CN115479788A - 冲压设备异常检测方法及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种冲压设备异常检测方法及电子装置,该检测方法包括:获取冲压设备产生的冲压振动信号;对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线;及将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,并分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态,本发明通过实时监测冲压设备的振动信号,并将该振动信号经过处理后建立监控包络曲线,从而预测生产过程中冲压设备的生产状况,以避免在异常工作状态下生产出质量不合格的产品,提高生产质量。
Description
技术领域
本发明涉及冲压领域,尤其涉及一种冲压设备异常检测方法及电子装置。
背景技术
在进行冲压制造加工过程中,冲压设备出现异常可能会导致产品批量异常,以至于中断生产。再者,在冲压设备初期出现故障趋势时,若没能发现设备进入了异常状态,则可能会发生因冲压设备的单一结构件的问题引发后续连锁故障出现的现象,造成高昂的维修费用和备件费用。因此,通常需要对冲压设备的异常进行检测。然而,由于导致冲压设备异常的原因往往发生在冲压设备内部,如模具内部有异物进入,在冲压设备正常运转的过程当中无法肉眼直接可见,非常不便。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种冲压设备异常检测方法对冲压设备的长期振动参数进行监测,从而预测生产过程中冲压设备异常的运行状况。
本发明一实施方式提供的冲压设备异常检测方法,其特征在于,包括:
获取冲压设备产生的冲压振动信号;
对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线;
将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,并分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态。
可选地,通过振动传感器及数据采集器获取所述冲压设备产生的冲压振动信号,其中所述振动传感器与所述冲压设备电连接,所述数据采集器与所述振动传感器电连接。
可选地,所述获取冲压设备产生的冲压振动信号包括:获取所述数据采集器的参数,其中,所述参数包括:冲压设备连接地址、采集频率、数据格式、信号通道及触发方式;及根据所述参数对所述数据采集器进行配置,以使得所述数据采集器从所述振动传感器获取所述冲压振动信号,其中,所述冲压振动信号是通过所述振动传感器从所述冲压设备获得。
可选地,所述对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线包括:提取所述冲压振动信号的有效信号,其中,所述有效信号为所述冲压设备的上下模具在合模瞬间产生的信号;及对所述有效信号进行去高频处理,以得到所述冲压振动曲线,其中,所述对所述有效信号进行去高频处理包括:获取一截止频率;通过傅里叶变换将所述有效信号由时域信号转化为频域信号;及保留所述频域信号中所述截止频率以下的信号,再转化为时域信号。
可选地,得到所述监控包络曲线包括:获取一采样次数,以确定生成所述监控包络曲线所需要的所述冲压振动曲线的数量;对每一所述冲压振动曲线提取时域特征和频域特征;及根据所述时域特征和频域特征生成所述监控包络曲线。
可选地,所述监控包络曲线包括上包络线和下包络线,所述将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态,包括:当所述冲压振动曲线在所述上包络线和所述下包络线之间时,判断所述冲压设备处于正常工作状态;当所述冲压振动曲线超出所述上包络线时,发出第一异常信号;及当所述冲压振动曲线超出所述下包络线时,发出第二异常信号。
可选地,所述将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态包括:获取一容错率,以设置所述冲压振动曲线允许超过所述监控包络曲线的范围。
可选地,所述方法还包括:将所述冲压设备是否处于异常工作状态进行显示。
可选地,所述方法还包括:生成历史健康状况,所述历史健康状况是所述冲压设备在历次冲程中工作状况的记录,其中,所述工作状况包括正常工作状态和异常工作状态;及生成工况预测率,所述工况预测率是所述冲压设备成功预测所述工作状况的次数与总的冲程次数的比值。
本申请还提供一种电子装置,包括:处理器及存储器,所述存储器中存储有多个程序模块,所述多个程序模块由所述处理器加载并执行上述的塑料光学镜片面形误差预测方法。
本发明相比于现有技术,至少具有如下有益效果:
通过实时监测冲压设备的振动信号,并将该振动信号经过处理后建立监控包络曲线,从而预测生产过程中冲压设备的生产状况,以避免在异常工作状态下生产出质量不合格的产品,提高生产质量,且,能够通过进一步控制冲压设备的运行,而避免因冲压设备异常而造成后续冲压设备连锁故障,导致产生高昂的维修费用和备件费用。
附图说明
图1为本发明实施方式的冲压设备异常检测方法的流程图。
图2为本发明实施方式的振动传感器与冲压设备及数据采集器的功能模块示意图。
图3为本发明实施方式的提取冲压振动信号的有效信号的示意图。
图4为本发明实施方式的对有效信号进行去高频处理的示意图。
图5为本发明实施方式的监控包络曲线的示意图。
图6为发明实施方式的电子装置的结构示意图。
主要元件符号说明
振动传感器 10
冲压设备 20
数据采集器 30
电子装置 40
存储器 401
处理器 402
计算机程序 403
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
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互之间组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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方式,都属于本发明保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。
本申请提供一种冲压设备异常检测方法,其应用在一个或者多个电子装置中。所述电子装置是一种能够按照事先设定或存储的指令,自动进行数值计算和/或信息处理的设备,其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit,ASIC)、可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor,DSP)、嵌入式设备等。
所述电子装置可以是桌上型计算机、笔记本电脑、平板电脑及云端服务器等计算设备。所述设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。所述设备还可以嵌入冲压设备内部。
请参考图1,所述冲压设备异常检测方法具体包括以下步骤:
步骤S11,获取冲压设备产生的冲压振动信号。
可以理解,请一并参阅图2,步骤S11中,冲压设备可以为图2所示的冲压设备20。
在本实施方式中,所述获取冲压设备20产生的冲压振动信号包括:通过一振动传感器10及数据采集器30获取所述冲压设备20产生的冲压振动信号。其中所述振动传感器10与所述冲压设备20电连接,所述数据采集器30与所述振动传感器10电连接。
在本实施方式中,所述冲压振动信号为电压信号,所述振动传感器10能够将所述冲压设备20产生的振动信号转化为所述电压信号。
本实施方式中,所述获取冲压设备20产生的冲压振动信号包括:获取所述数据采集器30的参数;及根据所述参数对所述数据采集器30进行配置,以使得所述数据采集器30从所述振动传感器10获取所述冲压振动信号。
其中,所述参数包括:冲压设备连接地址、采集频率、数据格式及信号通道。
所述冲压设备连接地址用于连接所述冲压设备20。
所述采集频率用于控制所述数据采集器30在1秒钟内采样的次数,本实施方式中所述数据采集器30为高速数据采集器30,一般为25K~28K次/秒,例如在一具体实施例中所述采集频率可以为26K次/秒,即64000次/秒。
所述数据格式为所述冲压振动信号的存储格式,可以设置为CSV格式、EXCEL格式及JSON格式等。
所述信号通道用于当所述冲压设备20上设置有多个振动传感器10时,根据需要选择相应的振动传感器10,以采取其输出的信号。
可以理解,在本发明的其他实施方式中,所述数据采集器30的参数还包括触发方式。所述触发方式用于选择在某个特定时段采取振动传感器10发出的电压信号。所述触发方式的选择与设置在所述冲压设备20上的信号触发装置有关,例如可以选择上升沿触发或者下降沿触发。
可以理解,在本申请实施例中,所述冲压振动信号是通过所述振动传感器10从所述冲压设备20获得。
步骤S12,对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线。
本实施方式中,所述冲压振动曲线为电压曲线。
可以理解,所述对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线包括:提取所述冲压振动信号的有效信号;及对所述有效信号进行去高频处理,以得到所述冲压振动曲线。
本实施方式中的提取所述冲压振动信号的有效信号中,根据研究对象的不同,确定不同的所述振动信号的有效信号。在本实施方式中,由于需要研究的是冲压设备20在冲压过程中上下模具合模瞬间的信号,所述有效信号即为上下模具合模瞬间的信号。
请参见图3所示,在本申请实施例中,以图3(a)、3(b)及3(c)所示得三个振动传感器10为例说明,详细说明提取冲压振动信号的有效信号的过程。其中,当冲压设备20完成一个冲程时,冲压设备20的电子凸轮(图未示)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°,这时如图3(b)所示的第二个振动传感器10中出现如图3(d)所示的冲击的有效信号,对该信号再进行加窗处理,以便于分段进行去高频处理,如图3(e)所示的为进行加窗处理过程中的的一部分有效信号。
本实施方式中的对所述有效信号进行去高频处理,生成去高频信号,以得到去高频处理后的冲压振动曲线。具体地,获取一截止频率,通过傅里叶变换将所述有效信号由时域信号转化为频域信号;及保留所述频域信号中所述截止频率以下的信号,再转化为时域信号,以得到经过去高频处理的所述冲压振动曲线。
请参见图4所示,附图4为本实施方式中对有效信号进行去高频处理的示意图。如图4(a)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,通过傅里叶变换将所述有效信号由时域信号转化为频域信号后,如图4(b)所示,利用滤波器去除掉1kHz以上的高频干扰信号,再进行逆傅里叶变换,转化为时域信号,以生成如图4(c)所示的去高频信号。
步骤S13,将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态。
本实施方式中,所述得到所述监控包络曲线包括:获取一采样次数,以确定生成所述监控包络曲线所需要的所述冲压振动曲线的数量;对每一所述冲压振动曲线提取时域特征和频域特征;及根据所述时域特征和频域特征生成所述监控包络曲线。
具体地,生成所述监控包络曲线所需要的所述冲压振动曲线,为所述冲压设备20在当前冲程之前的一定次数的冲程当中形成的,具体的形成过程参见步骤S11~步骤S12,该一定次数即为获取的采样次数。通过多条冲压振动曲线生成的所述监控包络曲线,能够更好的反应冲压振动曲线的波动范围。
可以理解,在对冲压振动曲线进行时域特征和频域特征的提取前,先采用统计学中的异常点检测算法,对冲压振动曲线数据的极差,四分位数间距,均差,标准差等作分析,并去除掉异常点。
具体地,时频域特征主要包括:波形的平均值,标准差,最大值,最小值,均方差,偏度,峭度,波峰因子,裕度因子,峰值因子及K因子等。利用主成分分析法对上述时频域特征进行分析,提取数据范围波动较大的若干时频域特征,并根据提取出的时频域特征生成所述监控包络曲线。
参见图5所示,图5为本发明所述监控包络曲线的示意图。其中,所述监控包络曲线包括上包络线和下包络线。本实施方式中,所述分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备20是否处于异常状态包括:当所述冲压振动曲线在所述上包络线和所述下包络线之间时,判断所述冲压设备20处于正常工作状态;当所述冲压振动曲线超出所述上包络线时,发出第一异常信号;当所述冲压振动曲线超出所述下包络线时,发出第二异常信号。例如,图5所示的点A即为超出所述上包络线,此时对应发出第一异常信号。
在具体实施方式中,所述第一异常信号用以控制所述冲压设备20停止工作,所述第二异常信号用以启动报警装置。可以理解,通过控制冲压设备20停止工作或启动报警装置,可以避免因冲压设备20异常而造成后续冲压设备20发生连锁故障,导致产生高昂的维修费用和备件费用。
本实施方式中,所述分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备20是否处于异常状态还包括:获取一容错率,以设置所述冲压振动曲线允许超过所述监控包络曲线的范围。
可以理解,所述容错率的大小可以根据对所述冲压设备异常检测方法的精度要求的不同而改变。如图5所示,首先定义冲压振动曲线上任意一点B在竖直方向与上包络线有一对应点C,与下包络线有一对应点D,C点和D点的信号值的差值为点B的标准范围(该标准范围为正值),在获取容错率之后,则对应得到该点B的一可容忍范围。例如,在其中一实施例中,可设置该容错率为10%,当所述冲压振动曲线超出所述上包络线后,且在某一点处的信号值与上包络线上竖直方向对应点的信号值的差值的绝对值,达到该点的标准范围的10%,则超出该点的可容忍范围,发出第一异常信号。可以理解,通过获取所述容错率,能够使得所述冲压设备20异常检测方法在所述冲压振动曲线轻微超过所述包络曲线时,仍然判断所述冲压设备20处于正常工作状态,进而使得在所述冲压设备异常检测方法存在合理范围的误差的情况下,依然能够正常使用。
进一步的,在步骤S14后,所述冲压设备异常检测方法还包括:将所述冲压设备20是否处于异常状态显示在一显示单元上。例如,本实施方式中,当判断出所述冲压设备20处于正常工作状态时,在所述显示单元上显示一绿色的PASS字样。当判断出所述冲压设备20处于异常工作状态时,在所述显示单元上显示一红色的NG字样。显然,通过将所述冲压设备20是否处于异常状态显示在显示单元上,能够使得生产者迅速了解冲压设备20当前的工作状况。
进一步的,在步骤S14后,所述冲压设备异常检测方法还包括:生成历史健康状况及工况预测率。可以理解,所述历史健康状况可以为冲压设备20在历次冲程中工作状况的记录。该工作状况包括正常工作状态和异常工作状态。所述工况预测率可以为冲压设备20在一个工作周期内成功预测工作状况的次数与总的冲程次数的比值。可以理解,通过生成历史健康状况及工况预测率,能够直观展现出所述冲压设备20出现异常的次数,以及直观展现出所述冲压设备20异常检测方法是否能准确预测冲压设备20出现异常状况。
进一步的,在其他实施例中,所述冲压设备异常检测方法,还包括:将当前冲程的所述冲压振动信号及监控包络曲线实时显示在所述显示单元上,及获取一信号显示范围,用于设定所述监控包络曲线在所述显示单元上的显示范围。
进一步的,在其他实施例中,所述冲压设备异常检测方法,还包括获取一工作模式,在一实施例中,所述工作模式包括第一模式、第二模式及第三模式。其中,第一模式为数据采集,第二模式为数据采集及异常检测,第三模式为数据采集、异常检测及反馈控制。可以理解,通过获取不同的工作模式能够使得生产者能够根据不同的工作场景需要来设置合适的工作方式。
请参阅图6,为本申请实施方式的电子装置40的结构示意图。所述电子装置40包括,但不仅限于,存储器401、处理器402及存储在所述存储器401中并可在所述处理器402上运行的计算机程序403。所述处理器402执行所述计算机程序403时实现上述冲压设备异常检测方法中的步骤,例如图1所示的步骤S11~S13。
示例性的,所述计算机程序403可以被分割成一个或多个模块/单元,所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器401中,并由所述处理器402执行,以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,所述指令段用于描述所述计算机程序403在所述电子装置40中的执行过程。
本领域技术人员可以理解,所述示意图仅仅是电子装置40的示例,并不构成对电子装置40的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述电子装置40还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器402可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器402也可以是任何常规的处理器等,所述处理器402是所述电子装置40的控制中心,利用各种接口和线路连接整个电子装置40的各个部分。
所述存储器401可用于存储所述计算机程序403和/或模块/单元,所述处理器402通过运行或执行存储在所述存储器401内的计算机程序和/或模块/单元,以及调用存储在存储器401内的数据,实现所述电子装置40的各种功能。所述存储器401可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据电子装置40的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器401可以包括易失性和非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(SecureDigital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他存储器件。
本申请提供的冲压设备异常检测方法及电子装置,通过实时监测冲压设备的振动信号,并将该振动信号经过处理后建立监控包络曲线,从而预测生产过程中冲压设备的生产状况,以避免在异常工作状态下生产出质量不合格的产品,提高生产质量,且,能够通过进一步控制冲压设备的运行,而避免因冲压设备异常而造成后续冲压设备连锁故障,导致产生高昂的维修费用和备件费用。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施方式的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施方式看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他模块或步骤,单数不排除复数。电子装置权利要求中陈述的多个模块或电子装置也可以由同一个模块或电子装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是,以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种冲压设备异常检测方法,其特征在于,包括:
获取冲压设备产生的冲压振动信号;
对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线;及
将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态。
2.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,通过一振动传感器及数据采集器获取所述冲压设备产生的冲压振动信号,其中所述振动传感器与所述冲压设备电连接,所述数据采集器与所述振动传感器电连接。
3.如权利要求2所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述获取冲压设备产生的冲压振动信号包括:
获取所述数据采集器的参数,其中,所述参数包括:冲压设备连接地址、采集频率、数据格式、信号通道及触发方式;及
根据所述参数对所述数据采集器进行配置,以使得所述数据采集器能够从所述振动传感器获取所述冲压振动信号,其中,所述冲压振动信号是通过所述振动传感器从所述冲压设备获得。
4.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述对所述冲压振动信号进行数据处理,以生成冲压振动曲线包括:
提取所述冲压振动信号的有效信号,其中,所述有效信号为所述冲压设备的上下模具在合模瞬间产生的信号;及
对所述有效信号进行去高频处理,以得到所述冲压振动曲线,其中,所述对所述有效信号进行去高频处理包括:
获取一截止频率;
通过傅里叶变换将所述有效信号由时域信号转化为频域信号;及
保留所述频域信号中所述截止频率以下的信号,再转化为时域信号。
5.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,得到所述监控包络曲线包括:
获取一采样次数,以确定生成所述监控包络曲线所需要的所述冲压振动曲线的数量;
对每一所述冲压振动曲线提取时域特征和频域特征;及
根据所述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1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述监控包络曲线包括上包络线和下包络线,
所述将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态,包括:
当所述冲压振动曲线在所述上包络线和所述下包络线之间时,判断所述冲压设备处于正常工作状态;
当所述冲压振动曲线超出所述上包络线时,发出第一异常信号;及
当所述冲压振动曲线超出所述下包络线时,发出第二异常信号。
7.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述将所述冲压振动曲线与一监控包络曲线进行比较,分析所述冲压振动曲线是否超出所述监控包络曲线,以判断所述冲压设备是否处于异常工作状态包括:获取一容错率,以设置所述冲压振动曲线允许超过所述监控包络曲线的范围。
8.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述方法还包括:将所述冲压设备是否处于异常工作状态进行显示。
9.如权利要求1所述的冲压设备异常检测方法,其特征在于,所述方法还包括:
生成历史健康状况,所述历史健康状况是所述冲压设备在历次冲程中工作状况的记录,其中,所述工作状况包括正常工作状态和异常工作状态;及
生成工况预测率,所述工况预测率是所述冲压设备成功预测所述工作状况的次数与总的冲程次数的比值。
10.一种电子装置,其特征在于,所述电子装置包括:
处理器;以及
存储器,所述存储器中存储有多个程序模块,所述多个程序模块由所述处理器加载并执行如权利要求1至9中任一项所述的冲压设备异常检测方法。
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