

图6为本发明具体实施例应变信号以及截至后的应变信号的示意图；

图7为本发明具体实施例第一功率密度谱处理结果的示意图；

图8为本发明具体实施例第二功率密度谱处理结果的示意图；

图9为本发明具体实施例零相位失真的应变信号的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例中，上下方向为Y方向，左右方向为X方向。

本发明实施例提供一种举升装置故障检测系统，包括举升装置以及检测装置。

如图1和图2所示，举升装置包括电机1、多组的蜗轮2、蜗杆3、升降丝杠4以及减速箱体5,其中图2中蜗杆3仅示出一部分。可选地，蜗杆3与电机1连接的一端以及与蜗轮2连接的一端、蜗轮2均设置于不同的减速箱体5内，减速箱体5设置有法兰盘(未图示)，法兰盘上设置有蜗轮2。其中，多组的蜗轮2、蜗杆3以及升降丝杠4工作原理以及故障检测的原理相同，本发明实施例中针对其中一组进行说明。具体地，电机1的输出轴与蜗杆3连接，蜗杆3用于与蜗轮2啮合配合，具体地，蜗杆3上具有螺纹31，蜗轮2上具有齿牙21，通过螺纹31与齿牙21实现啮合配合，升降丝杠4与蜗轮2固定，当电机1被驱动时可以控制蜗杆3转动，蜗杆3转动与蜗轮2啮合带动蜗轮2转动，而蜗轮2转动能够使升降丝杠4在竖直方向(上下方向)上运动，例如根据电机1的转动方向可以改变蜗杆3的转动方向从而改变蜗轮2的转动方向，使得升降丝杠4可以向第一方向进行第一运动，或者使得升降丝杠4可以向第二方向进行第二运动。需要说明的是，第一方向为上或者下中的一个，第二方向为上或者下中的另一个，例如第一方向为上则第二方向为下，第一方向为下则第二方向为上。

本发明实施例中，检测装置包括采集单元、控制单元(未图示)以及处理单元。可选地，控制单元与处理单元可以为一个整体中，例如位于同一终端中。

具体地，控制单元用于发送电机1转动触发信号驱动电机1控制蜗杆3转动，以带动蜗轮2转动使升降丝杠4向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动电机1使升降丝杠4向第二方向进行第二运动。

如图1、图3(a)以及图3(b)所示，具体地，采集单元用于在第一运动以及第二运动的过程中采集蜗杆3的应变信号以及蜗轮2的加速度信号。本发明实施例中，采集单元包括第一应变片61、第二应变片62、应变数据采集设备63、加速度传感器71以及加速度数据采集设备72。可选地，加速度传感器71设置于法兰盘上检测蜗轮2的加速度信号并由加速度数据采集设备72采集并传输至处理单元中。本发明实施例中，第一应变片61、第二应变片62以及应变数据采集设备63固定于蜗杆3，第一应变片61以及第二应变片62通过胶水张贴的方式分别设置于蜗杆3的相对侧，具体地：第一应变片61设置于蜗杆3的左侧，第二应变片62设置于蜗杆3的右侧，第一应变片61以及第二应变片62的对称轴沿着蜗杆的轴线方向，第一应变片61的第一开口611以及第二应变片62的第二开口621的朝向相反，应变数据采集设备63与第一应变片61以及第二应变片62连接以获取应变信号，并传输至处理单元。可选地，第一应变片61以及第二应变片62为120-3BA应变片。

具体地，处理单元8用于根据应变信号以及加速度信号，确定蜗杆速度，以及根据应变信号以及蜗杆速度确定目标空行程，根据目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定举升装置的故障检测结果。

如图4所示，本发明实施例提供一种故障检测方法，可以应用于上述举升装置故障检测系统，包括步骤S100-S500：

S100、驱动电机控制蜗杆转动，以带动蜗轮转动使升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动电机使升降丝杠向第二方向进行第二运动。

本发明实施例中，第一方向为上或者下中的一个，第二方向为上或者下中的另一个。例如，发送电机转动触发信号驱动电机控制蜗杆转动使升降丝杠向上进行第一运动，停止向上运动后驱动电机使升降丝杠向下进行第二运动。需要说明的是，由于蜗轮和蜗杆属于两个单独构件，因此蜗轮、蜗杆在升降丝杠上升和下降工况切换期间，并不总是啮合的，期间必然存在一段空行程，在进行第一方向的第一运动后停止，此时蜗轮和蜗杆为啮合状态，然后控制驱动电机使升降丝杠向第二方向进行第二运动，此时蜗杆会经历一段空行程过程，然后与蜗轮啮合。如图5所示，L为空行程，图5中S1为升降丝杠向第一方向进行第一运动的阶段，图5中S2为升降丝杠向第二方向进行第二运动的阶段，例如第一方向为上即即上升，第二方向为下即下降，在空行程期间蜗轮、蜗杆对应升降丝杠上升(或下降)一侧的摩擦副分开而其对应装置下降(或上升)一侧的摩擦副逐渐形成。

S200、在第一运动以及第二运动的过程中采集蜗杆的应变信号以及蜗轮的加速度信号。

需要说明的是，步骤S100与步骤S200可以同时进行。本发明实施例中，用于后续分析处理的蜗杆的应变信号指的是用于与蜗轮进行拟合的蜗杆的应变信号。可选地，通过上述采集单元采集应变信号以及蜗轮的加速度信号。

S300、根据应变信号以及加速度信号，确定蜗杆速度。

具体地，包括步骤S310-S340:

S310、对应变信号进行第一功率密度谱处理，得到第一中心频率。

如图6所示，上方的应变信号，下方的是从上方的应变信号截取规律性的长周期成分用于进行频谱分析，S2代表应变信号的幅值,单位μ∈是换算后的单位,是应变片的物理量，表征微应变。具体地，对截取后的应变信号进行第一功率密度谱(PSD)处理，可选地，第一功率密度谱(PSD)处理,可以利用Welch或者Yule-Walker方法，得到如图7所示的第一功率密度谱处理结果，strain为应变信号的幅值与S2含义相同，结果中出现第一中心频率的峰值，具体包括F1频率：0.4063Hz以及F2频率：8.422Hz的峰值，说明应变信号中存在以0.4063Hz和8.422Hz为中心频率的两个关键周期振动成分，而由于蜗杆在做旋转运动，因此应变信号应带有上述旋转对应的周期特征，该周期应对应8.422Hz的脉动成分。此外，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮每旋转一周其动力特征也可能随之表现出周期变化特征，进而引发蜗杆应变信号的周期性变化，因此0.4063Hz为蜗轮的转动频率。

S320、对加速度信号进行第二功率密度谱处理，得到第二中心频率。

需要说明的是，在分析应变信号和加速度信号时，分析的是同一个箱体的蜗杆以及蜗轮所对应的应变信号和加速度信号。同样地，第二功率密度谱处理也可以采用Welch或者Yule-Walker方法，得到如图8所示的第二功率密度谱处理结果，PSD-1是功率谱密度的单位，代表能量；第二功率密度谱处理结果中出现第二中心频率的峰值，具体包括F3频率：8.301Hz以及F4频率：12.46Hz的峰值，说明应变信号中存在以8.301Hz和12.46Hz为中心频率的两个关键周期振动成分，而由于蜗杆在做旋转运动，因此应变信号应带有上述旋转对应的周期特征，该周期应对应8.422Hz的脉动成分。

S330、根据第一中心频率以及第二中心频率，确定蜗杆频率。

需要说明的是，可以参照第一功率密度谱处理结果，忽略蜗轮、蜗杆的安装误差对两者啮合的影响，能够精准确定蜗杆的转动频率(蜗杆频率)为8.422Hz。需要说明的是，蜗轮、蜗杆两者的啮合有一定的传动比1:m，即蜗轮转1圈，那么蜗杆转m圈，蜗轮四周表面均布满齿牙，啮合的过程中转动相对蜗杆的会慢得多，因此对加速度信号进行功率密度谱分析，一方面是对蜗轮、蜗杆内部的复杂或者更高频的振动成分进行识别，另一方面基于第一功率密度谱处理结果进行参照，得出两者能够识别到的相同振动成分。其中，虽然应变片是直接布置于蜗杆表面的可测得蜗杆的转速，但是做谱分析时需要关注频谱图的第一阶频率，振动能量大约占整个振动的70％，比如图7的应变频谱图的第一阶频率0.4063Hz，所以基于单单依靠应变信号的同时，设计了加速度传感器进行振动识别确定得出蜗杆的转动频率为8.422Hz，继而根据两者的实际啮合情况得到蜗轮的转动频率。此外，采用加速度传感器来识别超低频振动成分，与传感器本身的通频带有关，是可行的方式。本发明实施例中，应变片、加速度传感器同步采集的情况下，还能记录信号的突变信息，记录刚启动瞬间的时刻(目标触发时刻)、蜗轮蜗杆啮合瞬间的时刻(目标啮合时刻)，为后续计算空行程(磨损量)做准备。

S340、根据蜗杆频率、预设时间以及蜗轮螺距的乘积，得到蜗杆速度。

本发明实施例中，蜗杆速度表征蜗杆上用于与蜗轮啮合的蜗杆螺纹的线性行程速度。具体地，蜗杆转速为8.422Hz*60s(预设时间)≈500rad/min，即每分钟转动500转,而加速度信号频谱中所能识别的频段，视加速度传感器本身的通频带而定。可选地，蜗杆速度计算公式为：

V＝n·P

其中，V为蜗杆速度，n为蜗杆转速，P为蜗轮螺距(相邻两牙中心在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离，可通过直接测量得到)。

可选地，还可以计算得到蜗轮与蜗杆的传动比，即蜗轮与蜗杆两构件角速度或者转速的比值，如蜗轮的转动频率为0.4063Hz，蜗杆的转动频率为8.422Hz，则两者的传动比为0.4063:8.422＝1:21。

S400、根据应变信号以及蜗杆速度确定目标空行程。

具体地，步骤S400包括步骤S410-S420：

S410、获取目标触发时刻以及根据应变信号提取目标啮合时刻。

可选地，步骤S410之前还包括步骤S401-S404，用于对应变数据采集设备63采集的数据进行FRR零相位滤波处理：

S401、将应变信号输入滤波器进行第一滤波处理。

S402、将第一滤波处理结果进行第一时间翻转。

S403、将第一时间翻转结果输入滤波器进行第二滤波处理。

S404、将第二滤波处理结果进行第二时间翻转，得到零相位失真的应变信号。

可选地，定义h(n)为滤波器的单位脉冲响应序列，对应的Z变换为h(z)，将应变信号输入滤波器h(z)，进行第一滤波处理得到第一滤波处理结果y₁(n)，将第一滤波处理结果进行第一时间翻转得到第一时间翻转结果y₂(n)，将第一时间翻转结果y₂(n)输入滤波器h(z)进行第二滤波处理(反向滤波)得到第二滤波处理结果y₃(n)，第二滤波处理结果y₃(n)进行第二时间翻转，输出零相位失真的输出序列y(n)，即零相位失真的应变信号y(n)。可选地，加速度信号同样可以进行FRR零相位滤波处理，得到零相位失真的加速度信号，将该加速度信号作为第二功率密度谱处理的输入信号。

需要说明的是，零相位失真的应变信号即为步骤S410中所利用到的应变信号，即y(n)。本发明实施例中，目标触发时刻为检测装置发出电机转动触发信号以驱动电机使升降丝杠向第二方向进行第二运动的时刻，即相当于切换运动状态的时刻，属于信号突变的时间节点；目标啮合时刻为蜗杆与蜗轮从非啮合变为啮合的时刻，即经过空行程后蜗杆与蜗轮啮合的时刻，此时蜗杆由于与蜗轮发生啮合碰撞，其内部应力和应变会发生突变，因此目标啮合时刻亦属于信号突变的时间节点，因此如图9所示，通过分析零相位失真的应变信号中的信号突变的时间节点即可以确定目标触发时刻以及目标啮合时刻。需要说明的是，目标触发时刻亦可以根据电机接收到转动触发信号的时刻获得。其中，图9中，Raw data表示原始数据，Lowpass表示零相位滤波处理过程，本申请实施例中的应变数据采集设备63具有四个，按编号1、2、3、4排布，Ch-1、Ch-2、Ch-3、CH-4分别表示蜗杆上第一、第二、第三、第四测试点的应变测试，与四个应变数据采集设备的编号对应。

S420、根据目标啮合时刻与目标触发时刻的差值与蜗杆速度的乘积，得到目标空行程。

由空行程产生过程可知，计算目标空行程需要确定空行程时长τ对应的为起始时刻T₁(即目标触发时刻)和终止时刻T₂(即目标啮合时刻)，τ＝T₂-T₁。

目标空行程的计算公式为：

其中，Δr1为蜗轮蜗杆系统工作时长τ后的目标空行程，v为蜗杆速度。

S500、根据目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定举升装置的故障检测结果。

可选地，S500包括步骤S510，以及S520或者S530，其中S520与S530不限定执行顺序，具体地：

S510、根据目标空行程与预设空行程的差值，确定举升装置的实际磨损量。

需要说明的是，对于蜗轮以及蜗杆，对升降丝杠的驱动力是通过蜗轮的齿牙与蜗杆的蜗杆螺纹两者形成的摩擦副实现传递的，在长期工作过程中，齿牙与螺纹趋于磨损，磨损严重时可能导致扭矩的传递不均匀，影响工作平顺性及系统使用寿命，严重时甚至会导致齿牙或蜗杆螺纹的断裂，因此举升装置的磨损量可以指的是齿牙或者蜗杆螺纹的磨损量。其中，预设空行程在确定目标空行程的预设时间间隔之前确定，即预设空行程与目标空行程之间间隔一段预设时间间隔，例如24h，则确定预设空行程之后再确定目标空行程之间间隔了一段预设时间间隔，具体为间隔了24h，因此后续确定举升装置的实际磨损量时，确定的是经过预设时间间隔举升装置的实际磨损量，上述例子中表征经过24h举升装置的实际磨损量。可以理解的是，预设空行程的确定原理与目标空行程类似，不再赘述。

具体地，实际磨损量的计算公式为：

Δr＝Δr1-Δr2

其中，Δr为举升装置的实际磨损量，Δr1为目标空行程，Δr2为预设空行程。

S520、当实际磨损量大于等于预设磨损量，确定举升装置的故障检测结果为存在故障。

需要说明的是，预设磨损量可以根据实际情况设置，本发明实施例中根据蜗轮齿牙的最大间隔确定，具体地预设磨损量为蜗轮齿牙的最大间隔的1/3，其他实施例中不做具体限定。当实际磨损量大于等于预设磨损量，认为磨损偏大，确定举升装置的故障检测结果为存在故障。

S530、当实际磨损量小于预设磨损量，确定举升装置的故障检测结果为正常。

具体地，当实际磨损量小于预设磨损量，认为磨损在合理范围内，确定举升装置的故障检测结果为正常。

可选地，本发明实施例的故障检测方法还包括步骤S600：

S600、当故障检测结果为存在故障，发出警报并显示相关数据。

可选地，相关数据包括实际磨损量、蜗杆速度、蜗轮转速以及蜗轮与蜗杆的传动比中的至少一种。具体地，当故障检测结果为存在故障，处理单元会发出警报，例如发出故障指令以及弹出警报，并显示相关数据供维修人员及时了解情况，维修人员可根据该警报以及相关数据对蜗轮、蜗杆的传动机构进行拆卸以及维修，不仅确定了蜗轮蜗杆结构在不同阶段的整体磨损情况，还实现了“智慧监测磨损量”的功能，方便维修管理。

综上，本发明实施例的故障检测方法将磨损量化的原理与应变信号零相位滤波过程结合，可实现磨损情况自主量化监测的功能。其中，举升装置故障检测系统结构简单，原理清晰易懂；举升装置故障检测系统聚焦于蜗轮、蜗杆的故障检测，采用信号分析结果进行表达，对难以量化的磨损量进行了准确的计算，同时可以准确识别蜗轮、蜗杆的转速以及传动比等相关数据，为日后维修对象的管理维护提供了参考依据。同时，举升装置故障检测系统避免了传统的检测拆卸工作，提高了工厂车间的工作效率，并且可根据测得的应变、加速度信号进行分析，不需要人工进行检测，如发现问题可起到前期预警的作用。

可选地，在一些实施例中，还可结合神经网络技术，将磨损量化结果进行决策融合，对各蜗轮蜗杆磨损情况进行精准识别，实现机械早期故障问题的预警功能，以利于后期维护。

本发明实施例还提供了一种故障检测装置，该装置包括处理器以及存储器；

存储器用于存储程序；

处理器用于执行程序实现本发明实施例的故障检测方法。本发明实施例的装置可以实现故障检测的功能。该装置可以为包括手机、平板电脑、电脑、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，简称PDA)、车载电脑等任意智能终端。

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序，该程序被处理器执行完成如前述发明实施例的故障检测方法。

本发明实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述发明实施例的故障检测方法。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。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单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以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，本申请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全部或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，包括多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)执行本申请各个实施例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(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.举升装置故障检测系统，其特征在于，包括：

举升装置，包括电机、蜗轮、蜗杆以及升降丝杠，所述蜗杆用于与所述蜗轮啮合配合，所述升降丝杠与所述蜗轮固定；

检测装置，包括采集单元、控制单元以及处理单元；

所述控制单元用于驱动所述电机控制所述蜗杆转动，以带动所述蜗轮转动使所述升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动；所述第一方向为上或者下中的一个，所述第二方向为上或者下中的另一个；

所述采集单元用于在所述第一运动以及所述第二运动的过程中采集所述蜗杆的应变信号以及所述蜗轮的加速度信号；

所述处理单元用于对所述应变信号进行第一功率密度谱处理，得到第一中心频率；对所述加速度信号进行第二功率密度谱处理，得到第二中心频率；根据所述第一中心频率以及所述第二中心频率，确定蜗杆频率；根据所述蜗杆频率、预设时间以及蜗轮螺距的乘积，得到所述蜗杆速度；

所述处理单元还用于根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程，根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果；

所述蜗杆速度表征所述蜗杆上用于与所述蜗轮啮合的蜗杆螺纹的线性行程速度。

2.根据权利要求1所述举升装置故障检测系统，其特征在于：所述采集单元包括第一应变片、第二应变片以及应变数据采集设备，所述第一应变片以及所述第二应变片固定于所述蜗杆，所述第一应变片以及所述第二应变片分别设置于所述蜗杆的相对侧，所述第一应变片的第一开口以及所述第二应变片的第二开口的朝向相反，所述应变数据采集设备与所述第一应变片以及所述第二应变片连接以获取应变信号。

3.一种故障检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-2任一项所述举升装置故障检测系统，包括：

驱动电机控制蜗杆转动，以带动蜗轮转动使升降丝杠向第一方向进行第一运动，在停止第一方向的运动后驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动；所述第一方向为上或者下中的一个，所述第二方向为上或者下中的另一个；

在所述第一运动以及所述第二运动的过程中采集所述蜗杆的应变信号以及所述蜗轮的加速度信号；

对所述应变信号进行第一功率密度谱处理，得到第一中心频率；

对所述加速度信号进行第二功率密度谱处理，得到第二中心频率；

根据所述第一中心频率以及所述第二中心频率，确定蜗杆频率；

根据所述蜗杆频率、预设时间以及蜗轮螺距的乘积，得到所述蜗杆速度；所述蜗杆速度表征所述蜗杆上用于与所述蜗轮啮合的蜗杆螺纹的线性行程速度；根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程；

根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果。

4.根据权利要求3所述故障检测方法，其特征在于：所述根据所述应变信号以及所述蜗杆速度确定目标空行程，包括：

获取目标触发时刻以及根据所述应变信号提取目标啮合时刻；所述目标触发时刻为检测装置发出电机转动触发信号以驱动所述电机使所述升降丝杠向第二方向进行第二运动的时刻，所述目标啮合时刻为所述蜗杆与所述蜗轮从非啮合变为啮合的时刻；

根据所述目标啮合时刻与所述目标触发时刻的差值与所述蜗杆速度的乘积，得到目标空行程。

5.根据权利要求4所述故障检测方法，其特征在于：所述获取目标触发时刻以及根据所述应变信号提取目标啮合时刻的步骤之前，还包括：

将所述应变信号输入滤波器进行第一滤波处理；

将第一滤波处理结果进行第一时间翻转；

将第一时间翻转结果输入所述滤波器进行第二滤波处理；

将第二滤波处理结果进行第二时间翻转，得到零相位失真的应变信号。

6.根据权利要求3所述故障检测方法，其特征在于：所述根据所述目标空行程、预设空行程以及预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果，包括：

根据所述目标空行程与所述预设空行程的差值，确定举升装置的实际磨损量；所述预设空行程在确定所述目标空行程的预设时间间隔之前确定；

当所述实际磨损量大于等于所述预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果为存在故障；

或者，当所述实际磨损量小于所述预设磨损量，确定所述举升装置的故障检测结果为正常。

7.根据权利要求6所述故障检测方法，其特征在于：所述方法还包括：

当所述故障检测结果为存在故障，发出警报并显示相关数据；所述相关数据包括所述实际磨损量、所述蜗杆速度、蜗轮转速以及所述蜗轮与所述蜗杆的传动比中的至少一种。

8.一种故障检测装置，其特征在于，包括处理器以及存储器；

所述存储器存储有程序；

所述处理器执行所述程序以实现如权利要求3-7中任一项所述方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求3-7中任一项所述方法。