一种生产设备的生产模式识别方法及装置与流程

本申请涉及模式识别领域，具体而言，涉及一种生产设备的生产模式识别方法及装置。
背景技术：
：如何对工业生产过程中生产设备的生产模式进行识别，以及对生产设备生产的工件数量进行统计，以便管理层对整个工业生产进行数字化统筹和管理，是目前生产实践中普遍面临的技术问题。由于非数控设备不具备数字化能力，不能自动对生产设备的生产模式进行识别,只能通过人工对生产设备生产的工件数量进行统计，效率低，而引入自动化数控配套设备成本过高，不利于中小型企业降低成本的诉求。技术实现要素：本申请的目的在于提供一种生产设备的生产模式识别方法及装置，其能够自动对生产设备的生产模式进行识别，应用成本低，并能够提高生产效率。为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供一种生产设备的生产模式识别方法，该方法包括：在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段，其中，预设标准波对应一预设生产模式。若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。第二方面，本申请实施例提供一种生产设备的生产模式识别装置，该装置包括：电流采集模块、计算模块及判断模块。电流采集模块用于在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。计算模块用于根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段，其中，预设标准波对应一预设生产模式。判断模块用于若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种生产设备的生产模式识别方法及装置。在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。然后，根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段，其中，预设标准波对应一预设生产模式。最后，若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。由于预设标准波对应一预设生产模式，根据预设标准波从多个电流波段中获取匹配电流波段，从而确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。实现了自动对生产设备的生产模式进行识别，提高生产效率。并且由于仅通过输入生产设备的电流波对生产设备的生产模式进行识别，应用成本低。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。图1为本申请实施例所提供的一种生产设备的生产模式识别方法的应用环境示意图。图2为本申请实施例所提供的一种生产设备的生产模式识别方法的流程示意图。图3为本申请实施例所提供的实时获取电流波中的多个预设长度的电流波段的截取示意图。图4为本申请实施例所提供的另一种生产设备的生产模式识别方法的流程示意图。图5为本申请实施例所提供的电流波段a对应的不合理区间的构造示意图。图6为本申请实施例所提供的电流波段b与不合理区间交叉的示意图。图7为本申请实施例所提供的电流波段b对应的扩充不合理区间的构造示意图。图8为本申请实施例所提供的太阳轮标准图谱及实验数据的匹配示意图。图9为本申请实施例所提供的生产设备的生产模式识别装置的功能模块示意图。图中：110-生产设备；120-电流获取设备；130-电源；200-生产设备的生产模式识别装置；210-电流采集模块；220-计算模块；230-判断模块；240-统计模块。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。请参考图1，为本申请实施例所提供的一种生产设备的生产模式识别方法的应用环境示意图。生产设备110通过电流获取设备120与电源130电连接。生产设备110用于制造产品，例如生产加工太阳轮、行星轮等工件。电流获取设备120用于在生产设备110工作过程中获取输入该生产设备110的电流波。其中，生产设备110可以是非数控生产设备(例如车床、磨床等)或者是数控生产设备(例如数控车床)，电流获取设备120可以是电表调试网关。本申请实施例还提供一种生产设备的生产模式识别方法，请参考图2。该生产设备的生产模式识别方法可以应用于上述应用环境中的电流获取设备120，以实现对生产设备的生产模式的识别。需要说明的是，本发明实施例提供的生产设备的生产模式识别方法并不以图2以及以下的具体顺序为限制，应当理解，在其它实施例中，本发明实施例提供的生产设备的生产模式识别方法中的部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。该方法包括如下步骤：步骤s110，在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。在本实施例中，电流获取设备上可以集成有电流传感器，用于采集在生产设备工作过程中输入该生产设备的电流波。其中，采集的电流波可以是按预设时间段进行采集的，例如，以天为单位，采集一天中输入生产设备的电流波，或者，采集的电流波也可以是实时电流数据。可以理解的是，在采集输入生产设备的电流波之前，还可以检查接收到的电流波是否存在数据缺失。步骤s120，根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段；其中，预设标准波对应一预设生产模式。在本实施例中，生产设备在生产加工的过程中，生产加工相同的产品(即处于同一生产模式)时，其输入的电流波是相同的，因此，可以将感兴趣的生产模式对应的电流波提取出来作为预设标准波，从而实现根据预设标准波识别出生产设备的生产模式。在一种可选的实施例中，步骤s120具体可以包括：根据预设时间间隔获取电流波中的多个预设长度的电流波段；其中，预设长度为预设标准波的长度的预设倍数。预设长度以及预设标准波的长度均为时间的长度。例如，假设时间间隔为1s，预设标准波的长度为1000s，预设长度为预设标准波长度的1.1倍(1100s)，电流波的长度为10000s，则可以从0s开始，每隔1s截取电流波中1100s长度的电流波段，进而得到多个电流波段。可以理解的是，为了实现实时地对生产设备的生产模式进行识别(即采集的电流波为实时电流数据时)，可以根据预设长度实时获取电流波中的多个预设长度的电流波段，即不间断地获取输入生产设备的电流波，并每隔预设长度获取电流波中最近输入的预设长度的电流波段。如图3所示，假设当前时刻为7:00，预设长度为1h，则以当前时刻为起点，提取出当前时刻之前的预设长度的电流波，得到的6:00至7:00的电流波即为电流波段。在另一种可选的实施例中，为实现更加准确地对生产设备的生产模式进行识别，请参考图4，步骤s120可以具体包括：步骤s121，根据预设标准波的长度确定多个长度不同的滑动窗口。在本实施例中，滑动窗口是预设的，当预设标准波为多个时，对于不同的预设标准波，可以对应不同的滑动窗口。如表1所示，当预设标准波为a1时，则确定该预设标准波对应的滑动窗口包括b1、b2以及b3，b1、b2以及b3的长度互不相同，当标准波为a2时，则确定该预设标准波对应的滑动窗口包括c1、c2以及c3，其中b1、b2、b3、c1、c2以及c3的长度互不相同。其中，滑动窗口的长度可以是预设标准波长度的第一倍数至第二倍数区间内的任一倍数，例如，假设第一倍数为0.9，第二倍数为1.5，则滑动窗口的长度可以是预设标准波长度的1.1倍。表1预设标准波滑动窗口a1b1、b2、b3a2c1、c2、c3a3d1、d2、d3步骤s122，根据多个长度不同的滑动窗口对电流波进行电流波段的提取，得到多个电流波段组。其中，每个所述电流波段组包括多个电流波段。在本实施例中，依次根据每个滑动窗口对电流波进行电流波段的提取，得到多个电流波段组，多个滑动窗口与多个电流波段组一一对应。以根据一个滑动窗口对电流波进行电流波段的提取为例，可以根据预设时间间隔滑动该滑动窗口截取电流波，得到对应的电流波段组。步骤s123，计算电流波段与预设标准波之间的特征距离。在本实施例中，如表2所示，计算出多个电流波段组中每个电流波段与预设标准波之间的特征距离。其中，b1、b2、b3分别表示不同长度的滑动窗口，“1”至“n”表示不同长度的滑动窗口对应的电流波段组对应电流波段的序号，数据部分为特征距离，“n”与电流波的长度、滑动窗口的长度以及滑动窗口滑动的预设时间间隔相关。可以理解的是，由于滑动窗口的长度以及滑动窗口滑动的预设时间间隔不同，不同长度的滑动窗口对应的电流波段组的数量可以相同或不同，为简要表示，表2中将不同长度的滑动窗口对应的电流波段组的数量设置为相同的n。表2滑动窗口b1b2b311.61.71.521.10.80.731.40.50.741.21.41.3…………n10.91.2可选地，为了准确统计出电流波中的匹配电流波段的个数，步骤s123之后，该方法还可以包括：获取特征距离中的最小特征距离，并将最小特征距离对应的电流波段组作为待处理电流波段组；从待处理电流波段组中选出相互之间没有交叉的多个目标电流波段。其中，从待处理电流波段组中选出相互之间没有交叉的多个目标电流波段的步骤具体可以包括：根据最小特征距离对应的滑动窗口的长度以及最小特征距离对应的电流波段构造不合理区间，升序遍历待处理电流波段组中每个待处理电流波段对应的特征距离，并判断待处理电流波段是否与不合理区间交叉，若待处理电流波段与不合理区间不交叉，则将待处理电流波段确定为目标电流波段，并根据目标电流波段以及目标电流波段对应的滑动窗口的长度扩充不合理区间。仍以表2为例，假设滑动窗口b2对应的电流波段组中的第3电流波段对应的特征距离“0.5”为最小特征距离，则将滑动窗口b2对应的电流波段组作为待处理电流波段组。并假设滑动窗口b2对应的电流波段组的特征距离升序排列后的序列为d，最小特征距离对应的电流波段a在电流波上的中心点为o1，如图5所示，根据o1以及滑动窗口的长度b2在电流波上构造不合理区间(即在该不合理区间内，生产设备实际只存在一个生产模式)，然后获取d中第二个元素(特征距离)对应的电流波段b，判断该电流波段b是否与不合理区间交叉，如图6所示，当该电流波段b与不合理区间交叉时，则不考虑该电流波段b；如图7所示，当该电流波段b不与不合理区间交叉时，则确定该电流波段b为目标电流波段，根据该电流波段b的中心以及滑动窗口的长度b2在电流波上构造补充不合理区间，并将该补充不合理区间扩充至上述的不合理区间，即此时的不合理区间包括根据电流波段a以及电流波段b构造的不合理区间。进而，遍历序列d中的元素即可得到多个相互之间没有交叉的目标电流波段。需要说明的是，最小特征距离对应的电流波段同样被确定为目标电流波段。步骤s124，若特征距离小于预设阈值，则判定电流波段为与预设标准波匹配的匹配电流波段。例如，假设预设阈值为0.7，则可以判定所有特征距离小于0.7的电流波段为与预设标准波匹配的匹配电流波段。在从待处理电流波段组中选出相互之间没有交叉的多个目标电流波段的情况下，若目标电流波段对应的特征距离小于预设阈值，则判定目标电流波段为所述匹配电流波段。即在获取到相互之间没有交叉的多个目标电流波段后，将多个目标电流波段中小于预设阈值的目标电流波段判定为匹配电流波段。步骤s130，若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。在本实施例中，为了确定某一待处理电流波段是否与预设标准波匹配，可以首先分别计算待处理电流波段与预设标准波的特征，其中，特征的提取可以是提取数据的均值、方差、大于均值的数据的个数、1阶傅里叶变换的系数以及一阶差分的倒数，然后计算待处理电流波段与预设标准波的特征之间的距离(例如，马氏距离、欧式距离)，得到待处理电流波段与预设标准波的特征距离，最后判断该特征距离是否小于一阈值，当小于一阈值时，则确定该待处理电流波段与预设标准波匹配。步骤s140，计算匹配电流波段的个数，并根据匹配电流波段的个数确定匹配电流波段对应的工件的数量。在本实施例中，为了便于管理层对整个工业生产进行数字化统筹和管理，在确定出匹配电流波段对应的工件的数量后，还可以根据该数量生成统计报告以便管理人员查看。可以理解的是，当采集的电流波是按预设时间段进行采集时，可以以预设时间段为单位生成统计报告并发送至管理人员的终端设备，当采集的电流波为实时电流数据时，可以实时生成统计报告并发送至管理人员的终端设备。需要说明的是，为了进一步判断在某一生产模式的生产设备所生产的工件的误差，可以在获取到匹配电流波段后，对匹配电流波段进一步分析(例如对特征距离的大小以及待处理电流波段的特征数据进行分析)，可以实现对在某一生产模式下生产设备所生产的工件的误差的判断。可以理解的是，本申请实施例还可以预设多个不同的标准波，实现根据多个不同的标准波识别出生产设备的多种不同的生产模式。下面，结合对生产太阳轮的生产设备的生产模式识别的实验数据，对上述方法做进一步阐述。请参考图8，太阳轮标准图谱为预设标准波，该太阳轮标准图谱的长度为6000s，太阳轮模式匹配结果图即显示了电流波中与太阳轮标准图谱匹配的匹配电流波段。基于上述的生产设备的生产模式识别方法，上述方法至少具有以下优点：实现了自动对生产设备的生产模式进行识别，提高生产效率。并且由于仅通过输入生产设备的电流波对生产设备的生产模式进行识别，应用成本低，可以应用在非数控或数控生产设备上。另外，还可以在确定出匹配电流波段对应的工件的数量后，根据该数量生成统计报告以便管理人员查看，便于管理层对整个工业生产进行数字化统筹和管理。本申请实施例还提供一种生产设备的生产模式识别装置200，请参照图9。需要说明的是，本实施例所提供的生产设备的生产模式识别装置200，其基本原理及产生的技术效果与前述方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考前述方法实施例中的相应内容。该装置包括电流采集模块210、计算模块220、判断模块230以及统计模块240。电流采集模块210用于在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。可以理解的是，电流采集模块210可以执行上述步骤s110。计算模块220用于根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段；其中，预设标准波对应一预设生产模式。可选地，计算模块220具体可以用于：根据预设时间间隔获取电流波中的多个预设长度的电流波段；其中，预设长度为预设标准波的长度的预设倍数。可以理解的是，计算模块220可以执行上述步骤s120。进一步的，为实现更加准确地对生产设备的生产模式进行识别，计算模块220还可以用于：根据预设标准波的长度确定多个长度不同的滑动窗口；根据多个长度不同的滑动窗口对电流波进行电流波段的提取，得到多个电流波段组。其中，每个所述电流波段组包括多个电流波段；计算电流波段与预设标准波之间的特征距离；若特征距离小于预设阈值，则判定电流波段为与预设标准波匹配的匹配电流波段。可选地，为了准确统计出电流波中的匹配电流波段的个数，计算模块220可以用于：获取特征距离中的最小特征距离，并将最小特征距离对应的电流波段组作为待处理电流波段组；从待处理电流波段组中选出相互之间没有交叉的多个目标电流波段；若目标电流波段对应的特征距离小于预设阈值，则判定目标电流波段为匹配电流波段。其中，计算模块220在从待处理电流波段组中选出相互之间没有交叉的多个目标电流波段时，具体用于：根据最小特征距离对应的滑动窗口的长度以及最小特征距离对应的电流波段构造不合理区间，升序遍历待处理电流波段组中每个待处理电流波段对应的特征距离，并判断待处理电流波段是否与不合理区间交叉，若待处理电流波段与不合理区间不交叉，则将待处理电流波段确定为目标电流波段，并根据目标电流波段以及目标电流波段对应的滑动窗口的长度扩充不合理区间。可以理解的是，计算模块220可以执行上述步骤s121、s122、s123以及s124。判断模块230用于若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。可以理解的是，判断模块230可以执行上述步骤s130。统计模块240用于计算匹配电流波段的个数，并根据匹配电流波段的个数确定匹配电流波段对应的工件的数量。可以理解的是，统计模块240可以执行上述步骤s140。进一步的，可以理解的是，本申请所提供的生产设备的生产模式识别装置200可以设置在上述应用环境中的电流获取设备中，或者单独设置在一电子设备中，当生产设备的生产模式识别装置200设置在上述的电流获取设备中时，该电流获取设备可以集成有处理器、存储器、电流传感器以及通信接口，该存储器、处理器、电流传感器和通信接口相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的生产设备的生产模式识别装置200对应的程序指令/模块，处理器通过执行存储在存储器内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，实现本申请提供的生产设备的生产模式识别方法。当生产设备的生产模式识别装置200单独设置在一电子设备时，该电子设备与上述的电流获取设备电连接，该电子设备可以集成有处理器、存储器以及通信接口，该存储器、处理器和通信接口相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。通信接口用于接收电流获取设备获取的输入该生产设备的电流波，存储器可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的生产设备的生产模式识别装置200对应的程序指令/模块，处理器通过执行存储在存储器内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，实现本申请提供的生产设备的生产模式识别方法。综上所述，本发明实施例提供了一种生产设备的生产模式识别方法及装置。在生产设备工作过程中采集输入生产设备的电流波。然后，根据预设标准波的长度提取电流波中的多个电流波段，其中，预设标准波对应一预设生产模式。最后，若多个电流波段中存在与预设标准波匹配的匹配电流波段，则确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。由于预设标准波对应一预设生产模式，根据预设标准波从多个电流波段中获取匹配电流波段，从而确定生产设备在匹配电流波段对应的时间段内的生产模式为预设生产模式。实现了自动对生产设备的生产模式进行识别，提高生产效率。并且由于仅通过输入生产设备的电流波对生产设备的生产模式进行识别，应用成本低。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请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囊括在本申请内。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。当前第1页12