CN114433656A - 冲压异常检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种冲压异常检测系统，包括：冲床，工作时产生振动信号；超声波传感器，固定于所述冲床上，用于将所述振动信号转换成电压回应信号；数据采集装置，电连接于所述超声波传感器，用于实时采集所述电压回应信号，生成监控包络曲线，并分析所述电压回应曲线是否偏离监控包络曲线，当超出监控包络曲线时，判断所述冲床异常，并输出异常信号，对生产设备的长期振动参数进行监测，从而预测生产过程中因设备的异常而造成的生产中断，提高生产质量。

Description

冲压异常检测系统
技术领域
本发明涉及冲压领域，尤其涉及一种冲压异常检测系统。
背景技术
在工业生产中，生产设备，如冲压设备异常时常会发生，可能会导致产品批量异常，中断生产。因此，有必要对生产设备的长期振动参数进行监测，从而预测生产过程中因设备的异常而造成的生产中断。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种冲压异常检测系统对生产设备的长期振动参数进行监测，从而预测生产过程中因设备的异常而造成的生产中断。
本发明一实施方式提供的超声波传感器，其特征在于，包括：
冲床，工作时产生振动信号；
超声波传感器，固定于所述冲床上，用于将所述振动信号转换成电压回应信号；
数据采集装置，电连接于所述超声波传感器，用于实时采集所述电压回应信号，生成监控包络曲线，并分析所述电压回应曲线是否偏离监控包络曲线，当超出监控包络曲线时，判断所述冲床异常，并输出异常信号。
优选地，所述监控包络曲线包括上包络线和下包络线，当所述电压回应曲线偏离上包络线时，所述数据采集装置输出第一异常信号，当所述电压回应曲线偏离下包络线时，所述数据采集装置输出第二异常信号。
优选地，还包括设备控制器，电连接于所述冲床及所述数据采集装置，用于当接收到第一异常信号时，控制所述冲床停止工作，当接收到所述第二异常信号时，发出警报提醒。
优选地，所述数据采集单元根据电压回应信号采用AI演算法生成监控包络曲线。
优选地，所述数据采集单元还用于：
提取所述电压回应信号的有效信号；
对所述有效信号进行去高频处理，生成去高频信号；
对所述去高频信号提取时域特征和频域特征；
根据所述提取的时域特征和频域特征生成所述监控包络曲线。
优选地，所述数据采集单元还用于：
将所述有效信号由时域转化傅里叶变换后在频域内乘以一个只保留1kHz以下信号的窗，再进行逆傅里叶变换，转回时域信号，以生成所述去高频信号。
相对于现有技术，本发明实施方式提供的超声波传感器及冲压异常检测系统，通过超声波传感器监测生产设备的长期振动参数，从而预测生产过程中因设备的异常而造成的生产中断，提高生产质量。
附图说明
图1为本发明超声波传感器一实施方式的结构示意图。
图2为本发明冲压异常检测系统一实施方式的模块示意图。
图3为本发明监控包络曲线的示意图。
图4为本发明数据采集装置提取电压回应信号的有效信号的示意图。
图5为本发明数据采集装置对有效信号进行去高频处理的示意图。。
主要元件符号说明
冲压异常检测系统 1
超声波传感器 10
外壳 100
盖片 101
铜箔 102
压电晶片 103
线缆 104
凹槽 105
冲床 20
数据采集装置 30
设备控制器 40
监控包络曲线 L
上包络线 L1
下包络线 L2
电压回应曲线 K
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参见图1所示，图1为本发明超声波传感器10一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，超声波传感器10包括外壳100、盖片101、铜箔102、压电晶片103以及线缆104。超声波传感器10安装在测试设备上，用于检测测试设备的振动信号，将振动信号转换成电压回应信号。
在本实施方式中，外壳100一端开口，另一端为封闭面。盖片101与外壳100的开口端吻合，粘接于外壳100的开口端。铜箔102包括上表面和下表面，下表面粘接在外壳100的封闭面的内底面。压电晶片103包括上表面和下表面，压电晶片103的下表面粘接在铜箔的上表面，当测试设备振动时，将振动信号转换成电压回应信号。在本实施方式中，压电晶片103为陶瓷晶片。线缆104，正极焊接至压电晶片103的上表面，负极焊接在铜箔102的上表面，用于连接外部检测设备，并将所述电压回应信号传送至所述外部检测设备。所述外部检测设备可以为但不限于示波器，网络分析仪等检测设备。当所述待测设备持续工作时，线缆104输出连续的电压回应信号曲线。当所述电压回应曲线偏离监控包络曲线范围时，所述测试设备工作异常。
在本实施方式中，外壳100包括凹槽105，凹槽105用于导出线缆104。
在本发明的其他实施方式中，超声波传感器10还包括铅块(图未示)，设置于压电晶片103与盖片101之间，用于放大所述电压回应信号。
在本实施方式中，测试设备以冲压设备为例说明。冲压设备在其工作过程当中所产生的振动信号主要分为以垂直加速度信号为主要成分及冲压瞬间的声发信号为主要成分两种情况。当振动信号为以垂直加速度信号为主要成分时，冲压设备利用超声波传感器10对垂直其厚度方向振动信号的电压来反应冲压信号，在超声波传感器10上设置铅块使得冲压时，铅块可对超声波传感器10施加作用力，用以放大超声波传感器10的电压回应信号。铅块尺寸越大，压电晶片103的电压回应信号越大，频率越高，压电晶片103的电压回应信号越大。
当振动信号以冲压瞬间的声发信号为主要成分时，铅块尺寸越小，压电晶片103的电压回应越大。因此，冲压过程中产生的振动信号以冲压瞬间的声发信号为主要成分时，不加铅块的情况下为压电晶片103回应的最优情况。故而，超声波传感器10在实际应用中，可以根据不同的应用场景选择加或者不加铅块。
参见图2所示，图2为本发明冲压异常检测系统1一实施方式的模块示意图。在本实施方式中，冲压异常检测系统1包括超声波传感器10、冲床20、数据采集装置30。
在本实施方式中，冲床20包含上下模具，在工作时，上下模具冲击时产生振动信号。超声波传感器10固定于冲床10上，用于将冲床20工作时产生的振动信号转换成电压回应信号。数据采集装置30，电连接于超声波传感器10，用于实时采集所述电压回应信号，生成监控包络曲线，并分析所述电压回应曲线是否偏离监控包络曲线，当超出监控包络曲线时，判断所述待测产品工作异常，并输出异常信号。
参见图3所示，图3为本发明监控包络曲线的示意图。如图3所示，监控包络曲线L包括上包络线L1和下包络线L2，当电压回应曲线K在上包络线L1与下包络线L2之间时，冲床10正常工作。当所述电压回应曲线K偏离上包络线时，数据采集装置30输出第一异常信号，当所述电压回应曲线偏离下包络线时，数据采集装置30输出第二异常信号。
在本实施方式中，冲压厂检测系统1还包括设备控制器40。设备控制器40电连接于冲床10及数据采集装置30，用于当接收到所述第一异常信号时，控制冲床10停止工作；当接收到所述第二异常信号时，发出警报提醒。具体而言，所述电压回应曲线K偏离下包络线时，冲压产品出现瑕疵，有品质问题；所述电压回应曲线K偏离上包络线时，表示出现危及冲床或冲床模具的重大故障，设备控制器40控制冲床10停止工作。如图3所示，电压回应曲线K偏离上包络线L1，此时，设备控制器40控制冲床10停止工作。
在本实施方式中，数据采集装置30根据电压回应信号采用AI演算法生成监控包络曲线。具体地，数据采集装置30首先提取所述电压回应信号的有效信号；接着对所述有效信号进行去高频处理，生成去高频信号；进而，对所述去高频信号提取时域特征和频域特征；最后，根据所述提取的时域特征和频域特征生成所述监控包络曲线。具体地，时频域特征主要包括：波形的平均值，標準差，最大值，最小值，均方差，偏度，峭度，波峰因子，裕度因子，峰值因子，K因子等，取到的数据特征用PCA-T2模型来计算出是否是属于异常信号特征，或采用统计的异常点检测算法，对原始数据极差，四分位数间距，均差，标准差等作分析,生成所诉监控包络曲线，实时检测出异常信号。在实际应用中，冲压异常检测系统1通常包括复数个超声波传感器10，以实现多角度数据采集。
参见图4所示，附图4为本发明数据采集装置30提取电压回应信号的有效信号的示意图。以三个超声波传感器10为例说明。冲床10完成一个冲程电子凸轮对应角度为0～360°，冲压过程中上下模具合模瞬间对应的电子凸轮角度为167～170°，这时第二个超声波传感器10中出现冲击的有效信号，对齐第二个超声波传感器10所有信号后再加窗提取虚线框内这一部分的有效信号进行去高频处理。
参见图5所示，附图5为本发明数据采集装置30对有效信号进行去高频处理的示意图。如图5所示，有效信号有较多的毛刺，即高频成分，为了更好的显示结果，将所述有效信号由时域转化傅里叶变换后在频域内乘以一个只保留1kHz以下信号的窗，再进行逆傅里叶变换，转回时域信号，以生成所述去高频信号。
相对于现有技术，本发明实施方式提供的超声波传感器及冲压异常检测系统，通过超声波传感器监测生产设备的长期振动参数，从而预测生产过程中因设备的异常而造成的生产中断，提高生产质量。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种冲压异常检测系统，其特征在于，包括：
冲床，工作时产生振动信号；
超声波传感器，固定于所述冲床上，用于将所述振动信号转换成电压回应信号；
数据采集装置，电连接于所述超声波传感器，用于实时采集所述电压回应信号，生成监控包络曲线，并分析所述电压回应曲线是否偏离监控包络曲线，当超出监控包络曲线时，判断所述冲床异常，并输出异常信号。
2.如权利要求1所述的冲压异常检测系统，其特征在于，所述监控包络曲线包括上包络线和下包络线，当所述电压回应曲线偏离上包络线时，所述数据采集装置输出第一异常信号，当所述电压回应曲线偏离下包络线时，所述数据采集装置输出第二异常信号。
3.如权利要求2所述的冲压异常检测系统，其特征在于，还包括设备控制器，电连接于所述冲床及所述数据采集装置，用于当接收到第一异常信号时，控制所述冲床停止工作，当接收到所述第二异常信号时，发出警报提醒。
4.如权利要求1所述的冲压异常检测系统，其特征在于，所述数据采集单元根据电压回应信号采用AI演算法生成监控包络曲线。
5.如权利要求4所述的冲压异常检测系统，其特征在于，所述数据采集单元还用于：
提取所述电压回应信号的有效信号；
对所述有效信号进行去高频处理，生成去高频信号；
对所述去高频信号提取时域特征和频域特征；
根据所述提取的时域特征和频域特征生成所述监控包络曲线。
6.如权利要求5所述的冲压异常检测系统，其特征在于，所述数据采集单元还用于：
将所述有效信号由时域转化傅里叶变换后在频域内乘以一个只保留1kHz以下信号的窗，再进行逆傅里叶变换，转回时域信号，以生成所述去高频信号。
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