基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统技术方案

本发明专利技术涉及棉原料处理设备监控技术领域，具体涉及一种基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，该系统是一种生产领域的人工智能系统，可以用于智能制造装备产业。该系统包括数据采集模块，用于采集经过梳理的棉花的透光度、梳理机辊筒两端轴承处的温度信息和音频信息；梳理效果监控模块，用于对经过梳理的棉花的透光度进行分析获得棉花的梳理效果进而判断获得异常梳理机；指标获取模块，用于获得异常梳理机各辊筒的第一、第二、第三和第四指标；动平衡监控模块，用于对第一、第二、第三和第四指标分析判断出现动平衡异常严重的辊筒。本发明专利技术能够对梳理机的各辊筒的生产状态进行实时的监控和诊断，且诊断的精确度和效率都是很高的。效率都是很高的。效率都是很高的。

【技术实现步骤摘要】
基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统


[0001]本专利技术涉及设备状态监控
，具体涉及一种基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统。

技术介绍

[0002]目前的纺织行业大多企业依旧在使用十几年以前的老梳理机，这些设备多是第一、二代老型号梳棉机，主要机件结构多为铸铁制造，在常年的运转生产中，由于设备失修及设备的物理变形，陆续产生了一些较难修复的故障，如不具备丰富的维修经验一般很难修复。如锡林轴或轴承损坏，会使锡林在运转时发生位移，或导致发生严重的机械事故，又如锡林动平衡失准，在运转过程中纤维梳理始终处于不稳定的动态中，不利于产品品质和产量的提高。
[0003]动平衡直接影响梳理机的梳理效果，降低了梳理品质。并且长时间以一种不平衡的状态运转，会造成机械磨损异常，挠度增加，而且越来越严重。同时棉絮乱飞进入轴承，更加影响了锡林的正常工作。梳理机上都是由多根滚筒组成的，如锡林滚筒、道夫滚筒等，统称为辊筒，这些滚筒都有可能发生动平衡异常，但很难及时发现，并且找出具体发生在哪一根，传统的监控哪一根辊筒发生动平衡异常的方法是基于工人的经验进行判断，但这样准确率并不高，且做到确保监控到每一根辊筒耗费的人力是十分庞大的，效率低下。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，所采用的技术方案具体如下：本专利技术一个实施例提供了一种基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统：数据采集模块，用于在传送带上将梳理过的棉花等分为预设数量的矩形区域；在预设时段内采集各矩形区域的透光度构成透光度矩阵；在预设时段内分别采集辊筒两端轴承处的温度分别构成第一温度序列和第二温度序列；在预设时段分别采集辊筒两端轴承处的音频频率分别构成第一音频序列和第二音频序列；梳理效果监控模块，用于利用透光度矩阵中各列的元素、各列元素的均值和各列元素的极值获得第一梳理效果和第二梳理效果；利用透光度矩阵中各行的元素、各行元素的均值和各行元素的极值获得第三梳理效果和第四梳理效果；利用第一、第二、第三和第四梳理效果组成梳理机的特征向量；根据各梳理机的特征向量之间的差异判断异常的梳理机找出存在异常的梳理机；指标获取模块，用于获得异常的梳理机的各辊筒在一个预设时段内的第一、第二温度序列中相同位置元素的差值和比值；根据在一个预设时段内的第一、第二温度序列中相同位置元素的差值和比值获得各辊筒在一个预设时段内的第一指标；获得异常的梳理机的各辊筒在一个预设时段内的第一、第二音频序列中相邻元素的差值和比值；基于第一、第二音频序列中相邻元素的差值和比值分别获得各辊筒在一个预设时段内的第二指标、第三
指标和第四指标；动平衡监控模块，用于将异常的梳理机特征向量的模和在一个预设时段内的各辊筒的第一、第二、第三和第四指标相乘得到各辊筒在一个预设时段内的异常指标；基于一个辊筒在多个预设时段内的异常指标预测得到多个预测异常指标；对各辊筒的在多个预设时段内的异常指标和多个预测异常指标分析判断出现动平衡异常的辊筒。
[0005]优选地，用于在传送带上将梳理过的棉花等分为预设数量的矩形区域包括：在垂直于传送带传送的方向上将棉花等分为预设数量的矩形区域，且预设数量的矩形区域属于同一列。
[0006]优选地，在预设时段内采集各矩形区域的透光度并构成透光度矩阵包括：在预设时段内随着棉花的传送采集矩形区域的透光度，其中位于一列的预设数量的矩形区域的透光度为透光度矩阵中的一列元素；一个预设时段对应一个透光度矩阵。
[0007]优选地，利用透光度矩阵中各列的元素、各列元素的均值和各列元素的极值获得第一梳理效果和第二梳理效果包括：其中，表示第一梳理效果；表示第i个采样时刻采集的第n个矩形区域的透光度，也表示透光度矩阵中第i列中的第n个的元素；表示透光度矩阵中第i列元素的均值；表示取绝对值函数；其中，表示第二梳理效果；表示透光度矩阵中第i列元素中的极大值，表示透光度矩阵中第i列元素中的极小值。
[0008]优选地，利用透光度矩阵中各行的元素、各行元素的均值和各行元素的极值获得第三梳理效果和第四梳理效果包括：其中，表示第三梳理效果；表示透光度矩阵中第n行中第i个元素；表示透光度矩阵中第n行元素的均值；
其中，表示第四梳理效果；表示透光度矩阵中第n行元素中的极大值，表示透光度矩阵中第n行元素的极小值。
[0009]优选地，根据各梳理机的特征向量之间的差异判断异常的梳理机找出存在异常的梳理机包括：利用梳理正常的梳理机的特征向量对One
‑
Class SVM模型训练；将梳理机的特征向量输入One
‑
Class SVM模型，输出梳理机是否异常的判定结果，异常的梳理机找出存在异常的梳理机。
[0010]优选地，第一指标为：其中，表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第一指标；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第一温度序列中的第i个元素；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第二温度序列中的第i个元素。
[0011]优选地，第二指标和第三指标为：其中，表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第二指标；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第一音频序列中的第i个元素；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第一音频序列中的第i
‑
1个元素；其中，表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第三指标；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第二音频序列中的第i个元素；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第二音频序列中的第i
‑
1个元素。
[0012]优选地，第四指标为：
其中，表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第四指标；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第一音频序列中的第i个元素；表示异常的梳理机中一个辊筒在一个预设时段内的第二音频序列中的第i个元素。
[0013]优选地，对各辊筒的在多个预设时段内的异常指标和多个预测异常指标分析判断出现动平衡异常的辊筒包括：将各辊筒的在多个预设时段内的异常指标分别输入RNN网络，分别输出各辊筒的多个预测异常指标；对于一个辊筒，利用该辊筒的在多个预设时段内的异常指标和多个预测异常指标进行直线拟合并获得直线的斜率，设定动平衡异常阈值，若所述直线斜率大于动平衡异常阈值，则该辊筒发生动平衡异常。
[0014]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：本专利技术通过数据采集模块采集经过梳理的棉花的透光度、梳理机辊筒两端轴承处的温度信息和音频信息；再利用梳理效果监控模块对经过梳理的棉花的透光度进行分析得到棉花的梳理效果，从而判断得到异常的梳理机；同时，指标获取模块基于异常的梳理机各辊筒的温度和音频信息找出存在异常的梳理机的各辊筒的各项指标；最后动平衡监控模块对异常的梳理机各辊筒的各项指标进行分析判断出现动平衡异常的辊筒。本专利技术实施例实现了对梳理机各辊筒的智能化监控和诊断，替代了人工，使得监控和诊断的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，其特征在于，该系统包括：数据采集模块，用于在传送带上将梳理过的棉花等分为预设数量的矩形区域；在预设时段内采集各矩形区域的透光度构成透光度矩阵；在预设时段内分别采集辊筒两端轴承处的温度分别构成第一温度序列和第二温度序列；在预设时段分别采集辊筒两端轴承处的音频频率分别构成第一音频序列和第二音频序列；梳理效果监控模块，用于利用透光度矩阵中各列的元素、各列元素的均值和各列元素的极值获得第一梳理效果和第二梳理效果；利用透光度矩阵中各行的元素、各行元素的均值和各行元素的极值获得第三梳理效果和第四梳理效果；利用第一、第二、第三和第四梳理效果组成梳理机的特征向量；根据各梳理机的特征向量之间的差异判断找出存在异常的梳理机；指标获取模块，用于获得异常的梳理机的各辊筒在一个预设时段内的第一、第二温度序列中相同位置元素的差值和比值；基于所述第一、第二温度序列中相同位置元素的差值和比值获得各辊筒在一个预设时段内的第一指标；获得异常的梳理机的各辊筒在一个预设时段内的第一、第二音频序列中相邻元素的差值和比值，根据所述第一、第二音频序列中相邻元素的差值和比值分别获得各辊筒在一个预设时段内的第二指标、第三指标和第四指标；动平衡监控模块，用于将异常的梳理机特征向量的模和在一个预设时段内的各辊筒的第一、第二、第三和第四指标相乘得到各辊筒在一个预设时段内的异常指标；基于一个辊筒在多个预设时段内的异常指标预测得到多个预测异常指标；对各辊筒的在多个预设时段内的异常指标和多个预测异常指标分析判断出现动平衡异常严重的辊筒。2.根据权利要求1所述的基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，其特征在于，所述用于在传送带上将梳理过的棉花等分为预设数量的矩形区域包括：在垂直于传送带传送的方向上将棉花等分为预设数量的矩形区域，且预设数量的矩形区域属于同一列。3.根据权利要求1所述的基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，其特征在于，所述在预设时段内采集各矩形区域的透光度构成透光度矩阵包括：在预设时段内随着棉花的传送采集矩形区域的透光度，其中位于一列的预设数量的矩形区域的透光度为透光度矩阵中的一列元素；一个预设时段对应一个透光度矩阵。4.根据权利要求1所述的基于总线控制器的棉原料处理设备智能监控及诊断系统，其特征在于，所述利用透光度矩阵中各列的元素、各列元素的均值和各列元素的极值获得第一梳理效果和第二梳理效果包括：其中，表示第一梳理效果；表示第i个采样时刻采集的第n个矩形区域的透光度，也表示透光度矩阵中第i列中的第n个的元素；表示透光度矩阵中第i列元
素的均值；表示取绝对值函数；其中，表示第二梳理效果；表示透光度矩阵中第i列元素中的极大值，表示透光度矩阵中第i列元素中的极小值。5.根据权利要求1所述的基于总线控制器的棉原料处理设备智能监...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕永法，侯兆冲，翟自勇，
申请(专利权)人：山东日发纺织机械有限公司，
类型：发明
国别省市：