柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法、系统及其组件与流程

本发明涉及柔性材料加工技术领域，特别涉及一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种柔性材料卷对卷加工设备。

背景技术

近年来，以柔性薄膜作为衬底材料的可穿戴传感器、oled、薄膜太阳能电池技术研究取得突破。卷对卷(roll-to-roll，r2r)是一种高效能、低成本的连续生产方式，加工对象是一类可挠曲的薄膜材料(或称为柔性板)，由于不需使用真空无尘环境、复杂腐蚀过程与庞大废液处理工程，受到了业界和学术界的广泛关注。

目前国际上多采用r2r方式进行上述材料制造，而由于柔性薄膜属于各向异性材料，变形具有多样性和不确定，制造设备受到外部干扰或者本身性能的改变都会对柔性薄膜变形产生影响，材料极易出现褶皱、层间滑移、破损等质量问题，r2r制造装备的性能是制约大规模制造的瓶颈。然而，在现有技术中，柔性材料卷对卷加工设备故障预测方法，大多集中在故障模式的识别，即当设备出现故障后才能检测到检测故障，这种方法是一种被动的维护方式。当检测到设备已经出现故障时，制造的柔性材料已经存在相当大的质量问题，因此现有技术中这种被动维护设备的技术方案已经不利于生产企业实现生产设备效益的最大化。

因此，如何对柔性材料卷对卷加工设备的性能做出准确的评估，进而防止柔性材料卷对卷加工设备发生故障，从设备故障预防的角度上提高柔性材料的产品质量是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种柔性材料卷对卷加工设备，能够对柔性材料卷对卷加工设备的性能做出准确的评估，进而防止柔性材料卷对卷加工设备发生故障，从设备的角度上提高柔性材料的产品质量。

为解决上述技术问题，本申请提供一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法，该性能检测方法包括：

计算柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的第一均方根值和第一峭度值；

对所述第一均方根值执行模糊划分操作得到第一模糊类原型，并对所述第一峭度值执行模糊划分操作得到第二模糊类原型；

计算目标时间段内所述柔性材料卷对卷加工设备所有所述辊轴的振动数据的第二均方根值和第二峭度值；

计算每一根所述辊轴对应的所述第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数，并将所述第一隶属度函数的计算结果设置为第一类性能衰退指标值；其中，所述第二均方根值为所述第一隶属度函数的输入样本；

计算每一根所述辊轴对应的所述第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数，并将所述第二隶属度函数的计算结果设置为第二类性能衰退指标值；其中，所述第二峭度值为所述第二隶属度函数的输入样本；

根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

可选的，根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态包括：

分别对所有所述第一类性能衰退指标值和所述第二类性能衰退指标值计算结果求平均值得到第一类平均性能衰退指标值和第二类平均性能衰退指标值，并根据所述第一类平均性能衰退指标值和所述第二类平均性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

可选的，根据所述第一类平均性能衰退指标值和所述第二类平均性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态包括：

判断第一预设时间内所述第一类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第一预设值；

若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命后期；

判断第二预设时间内所述第二类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第二预设值；

若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命末期。

可选的，计算每一根所述辊轴对应的所述第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数包括：

计算放卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的放卷辊轴第一隶属度函数μ1；其中，所述放卷辊轴第一隶属度函数x1为所述放卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

计算导向辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的导向辊轴第一隶属度函数μ2；其中，所述导向辊轴第一隶属度函数x2为所述导向辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

计算驱动辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的驱动辊轴第一隶属度函数μ3；其中，所述驱动辊轴第一隶属度函数x3为所述驱动辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

计算收卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的收卷辊轴第一隶属度函数μ4；其中，所述收卷辊轴第一隶属度函数x4为所述收卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

相应的，计算所有所述辊轴对应的所述第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数包括：

计算放卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的放卷辊轴第二隶属度函数μ5；其中，所述放卷辊轴第二隶属度函数x5为所述放卷辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

计算导向辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的导向辊轴第二隶属度函数μ6；其中，所述导向辊轴第二隶属度函数x6为所述导向辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

计算驱动辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的驱动辊轴第二隶属度函数μ7；其中，所述驱动辊轴第二隶属度函数x7为所述驱动辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

计算收卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的收卷辊轴第二隶属度函数μ8；其中，所述收卷辊轴第二隶属度函数x8为所述收卷辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度。

可选的，在根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态之后，还包括：

判断所述性能状态是否符合所述柔性材料卷对卷加工设备的正常工作要求；

若否，则输出更换辊轴的提示信息。

本申请还提供了一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测系统，该性能检测系统包括：

正常振动数据计算模块，用于计算柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的第一均方根值和第一峭度值；

模糊划分模块，用于对所述第一均方根值执行模糊划分操作得到第一模糊类原型，并对所述第一峭度值执行模糊划分操作得到第二模糊类原型；

数据采集模块，用于计算目标时间段内所述柔性材料卷对卷加工设备所有所述辊轴的振动数据的第二均方根值和第二峭度值；

第一隶属度计算模块，用于计算所有所述辊轴对应的所述第二均方根值和所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数，并将所述第一隶属度函数的计算结果设置为第一类性能衰退指标值；其中，所述第二均方根值为所述第一隶属度函数的输入样本；

第二隶属度计算模块，用于计算所有所述辊轴对应的所述第二峭度值和所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数，并将所述第二隶属度函数的计算结果设置为第二类性能衰退指标值；其中，所述第二峭度值为所述第二隶属度函数的输入样本；

性能检测模块，用于根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

可选的，所述性能检测模块具体为分

别对所有所述第一类性能衰退指标值和所述第二类性能衰退指标值计算结果求平均值得到第一类平均性能衰退指标值和第二类平均性能衰退指标值，并根据所述第一类平均性能衰退指标值和所述第二类平均性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态的模块。

可选的，所述性能检测模块包括：

第一类性能判定单元，用于判断第一预设时间内所述第一类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第一预设值；若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命后期；

第二类性能判定单元，用于判断第二预设时间内所述第二类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第二预设值；若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命末期。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法执行的步骤。

本申请还提供了一种柔性材料卷对卷加工设备，包括三轴加速度振动传感器、存储器和处理器，三轴加速度振动传感器分别安装于放卷辊轴、导向辊轴、驱动辊轴和收卷辊轴的轴承安装座上，用于采集振动数据；所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法执行的步骤。

本发明提供了一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法，包括计算柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的第一均方根值和第一峭度值；对所述第一均方根值执行模糊划分操作得到第一模糊类原型，并对所述第一峭度值执行模糊划分操作得到第二模糊类原型；计算目标时间段内所述柔性材料卷对卷加工设备所有所述辊轴的振动数据的第二均方根值和第二峭度值；计算所有所述辊轴对应的所述第二均方根值和所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数，并将所述第一隶属度函数的计算结果设置为第一类性能衰退指标值；其中，所述第二均方根值为所述第一隶属度函数的输入样本；计算所有所述辊轴对应的所述第二峭度值和所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数，并将所述第二隶属度函数的计算结果设置为第二类性能衰退指标值；其中，所述第二峭度值为所述第二隶属度函数的输入样本；根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

由于柔性材料卷对卷加工设备的性能下降的主要表现为设备上的各个辊轴的振动情况与正常状态下的振动状况相比存在较大的变化，因此本申请以柔性材料卷对卷加工设备上的辊轴的振动数据为评价设备性能的参考。首先，本申请利用所有辊轴在正常状态下的振动数据的第一均方根值和第一峭度值，把第一均方根值和第一峭度值进行模糊划分得到的第一模糊类原型和第二模糊类原型，再通过采集柔性材料卷对卷加工设备在实际工作过程中的振动数据，提取实际工作过程中的振动数据的第二均方根值和第二峭度值。通过隶属度函数计算第二均方根值和第二峭度值与模糊类原型之间的隶属度(即实际工作过程中的振动数据与正常状态下振动数据的相似度)，将该隶属度函数设置为辊轴的性能衰退指标值，根据性能衰退指标对柔性材料卷对卷加工设备的性能状态进行评价。本发明通过先将标准振动数据作为评价参考，再计算实际工作过程中振动数据与正常状态下振动数据之间的相似度的方法，能够对柔性材料卷对卷加工设备的性能做出准确的评估，进而防止柔性材料卷对卷加工设备发生故障，从设备故障预防的角度上提高柔性材料的产品质量。本申请同时还提供了一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测系统、一种计算机可读存储介质和一种柔性材料卷对卷加工设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法的流程图；

图2为柔性材料卷对卷加工设备结构示意图；

图3为本申请实施例提供的确定柔性材料卷对卷加工设备的性能状态的方法的流程图；

图4为基于afcm方法输入辊轴特征参数模糊划分的流程图；

图5为本申请实施例所提供的一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测方法的流程图。

具体步骤可以包括：

s101：计算柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的第一均方根值和第一峭度值；

其中，由于柔性材料卷对卷加工设备的性能衰退是从正常状态向故障状态逐渐演化的一个非线性过程，因此本实施例先对柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下进行卷对卷加工时采集的振动数据的第一均方根值和第一峭度值。进一步的，本步骤之前默认存在柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的操作，且并不限定采集正常状态下所有辊轴的振动数据的来源，既可以是模拟柔性材料卷对卷加工设备在理想工作状态下的数据，也可以是对一台全新的、性能最佳的柔性材料卷对卷加工设备实际试验采集到的数据。

可以理解的是，通常情况下如果设备的振动频率在低频范围(<10hz)，可以选择位移作为设备的振动数据。经验表明在10hz～1000hz的频带上，对于设备振动频率在中频范围(10hz<f<1000hz)的多数机器来说，都用速度来评价其振动强度，即可以使用速度振幅数据作为振动数据。

s102：对所述第一均方根值执行模糊划分操作得到第一模糊类原型，并对所述第一峭度值执行模糊划分操作得到第二模糊类原型；

需要说明的是，一台柔性材料卷对卷加工设备可以包括多类辊轴，如放卷辊轴、导向辊轴、驱动辊轴和的收卷辊轴，此处也不限定每一类辊轴的具体数量。模糊划分操作是指将没有经过类别标记的数据集按照某种划分原则分类，把相似度大的特征参数尽可能分为同一类，相似度低的特征参数划分为其他的类。本步骤中对均方根值和峭度进行模糊划分的目的在于：有些振动数据的均方根值太大，所在的位置超过了得到的聚类中心和划分半径导致最后得到的设备性能衰退预测结果不准确。故对第一均方根值和第一峭度值进行模糊划分，可以得到性能评价准确度较高的模糊类原型。需要说明的是，柔性材料卷对卷加工设备有多少根辊轴在本步骤中就需要计算相应数量对于辊轴相对应模糊类原型。

s103：计算目标时间段内所述柔性材料卷对卷加工设备所有所述辊轴的振动数据的第二均方根值和第二峭度值；

其中，本步骤的目的在于获取柔性材料卷对卷加工设备当前的性能状态，因此在本步骤之前默认存在采集的目标时间段内的振动数据可以是最近一次的柔性材料卷对卷加工设备的振动数据，当然也可以是柔性材料卷对卷加工设备在使用过程中的任意时间段内采集的振动数据。可以通过在各个辊轴的正上方分别安装高灵敏度三轴加速度振动传感器，当加工设备工作时，可以采集加工过程中各个辊轴振动数据。需要说明的是，由于本实施例是通过目标时间段内的振动数据与正常状态下的振动数据进行相似度比较实现的性能检测，进一步的说是通过模糊类原型和第二均方根值和第二峭度值之间的隶属度来实现的性能衰退的预测。需要说明的是，本步骤与s102之间并不存在逻辑上的依存关系，但是必须经过s102和s103的操作步骤才能执行s104中的操作。

s104：计算每一根所述辊轴对应的所述第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数，并将所述第一隶属度函数的计算结果设置为第一类性能衰退指标值；其中，所述第二均方根值为所述第一隶属度函数的输入样本；

其中，隶属度函数的物理意义在于反映了输入样本与模糊类原型之间的相似度关系，如果输入样本远离原型，则隶属度函数接近0，如果输入样本靠近原型，则隶属度函数接近1。由于本步骤是根据输入样本(第二均方根值)与第一模糊类原型之间的相似程度来评价柔性材料卷对卷加工设备的性能状态，因此可以将第一隶属度函数的计算结果设置为辊轴的性能衰退指标。由于一台柔性材料卷对卷加工设备包括多根辊轴，因此在本步骤中需要对所有的辊轴的第一类性能衰退指标进行计算，需要说明的是，计算第一隶属度函数时第一模糊类原型对应的辊轴和第二均方根值对应的辊轴为同一辊轴。例如，在s102中计算得到辊轴a、辊轴b两者的对应的两个第一模糊类原型，事实上辊轴a对应的第一模糊类原型x与辊轴b对应的第一模糊类原型y是不同的。当需要计算辊轴a的第二均方根与第一模糊类原型之间的第一隶属度函数时，虽然第一模糊类原型x和第一模糊类原型y都属于第一类模糊原型，但是应该使用辊轴a对应的第一模糊类原型x来计算。

s105：计算每一根所述辊轴对应的所述第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数，并将所述第二隶属度函数的计算结果设置为第二类性能衰退指标值；其中，所述第二峭度值为所述第二隶属度函数的输入样本；

由于本步骤是根据输入样本(第二峭度值)与第二模糊类原型之间的相似程度来评价柔性材料卷对卷加工设备的性能状态，因此可以将第二隶属度函数的计算结果设置为辊轴的性能衰退指标。由于一台柔性材料卷对卷加工设备包括多根辊轴，因此在本步骤中需要对所有的辊轴的第二类性能衰退指标进行计算，需要说明的是，计算第二隶属度函数时第模糊类原型对应的辊轴和第二峭度值对应的辊轴为同一辊轴，相关举例可以参照s104中的例子。

s106：根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

其中，本步骤是建立在s104和s105对所有的辊轴的性能衰退指标都计算完毕的基础上，由于柔性材料卷对卷加工设备的性能状态是由所有辊轴的性能衰退指标共同影响的，因此可以根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

由于柔性材料卷对卷加工设备具有多工位、连续制造的特性，因此当一个辊轴出现严重的性能衰退问题或者故障问题时候，其将影响整台设备性能工作情况，而各个辊轴直接的性能状态又是相互关联的，因此将各个辊轴的隶属度函数值相加的平均值作为加工设备性能衰退指标，可以快速、准确反应整台加工设备性能状态，一方面可以避免对设备的性能状态发生误判，另一方面可以对设备故障预测，实现设备及时维护。作为一种优选的实施方式当每一根辊轴的性能状态对柔性材料卷对卷加工设备性能的影响程度是相同的时，可以对所有性能衰退指标值(包括第一类性能衰退指标值和第二类性能衰退指标值)求平均值得到第一类平均性能衰退指标值和第二类平均性能衰退指标值，根据第一类平均性能衰退指标值和第二类平均性能衰退指标值确定设备的性能状态。

由于柔性材料卷对卷加工设备的性能下降的主要表现为设备上的各个辊轴的振动情况与正常状态下的振动状况相比存在较大的变化，因此本申请以柔性材料卷对卷加工设备上的辊轴的振动数据为评价设备性能的参考。首先，本申请利用所有辊轴在正常状态下的振动数据的时域特征参数作为性能评价的参考，再通过采集柔性材料卷对卷加工设备在实际工作过程中的实际振动数据，提取振动数据的时域特征参数。通过隶属度函数计算实际振动特征与模糊类原型之间的隶属度(即实际振动数据与标准振动数据的相似度)，将该隶属度函数设置为辊轴的性能衰退指标值，根据性能衰退指标对柔性材料卷对卷加工设备的性能状态进行评价。本发明通过先将正常状态的振动数据作为评价参考，再计算实际振动数据与正常状态的振动数据之间的相似度的方法，能够对柔性材料卷对卷加工设备的性能做出准确的评估，进而防止柔性材料卷对卷加工设备发生故障，从设备的角度上提高柔性材料的产品质量。

需要说明的是，在柔性材料卷对卷加工设备包括放卷辊轴、导向辊轴、驱动辊轴、收卷辊轴的基础上，请结合图2，图2为柔性材料卷对卷加工设备结构示意图，图中1为放卷辊轴，2、4为导向辊轴，3为驱动辊轴，5为收卷辊轴，6、7、8、9为振动传感器，10、11、12、13、14、为轴承。基于图3中所示的柔性材料卷对卷加工设备，上述实施例中s104和s105中的操作可以具体为：

步骤1：计算放卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的放卷辊轴第一隶属度函数μ1；其中，所述放卷辊轴第一隶属度函数x1为所述放卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

步骤2：计算导向辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的导向辊轴第一隶属度函数μ2；其中，所述导向辊轴第一隶属度函数x2为所述导向辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

步骤3：计算驱动辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的驱动辊轴第一隶属度函数μ3；其中，所述驱动辊轴第一隶属度函数x3为所述驱动辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

步骤4：计算收卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的收卷辊轴第一隶属度函数μ4；其中，所述收卷辊轴第一隶属度函数x4为所述收卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

步骤5：计算放卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的放卷辊轴第二隶属度函数μ5；其中，所述放卷辊轴第二隶属度函数x5为所述放卷辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

步骤6：计算导向辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的导向辊轴第二隶属度函数μ6；其中，所述导向辊轴第二隶属度函数x6为所述导向辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

步骤7：计算驱动辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的驱动辊轴第二隶属度函数μ7；其中，所述驱动辊轴第二隶属度函数x7为所述驱动辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度；

步骤8：计算收卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的收卷辊轴第二隶属度函数μ8；其中，所述收卷辊轴第二隶属度函数x8为所述收卷辊轴对应的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一峭度值的模糊划分区域宽度。

在柔性材料卷对卷加工设备包括放卷辊轴、导向辊轴、驱动辊轴、收卷辊轴的基础上，请参见图3，图3为本申请实施例提供的确定柔性材料卷对卷加工设备的性能状态的方法的流程图，是对上一实施例中s106的操作的具体化描述，具体步骤可以包括：

s201：对所有所述第一类性能衰退指标值求平均值得到第一类平均性能衰退指标值，并对所有所述第二类性能衰退指标值求平均值得到第二类平均性能衰退指标值；

其中，本步骤的具体计算过程如下：根据平均性能公式对所有所述第一类性能衰退指标值求平均值得到第一类平均性能衰退指标值其中，所述第一类平均性能公式为根据平均性能公式对所有所述第二类性能衰退指标值求平均值得到第二类平均性能衰退指标值其中，所述第二类平均性能公式为

s202：判断第一预设时间内第一类平均性能指标值的变化量是否大于第一预设值；若是，则进入s205；若否，则结束流程；

s203：判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命后期；

s204：判断第二预设时间内第二类平均性能指标值的变化量是否大于第二预设值；若是，则进入s207；若否，则结束流程；

s205：判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命末期。

其中，关于本实施例中对于模糊聚类中心和模糊划分区域宽度的推导过程如下：

通过求解各类辊轴特征参数的c个模糊划分的最小化目标函数：

可以得到模糊划分矩阵和特征参数xt的类别中心。式中：j表示目标时间段内的振动数据的特征参数与模糊类原型之间的误差平方和，x＝{x1,x2,…,xn}表示n维输入辊轴特征参数集；u＝[utk]表示输入辊轴特征参数集x的模糊划分矩阵(utk为第k个特征参数隶属于第t类的隶属度)；v＝{v1,v2,…,vc}表示聚类中心集合；m∈[1,+∞)为聚类模糊加权指数，为合适的正数(一般令m＝2)；表示n维数据空间中的数据xt到聚类中心vt距离的平方内积范数，即：

式中wt表示正定对称矩阵，利用协方差：

估计实现对mt的调整，从而实现了对输入辊轴特征参数集的划分。

公式(3.1)为划分的最小化目标函数，它是求解特征参数模糊划分矩阵和聚类中心的依据，当满足条件时，公式(3.1)可以使用拉格朗日算子综合约束条件和目标函数，通过使用拉格朗日算子λ构成新的目标函数：

其中的λ为常数,对辊轴特征参数利用afcm划分的原则是寻找最佳的(u,v,λ)组合，使j(x；u,v,λ)在满足约束条件下对各类辊轴的特征参数划分达到最小值，使用迭代法计算目标函数j(x；u,v,λ)的近似最小值是解决对特征参数进行划分问题最为常用的方法。

在满足公式(3.5)的条件下，求解目标函数的极小值过程中，公式(3.4)的最优化必要条件为：

由此得到：

请参见图4，图4为基于afcm方法输入辊轴特征参数模糊划分的流程图如。设聚类类别数c，模糊程度加权指数m，算法迭代终止的允许误差ε＞0,当满足条件时初始化特征参数模糊划分矩阵u，迭代数目l＝1,2,…,不断重复下面步骤：

①据公式(3.7)计算模糊聚类中心

②根据公式(3.3)计算类协方差：

③计算和距离：

④由公式(3.7)更新模糊划分矩阵：

循环直到迭代终止条件，即||u^(l)-u^(l+1)≤ε||,其中l≥1，算法终止。反之，返回步骤①。

假设经过afcm划分后输入特征参数模糊划分矩阵为u＝[utk]，c模糊类别数为rt(1≤t≤c)，则rt的类别中心vtq、对应方差为：

式中，vtq为类别中心值；为输入数据划分区域宽度；为第k个样本xk属于第t类隶属度值，采用欧几里德距离来计算，m为模糊聚类的模糊系数，qk为类别数值。

③特征值和峭度值的计算公式：

假设采集到的振动数据点的信号序列是x，若x＝{x(1),x(2),…,x(nl)}是振动加速度传感器在每个采样时间间隔内采集到的振动数据序列，且振动数据x(i)采样后的离散化表示形式为x(t)，n为采样点的个数，t为周期。常用的时域特征值提取包括：

(1)均方根值xrms定义为：

则其离散化计算公式为：

(2)峭度值

式中，

请参见图5，图5为本申请实施例所提供的一种柔性材料卷对卷加工设备的性能检测系统的结构示意图；

该系统可以包括：

正常振动数据计算模块100，用于计算柔性材料卷对卷加工设备在正常状态下所有辊轴的振动数据的第一均方根值和第一峭度值；

模糊划分模块200，用于对所述第一均方根值执行模糊划分操作得到第一模糊类原型，并对所述第一峭度值执行模糊划分操作得到第二模糊类原型；

数据采集模块300，用于计算目标时间段内所述柔性材料卷对卷加工设备所有所述辊轴的振动数据的第二均方根值和第二峭度值；

第一隶属度计算模块400，用于计算所有所述辊轴对应的所述第二均方根值和所述第一模糊类原型之间的第一隶属度函数，并将所述第一隶属度函数的计算结果设置为第一类性能衰退指标值；其中，所述第二均方根值为所述第一隶属度函数的输入样本；

第二隶属度计算模块500，用于计算所有所述辊轴对应的所述第二峭度值和所述第二模糊类原型之间的第二隶属度函数，并将所述第二隶属度函数的计算结果设置为第二类性能衰退指标值；其中，所述第二峭度值为所述第二隶属度函数的输入样本；

性能检测模块600，用于根据所有所述第一类性能衰退指标值和所有所述第二类性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态。

进一步的，所述性能检测模块600具体为分别对所有所述第一类性能衰退指标值和所述第二类性能衰退指标值计算结果求平均值得到第一类平均性能衰退指标值和第二类平均性能衰退指标值，并根据所述第一类平均性能衰退指标值和所述第二类平均性能衰退指标值确定所述目标时间段内柔性材料卷对卷加工设备的性能状态的模块。

进一步的，所述性能检测模块600包括：

第一类性能判定单元，用于判断第一预设时间内所述第一类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第一预设值；若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命后期；

第二类性能判定单元，用于判断第二预设时间内所述第二类平均性能衰退指标值的变化量是否大于第二预设值；若是，则判定所述柔性材料卷对卷加工设备的性能状态处于寿命末期。

进一步的，所述第一隶属度计算模块400包括：

放卷辊轴第一隶属度计算单元，用于计算放卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的放卷辊轴第一隶属度函数μ1；其中，所述放卷辊轴第一隶属度函数x1为所述放卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述放卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

导向辊轴第一隶属度计算单元，用于计算导向辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的导向辊轴第一隶属度函数μ2；其中，所述导向辊轴第一隶属度函数x2为所述导向辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述导向辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

驱动辊轴第一隶属度计算单元，用于计算驱动辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的驱动辊轴第一隶属度函数μ3；其中，所述驱动辊轴第一隶属度函数x3为所述驱动辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述驱动辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

收卷辊轴第一隶属度计算单元，用于计算收卷辊轴对应的第二均方根值与对应的所述第一模糊类原型之间的收卷辊轴第一隶属度函数μ4；其中，所述收卷辊轴第一隶属度函数x4为所述收卷辊轴对应的第二均方根值，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊聚类中心，为所述第一模糊类原型中所述收卷辊轴对应的第一均方根值的模糊划分区域宽度；

进一步的，所述第二隶属度计算模块500包括：

放卷辊轴第二隶属度计算单元，用于计算放卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的放卷辊轴第二隶属度函数μ5；其中，所述放卷辊轴第二隶属度函数x5为所述放卷辊轴实际振动数据的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述放卷辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊聚类中心，为所述模糊类原型中所述放卷辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊划分区域宽度；

导向辊轴第二隶属度计算单元，用于计算导向辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的导向辊轴第二隶属度函数μ6；其中，所述导向辊轴第二隶属度函数x6为所述导向辊轴实际振动数据的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述导向辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊聚类中心，为所述模糊类原型中所述导向辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊划分区域宽度；

驱动辊轴第二隶属度计算单元，用于计算驱动辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的驱动辊轴第二隶属度函数μ7；其中，所述驱动辊轴第二隶属度函数x7为所述驱动辊轴实际振动数据的第二峭度值，为所述模糊类原型中所述驱动辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊聚类中心，为所述第二模糊类原型中所述驱动辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊划分区域宽度；

收卷辊轴第二隶属度计算单元，用于计算收卷辊轴对应的第二峭度值与对应的所述第二模糊类原型之间的收卷辊轴第二隶属度函数μ8；其中，所述收卷辊轴第二隶属度函数为x8为所述收卷辊轴实际振动数据的第二峭度值，为所述第二模糊类原型中所述收卷辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊聚类中心，为所述模糊类原型中所述收卷辊轴实际振动数据的标准峭度值的模糊划分区域宽度。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种柔性材料卷对卷加工设备，可以包括三轴加速度振动传感器、存储器和处理器，三轴加速度振动传感器分别安装于放卷辊轴、导向辊轴、驱动辊轴和收卷辊轴上，用于采集振动数据；所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述柔性材料卷对卷加工设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。