一种电子提花机机械运行状态检测及分析方法与流程

本发明涉及一种电子提花机机械运行状态的检测及分析方法，属于电子提花机
技术领域：
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背景技术：
：电子提花机需要配合装造、织机才能使用，所以提花机的机械运行状态在出厂时与到用户安装、调试后已经发生变化；运行一段时间后，又会发生变化；特别是经过用户检修后，也会发生变化。现有技术中，并没有对电子提花机机械运行状态进行检测及分析的方法，目前提花机厂家对其产品的机械运行状态并不掌握，而用户只能从使用者角度由机修人员根据其经验做定性判断，往往使提花机在不健康的状态下工作，直至出现故障才进行检修。检修是否有效，是否使提花机恢复到正常状态，也只是由机修人员根据其经验做定性判断。随着市场竞争的日益激烈，用户收回投资提花机成本的时间变得更长，用户对提花机的使用寿命及使用成本等要求更高。不仅对提花机厂家的产品质量的要求更高，同时对用户的维护保养等提出了更高要求。不掌握提花机的机械运行状态，很难适应用户的需求。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是如何对电子提花机机械运行状态进行检测及分析。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种电子提花机机械运行状态的检测及分析方法，其特征在于，步骤为：步骤1：以纬为单位对电子提花机机械运行状态进行检测；在提花机的信号盘上安装两个接近开关，两个接近开关的信号在提花机提刀最高点前后固定角度存在状态变化，从而确定提刀最高点、提刀最高点之前的提刀上升段、提刀最高点之后的提刀下降段；提刀最高点作为两纬的切换点；步骤2：检测电子提花机的机械负载变化，包括机械总负载、每把提刀负载；步骤3：检测电子提花机的机械运转速度波动状态；提花机运行时，实时检测每纬的运行一周时间、上升时间、下降时间；提花机相邻两个提刀最高点间的运行时间作为运行一周的时间；每纬提刀最高点后下降段的运行时间作为下降时间；每纬提刀最高点前上升段的运行时间作为上升时间；步骤4：检测电子提花机的机械扭矩波动状态；在提花机的主轴上安装扭矩传感器，将电子提花机运行过程中扭矩传感器输出的原始扭矩信号进行处理，在时域上根据提刀最高点时刻分割成若干时间段，每个时间段为一纬的扭矩信号；步骤5：检测电子提花机的机械振动状态；在提花机的机械关键部位分别安装水平、垂直和轴向振动传感器，进行水平、垂直和轴向振动检测，将电子提花机运行过程中振动传感器输出的原始振动信号进行处理，在时域上根据提刀最高点时刻分割成若干时间段，每个时间段为一纬的振动信号；步骤6：电子提花机机械运行状态的相关分析6.1、机械运转速度波动状态的相关分析机械运转速度波动状态的相关分析包括：机械运转速度波动与机械负载变化的相关分析，机械运转速度波动当前状态与历史数据的相关分析；相关分析得到的值与提花机厂家的企业标准比对，从而判断提花机机械是处于正常工作状态，还是需要维护保养，还是需要检修；6.2、机械扭矩波动状态的相关分析机械扭矩波动状态的相关分析包括：机械扭矩波动与机械负载变化的相关分析，机械扭矩波动当前状态与历史数据的相关分析；相关分析得到的值与提花机厂家的企业标准比对，从而判断提花机机械是处于正常工作状态，还是需要维护保养，还是需要检修；6.3、机械振动状态的相关分析相同机械负载下，当前机械振动状态与其历史数据高度相关；将机械振动当前状态与其历史数据进行相关分析；相关分析得到的值与提花机厂家的企业标准比对，从而判断提花机机械是处于正常工作状态，还是需要维护保养，还是需要检修；步骤7：基本判断综合机械运转速度波动状态、机械扭矩波动状态、机械振动状态的相关分析和判断，若其中有一个判断为需要检修，则基本判断为需要检修；若都没有判断为需要检修，而其中有一个判断为需要维护保养，则基本判断为需要维护保养；若都判断为正常工作状态，则基本判断为正常工作状态。优选地，所述步骤2中，检测电子提花机的机械负载变化的具体方法如下：步骤2.1：指定提花机的机械结构和样卡文件；提花机的机械结构被归纳为两种提花机物理模型：经向提刀类型和纬向提刀类型；样卡文件表现为矩阵形式，描述了每一针状态取自花样文件中每一纬数据中哪个位置的数据；步骤2.2：根据提花机的机械结构和样卡文件产生提刀描述文件；提刀描述文件由文件头和若干定长记录构成；文件头中描述了外提刀个数、内提刀个数、总针数，每把提刀的针数；定长记录描述了每把提刀上每针数据取自花样文件中每一纬数据中哪个位置的数据；步骤2.3：指定提花机的花样文件，选择正织或反织；设正织用符号1表示，反织用符号-1表示；步骤2.4：根据提花机的提刀描述文件、花样文件、正织或反织计算每纬每把提刀的负载；根据提刀描述文件中该提刀的定长记录，分别在花样文件中取每针的数据，计算所有符号为1的数据总和作为正织时的负载；提刀描述文件文件头中每把提刀的针数减去正织时的负载作为反织时的负载；步骤2.5：计算提花机总负载；所有内提刀或外提刀负载的总和作为提花机总负载。更优选地，所述步骤2.1中，提花机的装造决定了样卡文件，在提花机安装、调试前，由安装调试人员根据装造，编制样卡文件。更优选地，所述步骤2.2中，经向提刀类型的提刀在样卡文件中从左到右排列，分别为外提刀一、内提刀一、外提刀二、内提刀二……；对于经向提刀类型的外提刀，第一把外提刀的提刀描述文件定长记录取样卡文件左起第一列数据，其后每把外提刀的提刀描述文件定长记录依次取样卡文件中两列数据，最后一把外提刀的提刀描述文件定长记录取样卡文件最后一列数据；对于经向提刀类型的内提刀，每把内提刀的提刀描述文件定长记录从样卡文件左起依次取两列数据。更优选地，所述步骤2.2中，纬向提刀类型的提刀在样卡文件中从上到下排列，分别为外提刀一、内提刀一、外提刀二、内提刀二……；对于纬向提刀类型的外提刀，第一把外提刀的提刀描述文件定长记录取样卡文件从上向下第一行数据，其后每把外提刀的提刀描述文件定长记录依次取样卡文件中两行数据，最后一把外提刀的提刀描述文件定长记录取样卡文件最后一行数据；对于纬向提刀类型的内提刀，每把内提刀的提刀描述文件定长记录在样卡文件中从上向下依次取两行数据。优选地，所述步骤3中，机械运转速度波动与机械负载高度相关，与机械负载变化的相关分析包括：运行一周时间与机械负载的相关分析，上升时间与机械负载的相关分析，下降时间与机械负载的相关分析；相同负载，相同织机速度下，当前机械运转速度波动状态与其历史数据高度相关；将当前状态与其历史数据进行相关分析。优选地，所述步骤4中，将电子提花机运行过程中扭矩传感器输出的原始扭矩信号进行小波分析，提取其特征值和奇异点；参照专家知识库进行模式识别，从而判断是否存在疲劳损坏或疲劳破坏。优选地，所述步骤5中，将电子提花机运行过程中振动传感器输出的原始振动信号进行小波分析，提取其特征值和奇异点；参照专家知识库进行模式识别，从而判断是否存在机械故障。优选地，在提花机正常织造时，实时机械运行状态进行检测与分析，判断是否处于正常工作状态，是否需要维护保养，是否需要检修；提花机出厂前，提花机安装调试后，当正常织造实时检测与分析判定为异常时，每次维护保养后，每次提花机机械检修后都需要对电子提花机进行机械运行状态的全面检测与分析，用来全面评估提花机机械运行状态；全面检测与分析时使用的花样文件满足以下要求：a、与装造无关，只与机械结构有关；b、对提花机总负载做最大负载、最小负载交替变化；c、对提花机每把提刀负载做最大负载、最小负载交替变化。本发明提供的方法是根据电子提花机机械运行特点，采用预先知道的提花机负载变化对提花机运行状态进行相关分析；根据当前机械运行状态与历史数据的相关分析、异常特征值及奇异点的分析，对提花机机械做出以下判断：是否正常工作；是否需要维护保养；是否需要检修；是否存在疲劳损坏或疲劳破坏；机械故障诊断等。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，可以在任意时刻掌握提花机的机械运行状态。提花机厂家可以此建立其企业标准，提花机出厂时将其机械运行状态调整为符合其企业标准。提花机到用户安装调试后，也将其调整为符合其企业标准。提花机使用过程中，用户通过维护保养和检修，使其符合企业标准，从而使提花机一直在健康状态下工作，延长使用寿命，降低使用成本。同时提花机厂家可实时掌握其产品的运行状态，为提高产品质量、减少设计缺陷提供了大数据支持。附图说明图1为根据信号盘的两个接近开关信号确定纬度的原理图；图2为机械扭矩波动状态实时检测处理流程图；图3为机械振动状态实时检测处理流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。一、提花机运行特点本实施例根据提花机以下特点对提花机机械运行状态进行检测及分析：1、提花机按照花样文件循环织造，其运行状态周期变化，可根据前后两个周期运行状态的相关分析进行判断；2、提花机按照花样文件织造，预知提花机负载变化，而负载与提花机的机械运行状态有一定的相关性，可根据其相关分析进行判断；3、提花机在提刀最高点负载变化最大，提刀最高点前后机械运行状态中含有丰富的信息，本实施例对提刀最高点前后的机械运行状态做重点关注。二、电子提花机机械负载变化电子提花机负载除了自身的负载外，其变化主要取决于机械结构、装造和花样文件。机械结构主要分为经向提刀和纬向提刀两种物理模型。装造由样卡文件描述。机械结构和装造在提花机正常工作前已经设置，并生成提刀描述文件。提刀描述文件由文件头和若干定长记录构成，文件头中描述了外提刀个数、内提刀个数、总针数(总负载)，每把提刀的针数(负载)等；定长记录描述了每把提刀上每针数据取自花样文件中每一纬数据中哪个位置的数据。花样文件由外部指定，包括正织或反织等。根据花样文件中每纬数据和提刀描述文件，计算每纬总负载，每纬各个提刀的负载。三、电子提花机机械运行状态定义提花机通过信号盘的两个接近开关信号实现与织机的同步，两个接近开关信号在提花机提刀最高点前后固定角度存在状态变化，该固定角度用以确定提花机电磁铁的通电角度和纬指针数。因此，如图1所示，根据信号盘的两个接近开关信号可确定提刀最高点h、提刀最高点之前的提刀上升段a、提刀最高点之后的提刀下降段b。提刀最高点h作为两纬(第n纬与第n+1纬，n为正整数)负载的切换点。本实施例将电子提花机机械运行状态以纬为单位来定义，主要包括：1、该纬机械负载，包括机械总负载，每把提刀负载；2、机械运转速度波动状态，包括：a、相邻两个提花机提刀最高点间的运行时间作为运行一周的时间；b、该纬提刀最高点后下降段的运行时间作为下降时间；c、下一纬提刀最高点前上升段的运行时间作为上升时间。3、该纬机械扭矩波动状态，由该纬在运行过程中的扭矩信号经过信号处理，提取得到的特征值、奇异点构成；4、该纬机械振动状态，由该纬在运行过程中的振动信号经过信号处理，提取得到的特征值、奇异点构成。四、电子提花机机械运行状态的实时检测方法1、机械负载提花机出厂时已设置机械结构；在提花机安装、调试前，由安装调试人员根据装造，编制样卡文件。在启用样卡文件时，同时生成提刀描述文件。在提花机织造前，预先根据花样文件中每纬数据和提刀描述文件，计算每纬总负载，每纬各个提刀的负载。2、机械运转速度波动状态提花机运行时，通过监测信号盘的两个接近开关信号，实时检测每纬的运行一周时间、上升时间、下降时间。3、机械扭矩波动状态机械扭矩波动状态实时检测处理流程如图2。安装在提花机主轴上的扭矩传感器输出的原始扭矩信号，经过数字滤波等信号预处理去除干扰信号，通过监测信号盘的两个接近开关信号，在时域上根据提刀最高点时刻分割成若干时间段，每个时间段为一纬的扭矩信号。分割方法是每次检测到提刀运行到最高点，产生一纬扭矩信号。一纬扭矩信号实时进行小波分析，提取其特征值和奇异点。特征值和奇异点构成该纬机械扭矩波动状态。4、机械振动状态通常对提花机机械关键部位进行水平、垂直和轴向振动检测，在提花机机械关键部位分别安装水平、垂直和轴向振动传感器。每个振动传感器实时检测处理流程如图3所示。振动传感器输出的原始振动信号，经过数字滤波等信号预处理去除干扰信号，通过监测信号盘的两个接近开关信号，在时域上根据提刀最高点时刻分割成若干时间段，每个时间段为一纬的振动信号。分割方法是每次检测到提刀运行到最高点，产生一纬振动信号。一纬振动信号实时进行信号分析，提取其特征值和奇异点。水平、垂直、轴向振动信号特征值和奇异点构成该纬机械振动状态。信号分析包括：时域模型分析及其特征值提取；频谱分析及其特征值提取；小波分析及其特征值、奇异点提取；轴心轨迹分析等；五、相关分析方法有三种方法可以进行相关分析：皮尔森相关系数、归一化欧几里德距离和余弦相似度。皮尔森相关系数用来评估线性相关，其值在-1～+1，0表示不相关，+1表示正相关，-1表示负相关。皮尔森相关系数的绝对值与相关程度定义如表1。表1皮尔森相关系数的绝对值与相关程度定义皮尔森相关系数的绝对值的取值范围相关程度0.00-0.19极低相关0.20-0.39低度相关0.40-0.69中度相关0.70-0.89高度相关0.90-1.00极高相关归一化欧几里德距离将欧几里德距离进行归一化处理，其值在0～1，0表示不相关，1表示相关。余弦相似度的值在-1～+1，0表示不相关，+1表示正相关，-1表示负相关。本实施例采用皮尔森相关系数做全局和局部运行状态的相关分析，采用归一化欧几里德距离和余弦相似度做一纬运行状态的相关分析。六、电子提花机机械运行状态的相关分析和基本判断通过电子提花机机械运行状态的相关分析，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。判断的标准采用提花机厂家的企业标准。1、机械运转速度波动状态的相关分析机械运转速度波动状态的相关分析包括：与负载变化的相关分析，当前状态与历史数据的相关分析。机械运转速度波动与负载高度相关，与负载变化的相关分析包括：运行一周时间与负载的相关分析，上升时间与负载的相关分析，下降时间与负载的相关分析。相关分析得到的值参照提花机厂家的企业标准，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。相同负载，相同织机速度下，当前机械运转速度波动状态与其历史数据高度相关。将当前状态与其历史数据进行相关分析，得到的值参照提花机厂家的企业标准，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。2、机械扭矩波动状态的相关分析机械扭矩波动状态的相关分析包括：与负载变化的相关分析，当前状态与历史数据的相关分析。机械扭矩波动状态与负载高度相关，与负载变化的相关分析得到的值参照提花机厂家的企业标准，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。相同负载下，当前机械扭矩波动状态与其历史数据高度相关。将当前状态与其历史数据进行相关分析，得到的值参照提花机厂家的企业标准，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。3、机械振动状态的相关分析相同负载下，当前机械振动状态与其历史数据高度相关。将当前状态与其历史数据进行相关分析，得到的值参照提花机厂家的企业标准，判断提花机机械处于正常工作状态，需要维护保养，还是需要检修。4、基本判断综合机械运转速度波动状态、机械扭矩波动状态、机械振动状态的相关分析和判断，若其中有一个判断为需要检修，则基本判断为需要检修；若都没有判断为需要检修，而其中有一个判断为需要维护保养，则基本判断为需要维护保养。若都判断为正常工作状态，则基本判断为正常工作状态。七、疲劳损坏或疲劳破坏的分析与判断根据机械扭矩波动状态的特征值和奇异点，参照逐步完善的专家知识库进行模式识别，从而判断是否存在疲劳损坏或疲劳破坏。八、机械故障诊断根据机械振动状态的特征值和奇异点，参照逐步完善的专家知识库进行模式识别，从而进行机械故障诊断。九、正常织造时的实时检测与分析和提花机机械运行状态全面检测与分析电子提花机机械运行状态的检测和分析分为正常织造时的实时检测与分析，和提花机机械运行状态全面检测与分析：1、正常织造实时检测与分析在提花机正常织造时，实时对机械运行状态进行检测与分析，判断是否处于正常工作状态，是否需要维护保养，是否需要检修，是否存在疲劳损坏或疲劳破坏，以及典型的故障诊断等。2、机械运行状态全面检测与分析机械运行状态全面检测与分析相当于对提花机做“全面体检”，需要暂停当前织造的花样文件，采用机械运行状态测试花样文件进行机械运行状态的检测与分析。以下情况需要对提花机机械运行状态做全面检测与分析：提花机出厂前；提花机安装，调试后；当正常织造实时检测与分析判定为异常时；每次维护保养后；每次提花机机械检修后；机械运行状态测试花样文件用来全面评估提花机机械运行状态，其主要特点如下：a、与装造无关，只与机械结构有关；b、对提花机总负载做最大负载、最小负载交替变化；c、对提花机每把提刀负载做最大负载、最小负载交替变化等。当前第1页12