监测处理站操作状态的方法、对应的监测系统和计算机程序产品与流程

本公开的实施例涉及用于在工业厂房中和/或在组装线上监测处理和/或组装站的技术。

一个或多个实施例可例如应用于经由分析在所述站自身附近所检测的音频信号而监测处理和/或组装站。

背景技术：

在图1a、1b和1c中表示了例如用于制造机动车辆结构或组件的已知类型的工业厂房1或组装线的布局。

总体上，厂房1包括例如以级联的方式布置的多个处理和/或组装站st，其中，每个站st执行某种操作，例如，处理其在输入处接收的工件，和/或组装其在输入处接收的工件。例如，在图1a中示出的厂房设想了十五个站st。在由站st以级联的方式执行的过程结束时，最终站在输出处供应最终半成品工件。

在所考虑的示例中，整个厂房1被划分成控制区域a，例如四个区域a1、a2、a3和a4。如所示出的，例如，在图1b中，每个区域a包括站st的子集。例如，第一区域a1可包括首先四个站st1、st2、st3和st4。类似地，区域a2可包括接下来四个站st5、...、st8。总体上，对于一个控制区域a的站st数量甚至可与对于另一个的不同。

因此，第一站st1可接收待处理工件和/或若干待组装工件，并且在输入处在工件或多个工件上执行其预设操作，以获得在输出处待供应的半成品工件。来自站st1的输出处的半成品工件在输入处被供给到第二站st2，其中，所述半成品工件被接收，并且可能被夹持就位，用于站st2中所设想的后续处理操作等。

每个站st通常配备有至少一个致动器at和/或传感器s，用于执行和/或监测在此类站st中执行的过程。

例如，处理和/或组装站可执行一个或多个操作，例如，一些附加部件组装、焊接、在焊接部上的质量控制等。还可设想仅执行存储和/或输送功能的站，例如，站st1、st6、st11和st15，所述站可例如是仓库或输送带。

通常，在此类站st中存在有一个或多个工业机器人，用于使处理更快，并且处理质量更高。工业机器人是自动控制的、可再编程的多功能操纵器，通常在工业自动化应用中用于执行过程。通常，站st的致动器器件和传感器器件在工业机器人上，并且允许执行和监测所设想的各种处理步骤。在工业机器人上的此类致动器器件可包括例如一个或多个电动马达，用于驱动机器人的一个或多个轴线，而在工业机器人上的传感器器件可包括例如位置传感器、力传感器等。

致动器器件和传感器器件也可存在于未配备有工业机器人的站st（例如，仅执行存储和/或输送功能的站）中。

在此类情况下，例如，在包括输送带的站的情况下，致动器器件可包括例如驱动输送带的一个或多个马达，并且传感器器件可再次通过示例的方式包括检测工件在输送带上的通路的一个或多个传感器（例如，光学传感器）。

经历了由厂房1所设想的处理操作的半成品工件对于工作周期（即，执行处理操作所需的时间，所述处理操作被建立用于该给定站）行进通过每个站st，并且可能在每个站st处停留。在站中的处理结束时，工件被松开，并且可沿着路径朝向组装线1的下一站前进。为此目的（例如，见图1c），每个组装站st通常配备有致动器at1、at2、at3、...，用于执行与站st相关的过程或多个过程，和/或配备有传感器s1、s2、s3、...，用于获取关于所述站状态的参数。

通常，控制区域a的站st借助于人机界面（hmi）单元而被监测和/或控制。例如，第一控制区域可具有与其相关的固定人机界面单元hmi1。特别地，为了控制站st，每个固定人机界面单元hmi1通常通过通信网络com而连接到电子控制和处理单元plc，例如，可编程逻辑控制器（plc）。例如，如在图1b中示出的，界面hmi1可通过通信网络com1而连接到单元plc1。

电子控制和处理单元plc转而连接到相关区域a的站st，特别是（见图1c）到相关站st的致动器at和传感器s。例如，为此目的，可使用通信网络，例如，网络com1，所述通信网络用于与相关界面hmi通信。例如，上述通信网络可为以太网网络或can（控制器局域网络）总线或总体上任何有线或无线通信网络。

此外，电子控制和处理单元plc通常连接到智能终端scada（监控和数据采集），所述智能终端scada执行整个组装线1的远程监测。例如，为此目的，可使用通信网络，例如，lan网络，优选地是有线网络，例如，以太网网络。

总体上，人机界面单元hmi和/或智能终端scada中的一个或多个还可利用移动装置（例如，平板）实施，在所述移动装置上安装有适当应用。例如，可参考文献ep3012695，其描述了用于控制和/或监测工业厂房1的各种解决方案。

因此，总体上，先前描述的厂房1包括例如用于机动车辆结构或组件的多个处理和/或组装站st。一个或多个电子控制和处理单元plc与处理和/或组装站st相关，用于控制与所述站相关的至少一个致动器at和/或传感器s。最后，可提供至少一个装置，所述装置配置用于通过至少一个电子控制和处理单元plc而监测和/或控制处理和/或组装站st。

图2显示了在处理站st内执行的可能工作周期，所述处理站st配置用于焊接金属板。例如，站st可包括三个致动器at1、at2和at3，其中：

-致动器at1是输送带的马达；

-致动器at2是使电极位移的马达；以及

-致动器at3是向电极供应电流的逆变器。

为了监测和驱动所述站的操作，站st还可包括多个传感器，例如：

-传感器s1，配置用于检测金属板是否已达到某个位置；

-传感器s2，配置用于检测使电极按压抵靠待焊接金属板所利用的力；以及

-传感器s3，配置用于检测电极是否已达到行进结束/静止位置。

例如，在瞬间t0下，马达at1被激活，并且输送带前行，使输送带上的金属板位移（步骤o1）。在瞬间t1下，传感器s1指示金属板已达到某个位置。此时，马达at1被关闭，并且马达at2被激活，因此使输送带停止，并且使电极朝向金属板位移,直到传感器s2在瞬间t2下指示使电极按压抵靠金属板所利用的力已达到所期望的阈值（步骤o2）。因此，在瞬间t2下，马达at2可被关闭，并且电流生成器at3可被激活，因此激活焊接（步骤o3）。在所考虑的示例中，焊接操作具有固定时长；即，在瞬间t3下，电流生成器at3被关闭，其中，在瞬间t2与t3之间的时长t3-t2是恒定的。此外，金属板仍被保持夹持（步骤o4）直到瞬间t4（其中，在瞬间t3与t4之间的时长t4-t3是恒定的）。在瞬间t4下，马达at2而后被再次激活（在相反方向上），直到传感器s3在瞬间t5下指示电极已达到行进结束位置（步骤o5）。因此，新的工作周期可从瞬间t5开始，其中，在另一块板上执行相同操作。

在许多应用中，所提出的问题是，监测工作周期的操作（所述工作周期包括操作序列，例如，参考图2描述的操作o1至o5），从而检测处理和/或组装站st的故障行为。

例如，文献us5,148,363描述了用于监测车辆生产线的系统。特别地，各个操作被分组成操作块，并且所述系统监测完成每个操作块的时间。接下来，将当前完成时间与考虑了先前完成时间的标准偏差的参考时限（或上限和下限）相比较。

相反地，文献ep0312991a2描述了其中通过分析二进制信号图而监测厂房操作的解决方案，所述二进制信号在各种操作块（即，致动器at和传感器s）与控制器plc之间交换。基本上，文献ep0312991a2设想了在正常操作期间对于所监测的每个信号存储参考式样，并且随后将此参考式样与当前信号相比较，以便检测故障。

技术实现要素：

本公开的各种实施例的目的是允许更好地监测处理和/组装站（例如，在用于制造机动车辆结构或组件的组装线中的站）操作的新解决方案。

根据一个或多个实施例，上述目的借助于具有在以下权利要求中具体阐述的区别性元素的方法得到实现。

一个或多个实施例可涉及对应的监测系统。

一个或多个实施例可涉及对应的计算机程序产品，所述计算机程序产品可被加载到至少一个处理单元的存储器中，并且包括部分软件代码，用于当在处理单元上运行所述产品时执行所述方法的步骤。如本文使用的，对于此类计算机程序产品的参考应被理解为等同于对于计算机可读方法（means）的参考，所述计算机可读方法包括用于控制处理系统的指令，以便协调所述方法的执行。对于“至少一个处理单元”的参考显然旨在强调以分布/模块的方式实施本公开的可能性。

权利要求形成本描述中提供的技术教导的一体部分。

如先前所解释的，本公开的各种实施例涉及用于监测处理和/或组装站操作状态的解决方案。

例如，工业厂房可包括至少一个处理和/或组装站，处理和/或组装站包括致动器，用于移动至少一个元件，其中，至少一个电子控制和处理单元与所述站交换一个或多个信号，使得所述站在工作周期期间执行操作序列（将注意的是，为了简洁性，在本描述的后续中，将对于“工作周期”进行互斥参考，其中，此术语应被理解成还包括由处理和/或组装站执行的可能组装周期或其它操作周期）。

在各种实施例中，监测系统用于经由多个音频传感器（例如，被布置在所述站附近的麦克风阵列）而监测在处理和/或组装站附近所检测的多个音频信号。

例如，监测系统包括音频传感器阵列和一个或多个处理器，例如，先前提到的电子控制和处理单元、用于处理处理站操作数据的单元、用于处理由音频传感器阵列中的音频传感器检测的音频信号的单元等。

在各种实施例中，前述处理单元可被集成在单个处理单元中，例如，在前述电子控制和处理单元中。

在各种实施例中，监测系统生成和/或存储由处理和/或组装站占据的空间的三维模型，所述空间被划分成体素。因此，监测系统在处理和/或组装站处限定多个有限空间区域（体素）。

在各种实施例中，相反地，前述由处理和/或组装站占据的空间的三维模型可在所述站进入到服务中的期间被加载到监测系统的至少一个处理器的存储器中，或可形成所述站的固件代码的一部分。

在各种实施例中，监测系统通过处理在所述站与电子控制和处理单元之间交换的操作数据而生成并且可能存储处理和/或组装站的操作模型。

在各种实施例中，例如，在所述站的整个操作周期期间，监测系统生成一个或多个位置信号fp,i(t)，所述位置信号fp,i(t)指示处理和/或组装站中相应致动器和/或移动物体（例如，移动的半成品工件）的位置。可通过处理所述站的操作数据和/或从所述站的传感器和/或致动器获得的数据而生成这些信号fp,i(t)。

在各种实施例中，监测系统（同时）获取多个音频信号fraw,i(t)，所述多个音频信号fraw,i(t)例如在处理和/或组装站的操作周期期间由麦克风阵列检测，所述麦克风阵列被布置在所述站附近已知位置中。

在各种实施例中，处理音频信号fraw,i(t)的第一步骤在于：重构音频信号fa,(x,y,z)(t)，所述音频信号fa,(x,y,z)(t)与由处理和/或组装站占据的空间区域的三维模型的体素相关。

在各种实施例中，上述处理音频信号的第二步骤在于：重构音频信号fs,i(t)，所述音频信号fs,i(t)与处理和/或组装站中的致动器和/或移动物体相关。

在各种实施例中，在对应于例如工作周期的监测间隔期间，监测系统获取音频信号fraw,i(t)的第一采样序列，同时所述站在参考条件下执行操作序列。

在各种实施例中，音频信号fraw,i(t)的第一采样序列被处理，用于对于有限空间区域中的每个确定音频信号fa,(x,y,z)(t)的至少一个参考序列，和/或对于致动器和/或移动元件中的每个确定音频信号fs,i(t)的至少一个参考序列。

在各种实施例中，在监测间隔期间，监测系统而后获取音频信号fraw,i(t)的第二采样序列，同时所述站在操作条件下执行操作序列。

在各种实施例中，音频信号fraw,i(t)的第二采样序列被处理，用于对于有限空间区域中的每个确定音频信号fa,(x,y,z)(t)的至少一个第二序列，和/或对于致动器和/或移动元件中的每个确定音频信号fs,i(t)的至少一个第二序列。

在各种实施例中，对于有限空间区域中的每个，监测系统将与相应有限空间区域相关的音频信号fa,(x,y,z)(t)的参考序列和与相应有限空间区域相关的音频信号fa,(x,y,z)(t)的第二序列相比较。

在各种实施例中，对于处理站中的每个致动器和/或移动元件，监测系统将与相应致动器和/或移动元件相关的音频信号fs,i(t)的参考序列和与相应致动器和/或移动元件相关的音频信号fs,i(t)的第二序列相比较。

在各种实施例中，在音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的参考序列与音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的相应第二序列之间的比较可用于对于每对音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)确定至少一个相似性指数。

例如，在各种实施例中，对于每对音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)，监测系统确定频率相似性指数和/或时间相似性指数和/或振幅相似性指数。

在各种实施例中，上述相似性指数或多个相似性指数可用于估测处理和/或组装站的致动器操作状态和/或由所述站中移动元件生成的可能异常或故障。

在各种实施例中，可根据对于相应一对音频信号fa,(x0,y0,z0)(t)的至少一个相似性指数而检测处理和/或组装站在有限空间区域v(x0,y0,z0)中的操作异常。因此，在各种实施例中，选择有限空间区域中包括异常的至少一个，确定当异常发生时的瞬间时间，并且，根据位置信号fp,i(t)而确定移动元件中的一个元件，所述一个元件位于当异常发生时的瞬间时间下所选择的前述有限空间区域中。

在各种实施例中，可根据对于相应一对音频信号fs,i(t)的至少一个相似性指数而检测处理和/或组装站中移动物体（例如，致动器或移动的半成品工件）的操作异常。

附图说明

现在将参考附图仅通过非限制性示例的方式描述本公开的一个或多个实施例，其中：

-图1和2在先前已被描述；

-图3a、3b和3c是处理和/或组装站的监测系统的可能实施例示例；

-图4是被划分成三维空间的体素的可能模型示例，所述三维空间包括处理和/或组装站的工业机器人；

-图5包括：第一部分a），例示了信号fp,i(t)的可能时间图，所述信号fp,i(t)指示处理和/或组装站中致动器或移动工件的位置；和其它部分b）、c）和d），表示信号fp,i(t)的分量fpx,i(t)、fpy,i(t)和fpz,i(t)；

-图6包括两个部分a）和b），所述两个部分a）和b）例示了音频信号fraw,1(t)和fraw,2(t)的可能时间图，所述音频信号fraw,1(t)和fraw,2(t)由处理和/或组装站的监测系统的麦克风阵列中的两个麦克风分别检测；

-图7例示了音频信号fa,(x,y,z)(t)的可能时间图；

-图8例示了音频信号fs,i(t)的可能时间图，所述音频信号fs,i(t)表示致动器或在处理和/或组装站中移动的工件的声学标记；以及

-图9是监测处理和/或组装站操作的方法的框图示例。

具体实施方式

在后续描述中，示出了一个或多个具体细节，以便使得实现对于本描述的实施例示例的深刻理解。在不具有所述具体细节中的一个或多个的情况下或利用其它方法、组件、材料等也可获得所述实施例。在其它情况下，未详细示出或描述已知的操作、材料或结构，从而将不模糊所述实施例的某些方面。

在本描述的框架中对于“实施例”或“一个实施例”的参考旨在指示的是，参考实施例描述的特定配置、结构或特点被包括在至少一个实施例中。因此，可在本描述的一个或多个方面中存在的短语（例如，“在实施例中”或“在一个实施例中”）并不一定涉及一个相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以任何适当的方式组合特定配置、结构或特点。

本文使用的参考仅为了方便性而被提供，并且因此不限定保护范围或实施例的范围。

在后续的图3至9中，已参考图1和2描述的部件、元件或组件由先前在这些附图中使用的相同附图标记标示；下文将不再次描述先前呈现的这些元件，以便不加重本详细描述的负担。

如先前提到的，本描述提供了用于监测处理和/或组装站（例如，被包括在用于制造机动车辆结构或组件的组装线中的站，如在图1中例示的）操作状态的解决方案。

还在此情况下，工业厂房或生产和/或组装线1可包括多个处理和/或组装站st。厂房可被划分成控制区域a，例如四个区域a1、a2、a3和a4，并且每个区域a对应于站st的子集。站st的操作可经由至少一个电子控制和处理单元plc（例如，可编程逻辑控制器（plc））而被控制和/或监测。特别地，如先前描述的，这些单元plc可与站st的致动器at和/或传感器s通信，以控制和/或监测站st的操作。

在所考虑的实施例中，厂房1的站st还具有与其相关的系统，用于监测和控制站st。

例如，除了先前已描述的、经由通信网络com1而连接到电子控制和处理单元plc的致动器at和传感器s之外，如在图3a中例示的站st的建构还设想了被布置在站st附近已知位置中的音频传感器（例如，麦克风）阵列m1、m2、m3、...以及站st的监测系统的其它处理单元md、pos、au、ma。

在所考虑的实施例中，处理单元md和pos连接到通信网络com1，并且经由（有限或无线）通信网络com2而连接在一起。处理单元au可能经由相同的通信网络com2而连接到麦克风m和处理单元ma。处理单元ma可能经由通信网络com2而连接到单元pos和au和通信网络com1。因此，总体上，处理单元plc、md、pos、ma和au连接在一起，从而交换数据。

与处理单元md、pos、ma和au相反，在图3b中例示的另一实施例设想了单个处理单元pc，所述单个处理单元pc连接到被布置在站st附近已知位置中的麦克风m以及通信网络com1，处理单元pc配置用于集成本描述中后文描述的处理单元md、pos、ma和au的功能。

在图3c中例示的又一实施例设想的是，被布置在站st附近已知位置中的麦克风m连接到通信网络com1，并且监测系统的功能由已提到的电子控制和处理单元plc执行。

在另外其它实施例中，监测系统的功能可在工业厂房1中已存在的处理单元中的一个中实施，例如，在终端scada中或以分布的方式在工业厂房1的若干处理单元中实施。

因此，总体上，可借助于一个或多个处理单元（例如，借助于由微处理器执行的软件模块）而实施下文描述的功能块md、pos、ma和au。

为了经由检测和处理在站st附近所检测的音频信号而使得实现对于处理和/或组装站st的有效监测，图9显示了用于分析在站st附近所检测的音频信号的方法。如先前提到的，也可以分布的形式在先前结合图3a、3b和3c讨论的工业厂房1的一个或多个处理器内执行此分析。

在起始步骤1000之后，在步骤1002中，处理器（例如，图3a的处理单元md）生成并且可能存储由处理和/或组装站st占据的空间的三维模型，此空间被划分成体素v。

体素v表示有限尺寸的三维空间区域（例如，具有10cm侧边的立方体），其相对于站st具有已知位置。在此三维模型中的每个体素可例如根据标注v(x,y,z)由整数三元组(x,y,z)唯一地识别。

在各种实施例中，相反地，由站st占据的空间的三维模型可在所述站进入到服务中的期间被加载到站st的监测系统的至少一个处理器的存储器中，或可形成所述站的固件代码的一部分。

例如，图4通过示例的方式显示了处理和/或组装站st的一部分（其对应于工业机器人）的三维模型和由此占据的空间的三维模型，所述空间被划分成立方体素。因此，在给定瞬间下，前述工业机器人的每个组件的位置可由相应体素v识别。例如，致动器at1的位置在瞬间t0下可对应于体素v(2,2,7)，并且在瞬间t0之后的瞬间t1下可对应于体素v(3,2,7)，致动器at1已在三维模型的轴线x的正向方向上移动。

空间离散和建模的此构思在图4中仅为了图示的简洁性而参考单个工业机器人例示。此构思可扩展到由站st其整体（其包括例如多个工业机器人）占据的空间。

在各种实施例中，例如，当站st在参考条件下执行某个工作周期的操作序列时，站st的监测系统的一个或多个处理器（例如，见图3a中连接到通信网络com1的处理单元md）可配置用于接收操作数据，所述操作数据在站st的致动器at和/或传感器s与对应的电子控制和处理单元plc之间交换。

上述操作数据可包括例如信号，例如，在图2中例示的信号，所述信号例如基于数字代码而被编码。操作数据可包括由单元plc赋予到致动器at的指令，用于执行相应操作。

在各种实施例中，处理器（再次例如图3a的处理器md）可配置用于处理操作数据，在步骤1004中对于站st的某个工作周期生成并且可能存储处理和/或组装站st的操作模型。

上述操作模型表示站st在某个工作周期期间的预期行为。因此，在输入处给定站st的工作周期的瞬间t0，则操作模型可在输出处供应信息，所述信息涉及站st正在执行的预期处理步骤（例如，图2的步骤o1-o5中的一个）、致动器at的预期操作状态（例如，致动器at1、at2、at3、...的位置、速度等）以及在站st中移动的元件的预期位置（例如，行进通过站st的半成品工件的位置、速度等）。

前述操作模型可例如通过处理操作数据而生成，所述操作数据经由通信网络com1在致动器at和/或传感器s与电子控制和处理单元plc之间交换，同时站st在参考条件下执行工作周期的操作序列。附加地或作为可选例，电子控制和处理单元plc可将操作数据直接发送到单元md。

参考图2，将注意的是，信号at的值可不足以生成站st的准确操作模型。例如，信号at2使得对应致动器at2在瞬间t1下被激活，并且在瞬间t2下被关闭。在致动器at2具有移动站st某个元件（例如，工业机器人的轴线）的功能的情况下，可需要插值（例如，线性插值），用于确定在致动器at2的动作下由工业机器人的前述轴线遵循的轨迹。

因此，站st的操作模型可包括在处理和/或组装站st内移动的元件的预期轨迹（例如，对于所述站的整个工作周期的时长）。

在各种实施例中，由监测系统的至少一个处理器生成和/或存储的操作模型可在输出处例如根据体素v(x0,y0,z0)而供应站st的致动器at在站st的操作周期的某个瞬间t0下的预期位置。类似地，还可由站st的操作模型根据体素v(x0,y0,z0)而表示行进通过站st的工件在某个瞬间t0下的预期位置。

例如，每当站st被编程用于执行某个工作周期中的某过程集时，可执行步骤1002和1004。由于由站st占据的空间的三维模型和站st对于某个工作周期的操作模型被存储在站st的至少一个处理器的至少一个存储器元件中，因此不一定必须在对于所述站进行监测的每个动作下（即，在对于音频信号进行采样的每个动作下，所述音频信号由站st附近的传感器m检测）都执行步骤1002和1004。

在步骤1006中，处理器（例如，图3a的处理器pos）可处理由致动器at和/或由传感器s通过网络com1供应的数据和/或由站st的操作模型供应的数据，以生成信号fp,i(t)，所述信号fp,i(t)例如在所述站的整个操作周期期间指示致动器和/或在处理站中移动的物体（例如，穿过的半成品工件）的位置。

例如，信号fp,1(t0)的值可指示致动器at1在处理和/或组装站的操作周期的某个瞬间t0下的位置。此位置可例如根据由站st占据的空间的三维模型的体素而表示，所述体素在瞬间t0下由致动器at1占据。

在各种实施例中，可存在有信号fp,i(t)（其值在时间上是恒定的），所述信号fp,i(t)对应于站st的元件（例如，驱动输送带的电动马达），所述元件的位置在整个工作周期期间是固定的。

在各种实施例中，由处理和/或组装站st的监测系统生成的信号fp,i(t)数量至少等于在前述站中存在的致动器at数量。

如先前提到的，在各种实施例中，例如，在信号fp,i(t)指示由电子控制和处理单元plc控制的致动器的位置的情况下，可通过处理一个或多个信号at而生成信号fp,i(t)，所述信号at在致动器at与电子控制和处理单元plc之间经由通信网络com1交换。

附加地或作为可选例，在各种实施例中，例如，在信号fp,i(t)指示行进通过站st的工件的位置的情况下，可通过处理一个或多个信号s而生成信号fp,i(t)，所述信号s由传感器s检测，并且与电子控制和处理单元plc经由通信网络com1交换。

此外，在各种实施例中，可通过处理由站st的操作模型供应的数据和由电子控制和处理单元plc供应的站st的至少一个时钟信号（例如，经由通信网络com1）而生成信号fp,i(t)。

因此，在各种实施例中，可通过组合处理一个或多个信号at和/或一个或多个信号s和/或由站st的操作模型供应的数据而也以自动的方式生成信号fp,i(t)。

将注意的是，信号fp,i(t)指示处理和/或组装站st中致动器和/或移动物体在有效工作周期期间的位置，而致动器和/或移动物体的被存储在站st的操作模型中的轨迹指示所述站中致动器和/或移动物体的预期位置。

图5的部分a）通过示例的方显示了可能的信号fp,i(t)图，例如，信号fp,1(t)指示处理和/或组装站的移动元件（例如，致动器at1）在站st的工作周期期间的位置。

由于处理和/或组装站的移动元件的位置可根据体素表示，所述体素由三元组(x,y,z)识别，因此将理解的是，此信号fp,i(t)可显示为：

-单个信号，对于每个瞬间时间t0产生相应的数字三元组(x,y,z)，并且因此产生相应体素v(x,y,z)，如在图5的部分a）中的；或否则

-信号三元组fpx,i(t)、fpy,i(t)、fpz,i(t)，每个指示移动元件在由三维参考模型识别的相应方向上的运动，如在图5对应于部分a）的部分b）、c）、d）中例示的。

在图5的所述示例中，致动器at1的位置起初对应于体素v(1,1,1)。在第一操作步骤（p1-p4）中，致动器at1在轴线z的正向方向上移动，直到其达到对应于体素v(1,1,4)的位置。一旦已达到此位置，致动器at1在轴线y的正向方向上移动，达到对应于体素v(1,2,4)的位置（p5），并且而后再次沿着轴线z在负向方向上移动，达到对应于体素v(1,2,3)的位置（p6）。从此处，致动器at1在轴线y的负向方向上移动，并且达到对应于体素v(1,1,3)的位置（p7），并且而后在轴线z的负向方向上移动返回到初始位置v(1,1,1)中（p8-p9）。

在步骤1008中（其与步骤1006并行执行），例如，在所述站的整个操作周期期间，被布置在站st附近已知位置中的音频传感器m（同时）获取相应的音频信号fraw,i(t)。获取音频信号fraw,i(t)的时间间隔可对应于信号fp,i(t)的时间间隔。

图6通过示例的方式显示了两个信号fraw,1(t)和fraw,2(t)的可能时间图，例如，在工作周期期间，所述两个信号fraw,1(t)和fraw,2(t)由站st附近的麦克风m1和m2分别检测。将注意的是，当麦克风m1和m2两者在一个相同的处理站st附近时，所检测的相应音频信号可具有相似的时间图。特别地，将注意的是，例如，在信号fraw,1(t)中的强度峰值也可例如在一定延迟δt的情况下在信号fraw,2(t)中注意到。

在各种实施例中，麦克风m可沿着站st的一侧以二维阵列布置。在其它实施例中，相反地，麦克风m可被布置在站st的若干侧上，例如，在站st的两个相对侧上。在各种实施例中，麦克风可以三维阵列布置。

在步骤1010中，例如，在所述站的整个操作周期期间，处理器（例如，图3a的处理器au）可处理音频信号fraw,i(t)，并且生成音频信号fa,(x,y,z)(t)，所述音频信号fa,(x,y,z)(t)与由处理和/或组装站st占据的空间区域的三维模型的体素相关。与音频信号fa,(x,y,z)(t)相关的时间间隔可对应于信号fraw,i(t)和/或fp,i(t)的时间间隔。

可例如利用信号之间的相位差例如经由波束成形技术而获得上述音频信号fa,(x,y,z)(t)，所述信号由被布置在站st附近的麦克风m阵列中的麦克风检测。

图7通过示例的方式显示了信号fa,(x,y,z)(t)（例如，对于站st的工作周期的对应于体素v(1,1,1)的信号fa,(1,1,1)(t)）的可能时间图，所述信号fa,(x,y,z)(t)通过处理若干信号fraw,i(t)而生成，并且表示某个体素v(x,y,z)的声学标记。

在图7中例如指示的是第一间隔fa1，其中，与体素v(1,1,1)相关的音频信号具有相对短时长的强度峰值。信号fa,(1,1,1)(t)的强度峰值可例如指示的是，站st的致动器at（在其移动以便执行处理操作时）穿过对应于体素v(1,1,1)的空间区域。

在图7中再次通过示例的方式指示的是第二间隔fa2，其中，与体素v(1,1,1)相关的音频信号fa,(1,1,1)(t)具有的强度增加、保持稳定并且最后降低。信号fa,(1,1,1)(t)的此图可例如指示的是，致动器at进入对应于体素v(1,1,1)的空间区域，并且对于某个时间时期保持在那里，执行由站st的工作周期设想的给定处理操作，在此处理操作结束时可能移动，以返回到其初始位置中。

在图7中指示的第三间隔fa3（其中，信号fa,(1,1,1)(t)的强度保持在低水平处）可指示以下：在此时间间隔中，站st的元件未沿着对应于体素v(1,1,1)的空间区域行进，和/或未在对应于体素v(1,1,1)的空间区域内执行处理操作。

用于定位声源的技术在本领域中是已知的，并且因此在本详细描述中将不对于其进行任何其它探讨，所述技术通过处理由麦克风m阵列检测的音频信号fraw,i(t)而允许重构音频信号fa,(x,y,z)(t)，所述音频信号fa,(x,y,z)(t)与空间中给定位置相关。

将注意的是，音频传感器m的数量和/或其在处理和/或组装站st附近的定位可变化，甚至可明显变化，但这不意味着从本描述保护范围的任何脱离。此外，传感器m的数量和/或定位可影响信号fa,(x,y,z)(t)的空间分辨率和位置准确度。例如，大数量的麦克风m可导致信号fa,(x,y,z)(t)的更好空间分辨率。

在各种实施例中，由站st占据的三维空间的离散模型的空间分辨率（即，例如，体素的尺寸）可根据传感器m的数量和/或定位而变化，所述离散模型由监测系统的处理器生成和/或存储。

在各种实施例中，在步骤1012中，处理器（例如，图3a的处理器ma）可通过使信号fp,i(t)与音频信号fa,(x,y,z)(t)相关联而生成音频信号fs,i(t)，所述音频信号fs,i(t)与站st中的致动器和/或移动物体相关，表示前述致动器和/或移动物体在所述站的操作周期期间的行为。

在各种实施例中，通过处理信号fp,i(t)和fa,(x,y,z)(t)而生成的音频信号fs,i(t)的数量等于信号fp,i(t)的数量。

例如，在图8中例示的音频信号fs,1(t)可表示致动器at1在站st的工作周期期间的行为。根据致动器at1在站st的工作周期期间的已知位置（所述已知位置由信号fp,1(t)提供，如在图5中例示的），可通过连接相应信号fa,(x,y,z)(t)的相应部分而建立信号fs,1(t)，即，通过对于每个瞬间选择致动器位于其中（如由信号fp,i(t)指示的）的体素的音频信号fa,(x,y,z)(t)而建立信号fs,1(t)。在本示例中，参考图5，可通过特别是连接以下而建立信号fs,1(t)：

-信号fa,(1,1,1)(t)的一部分，对于t0≤t<t1；

-信号fa,(1,1,2)(t)的一部分，对于t1≤t<t2；

-信号fa,(1,1,3)(t)的一部分，对于t2≤t<t3；

-信号fa,(1,1,4)(t)的一部分，对于t3≤t<t4；

-信号fa,(1,2,4)(t)的一部分，对于t4≤t<t5；

-信号fa,(1,2,3)(t)的一部分，对于t5≤t<t6；

-信号fa,(1,1,3)(t)的一部分，对于t6≤t<t7；

-信号fa,(1,1,2)(t)的一部分，对于t7≤t<t8；

-信号fa,(1,1,1)(t)的一部分，对于t8≤t<t9。

在各种实施例中，组成信号fa,(x,y,z)(t)的各种技术可用于重构信号fs,i(t)。

例如，可在一个信号fa,(x,y,z)(t)与另一个之间的“跳转”瞬间ti下采用各种平滑技术，例如，在两个信号之间的过渡处在某个时间间隔中考虑两个信号的平均值。

图8通过示例的方式显示了信号fs,i(t)的可能时间图，例如，信号fs,1(t)表示站st的致动器at1的行为。在第一间隔fs1中，信号fs,1(t)的特征可在于低强度，所述低强度可指示致动器at1在空闲状态下。第二间隔fs2（其特征在于信号fs,1(t)的更高强度）可指示由致动器at1执行某个处理操作。在第三间隔fs3中，信号fs,1(t)的介于间隔fs1和fs2中的强度之间的强度可指示致动器at1从初始位置移动到另一位置。在间隔fs4中信号fs,1(t)的高强度可指示其中致动器at1执行处理操作的第二步骤，而在间隔fs5和fs6中的强度可分别指示致动器at1移动回到其初始位置，并且而后停止在空闲状态下。

图9通过示例的方式显示了用于处理在处理站st附近所检测的音频信号fraw,i(t)的方法，以便产生音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或音频信号fs,i(t)，用于监测站st的操作状态。

在各种实施例中，在对应于例如站st工作周期的监测间隔期间，处理和/或组装站st的监测系统在相应站st的适当操作条件（即，在没有错误的情况下（参考条件））下获取音频信号fraw,i(t)的至少一个第一采样序列。

在各种实施例中，音频信号fraw,i(t)的至少一个第一采样序列被处理，从而对于站st确定音频信号fa,(x,y,z)(t)的至少一个参考序列和/或音频信号fs,i(t)的至少一个参考序列。

在各种实施例中，在所述站的操作期间（当前条件或测试条件），站st的监测系统而后获取音频信号fraw,i(t)的至少一个第二采样序列。总体上，在此情况下，信号也在相同的监测间隔期间被监测。

在各种实施例中，音频信号fraw,i(t)的至少一个第二采样序列被处理，以便确定音频信号fa,(x,y,z)(t)的至少一个第二序列和/或音频信号fs,i(t)的至少一个第二序列。

在各种实施例中，在音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的参考序列与音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的相应第二序列之间的比较可用于确定每对音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的至少一个相似性指数，例如，频率相似性指数和/或时间相似性指数和/或振幅相似性指数。

例如，在各种实施例中，可使用如在由本申请人在2017年5月5日提交的意大利专利申请第102017000048962号中描述的方法（为此目的而将其描述并入本文），以确定多对信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)之间的频率相似性指数和/或时间相似性指数。

在各种实施例中，可计算振幅相似性指数，例如，作为某个音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的参考序列的振幅（所述振幅是瞬时的，或可能在给定时间间隔下被平均）与给定音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的相应第二序列的振幅之间的比值。

音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的参考序列与音频信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)的相应第二序列之间的相似性指数（频率和/或时间和/或振幅相似性指数或一些其它类型的指数）的值可指示处理和/或组装站st操作异常。例如，如果给定相似性指数低于某个第一阈值或高于某个第二阈值，则站st的操作异常可被检测。

在相似性指数涉及给定的一对信号fa,(x0,y0,z0)(t)的情况下，在某个体素v(x0,y0,z0)处发生的异常可被检测。例如，可能在体素v(x0,y0,z0)中检测操作异常，并且通过选择该体素v(x0,y0,z0)用于进一步分析相应信号fa,(x0,y0,z0)(t)，可能确定站st工作周期的其中发生异常的瞬间时间t0。一旦已确定某个位置v(x0,y0,z0)和某个瞬间时间t0，则可能例如通过分析由站st的操作模型供应的数据或通过分析位置信号fp,i(t)而确定站st的产生指示前述异常的音频信号的元件（例如，致动器at或移动工件），即，在瞬间t0下位于该位置v(x0,y0,z0)中的元件。

在相似性指数涉及某对信号fs,i(t)的情况下，在处理站st的给定元件（例如，致动器at或移动工件）中发生在给定瞬间下的异常可被检测。

因此，在各种实施例中，在第一参考条件下以及在一个或多个第二操作条件下对于在处理和/或组装站st附近所检测的音频信号的分析使得可能确定多对信号fa,(x,y,z)(t)和/或fs,i(t)之间的相似性指数，这些相似性指数指示在站st的元件操作中的可能异常。

处理站st的根据实施例的监测系统被证明是有利的，因为其有助于识别即使由熟练维护人员也难以识别的异常，因此有助于实施“预测性”维护。

此外，如本文描述的监测系统有助于将处理站st的特定元件（例如，致动器at中的一个特定致动器）识别为指示异常的音频信号源，其提供关于以下的指示：

-站st的哪个元件产生指示异常的音频信号；

-前述异常产生在工作周期的哪个瞬间下；以及

-当该异常产生时哪个位置由所述站的前述元件占据。

由根据各种实施例的监测系统供应的上述信息集被证明是有利的，因为其使得可能（可能以自动的方式）提供对于站st的操作异常严重性的估测/评估，以及例如通过将音频信号中的某个异常与站st的给定致动器的具体移动相关联而指示前述异常的可能原因。

如本文重复提到的，将注意的是，在各种实施例中，在图3a中为了图示的简洁性而被指示为不同元件的处理单元md、pos、ma和au可被集成在一个或多个处理单元中，可能在工业厂房1中已存在的处理单元中的一个中，例如，在单元plc中或在终端scada中。类似地，由处理单元md、pos、ma和au执行的功能可以分布的方式被实施在工业厂房1的若干处理单元中。

在不损害根本原理的情况下，细节和实施例可相对于本文已仅通过示例的方式描述的那些而变化，甚至明显变化，而不由此从保护范围和本发明范围脱离，如在所附权利要求中指定的。