本發(fā)明涉及故障診斷，具體涉及一種電主軸故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法。

背景技術(shù)：

1、電主軸是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的核心部件之一，其性能直接影響到加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。然而，由于長時間的高速運轉(zhuǎn)和復(fù)雜的工況條件，電主軸容易出現(xiàn)磨損、松動、疲勞等故障。因此，對電主軸進(jìn)行故障診斷具有重要意義。

2、目前，常用的電主軸故障診斷方法主要包括振動分析法、溫度監(jiān)測法、油液分析法等，但這些方法往往需要專業(yè)的儀器設(shè)備和技術(shù)人員，且存在診斷精度不高、實時性不強(qiáng)等問題。

3、然而，傳統(tǒng)的電主軸故障診斷過程中難以將電主軸裝置的運行狀態(tài)檢測初始化特征數(shù)據(jù)和智能化的網(wǎng)絡(luò)模型的故障預(yù)測的準(zhǔn)確性進(jìn)行聯(lián)系結(jié)合，需要增加進(jìn)一步的步驟去判斷使用當(dāng)前的診斷模型對電主軸故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而增加了故障診斷預(yù)測的效果分析設(shè)備和效果數(shù)據(jù)分析的時間，加重了電主軸設(shè)備電能運行的負(fù)荷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電主軸故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法，解決以下技術(shù)問題：

2、怎樣實現(xiàn)對電主軸故障診斷預(yù)測的準(zhǔn)確性進(jìn)行實時分析和判斷，減少故障診斷檢測的結(jié)果誤差。

3、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

4、一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，包括：

5、數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過信號采集傳感器采集歷史電主軸裝置的原始運行信號數(shù)據(jù)；

6、原始運行信號數(shù)據(jù)包括：運行振動信號數(shù)據(jù)、運行溫度信號數(shù)據(jù)和運行噪聲信號數(shù)據(jù)；

7、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對原始運行信號數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征選擇獲取運行初始數(shù)據(jù)特征；

8、故障診斷模塊，用于將歷史運行初始數(shù)據(jù)特征輸入預(yù)設(shè)故障預(yù)測模型中進(jìn)行訓(xùn)練獲取目標(biāo)特征序列；并通過transformer架構(gòu)進(jìn)行目標(biāo)注意力機(jī)制構(gòu)建獲取目標(biāo)特征序列，確定當(dāng)前時間段對應(yīng)的故障類型特征及每個故障類型特征參數(shù)；并將當(dāng)前模型輸出作為預(yù)測故障特征；

9、故障診斷模塊的目標(biāo)注意力機(jī)制獲取指定時間段內(nèi)的目標(biāo)特征與輸入特征的實時關(guān)聯(lián)性的計算方式為：

10、通過公式計算出關(guān)聯(lián)性系數(shù)；

11、其中，為注意力機(jī)制點積評分參數(shù)；為輸入運行初始數(shù)據(jù)特征向量；

12、目標(biāo)特征狀態(tài)包括：故障狀態(tài)、疑似故障狀態(tài)及正常狀態(tài)；

13、數(shù)據(jù)分析模塊，用于通過故障診斷策略獲取實時運行初始數(shù)據(jù)特征與預(yù)測故障特征之間的偏差性系數(shù)，根據(jù)偏差性系數(shù)大小判斷故障診斷結(jié)果；

14、報警提示模塊，根據(jù)故障診斷結(jié)果發(fā)出報警信號；

15、數(shù)據(jù)存儲模塊，用于對電主軸的故障診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存。

16、優(yōu)選地，輸入運行初始數(shù)據(jù)特征向量的計算方式為：

17、；

18、其中，為預(yù)測特征向量狀態(tài)權(quán)重；為編碼器的實時狀態(tài)；為實時起始點，為實時結(jié)束點；為預(yù)測模型特征當(dāng)前狀態(tài)；為預(yù)測模型特征當(dāng)前狀態(tài)權(quán)重；為偏置項參數(shù)；則表示預(yù)測模型的當(dāng)前輸入特征在編碼器中實時狀態(tài)的上下文。

19、優(yōu)選地，數(shù)據(jù)分析模塊的故障診斷策略包括：

20、獲取實時運行初始數(shù)據(jù)特征的上下文輸入的特征向量；

21、計算指定時間段內(nèi)的相鄰特征向量之間的差值的參數(shù)化集合，并作為影響函數(shù)并輸出；

22、通過公式計算出電主軸當(dāng)前運行狀態(tài)的偏差性系數(shù)；其中，為運行振動信號參數(shù)、為運行溫度信號參數(shù)、為運行噪聲信號參數(shù)；為運行振動信號參數(shù)的影響函數(shù)、為運行溫度信號參數(shù)的影響函數(shù)、為運行噪聲信號參數(shù)的影響函數(shù)；為標(biāo)準(zhǔn)運行振動信號參數(shù)、為標(biāo)準(zhǔn)運行溫度信號參數(shù)、為標(biāo)準(zhǔn)運行噪聲信號參數(shù)；為預(yù)設(shè)運行振動信號參數(shù)偏差值；為預(yù)設(shè)運行溫度信號參數(shù)偏差值；為預(yù)設(shè)運行噪聲信號參數(shù)偏差值。

23、優(yōu)選地，還包括：判斷偏差性系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間進(jìn)行比對：

24、若∈，則判斷診斷結(jié)果合格；否則，診斷結(jié)果不合格，發(fā)出報警信號。

25、優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間的獲取方式為：

26、通過指定時間段內(nèi)的實時關(guān)聯(lián)性系數(shù)的模型輸出當(dāng)前每種故障特征權(quán)重；將每種故障權(quán)重賦值輸出的最小值和最大值作為對應(yīng)故障的標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間；根據(jù)故障類型劃分為多個標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間。

27、優(yōu)選地，信號采集傳感器包括：

28、振動傳感器，用于檢測電主軸運行振動信號并通過信號調(diào)理器轉(zhuǎn)化成振動信號數(shù)據(jù)；

29、溫度傳感器，用于檢測電主軸運行溫度信號數(shù)據(jù)；

30、壓電傳感器，用于檢測電主軸運行噪聲信號數(shù)據(jù)；

31、優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理模塊獲取運行初始特征的步驟包括：

32、對采集獲取的原始運行信號數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波降噪預(yù)處理；

33、對預(yù)處理后的原始運行信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征選擇獲取對應(yīng)特征并對多個特征進(jìn)行時間序列特征處理，獲取運行初始數(shù)據(jù)特征。

34、一種電主軸故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，方法包括以下步驟：

35、步驟一、通過數(shù)據(jù)采集模塊的信號采集傳感器采集歷史電主軸裝置的原始運行信號數(shù)據(jù)；所述原始運行信號數(shù)據(jù)包括：運行振動信號數(shù)據(jù)、運行溫度信號數(shù)據(jù)和運行噪聲信號數(shù)據(jù)；

36、步驟二、利用數(shù)據(jù)處理模塊對原始運行信號數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征選擇獲取運行初始數(shù)據(jù)特征；

37、步驟三、利用故障診斷模塊將歷史運行初始數(shù)據(jù)特征輸入預(yù)設(shè)故障預(yù)測模型中進(jìn)行訓(xùn)練獲取目標(biāo)特征序列；并通過transformer架構(gòu)進(jìn)行目標(biāo)注意力機(jī)制構(gòu)建獲取目標(biāo)特征序列，確定當(dāng)前時間段對應(yīng)的故障類型特征及每個故障類型特征參數(shù)；并將當(dāng)前模型輸出作為預(yù)測故障特征；

38、步驟四、設(shè)計數(shù)據(jù)分析模塊通過故障診斷策略獲取實時運行初始數(shù)據(jù)特征與預(yù)測故障特征之間的偏差性系數(shù)，并根據(jù)偏差性系數(shù)大小判斷故障診斷結(jié)果的合理性，根據(jù)報警提示模塊對故障診斷結(jié)果發(fā)出報警信號。

39、本發(fā)明的有益效果：

40、（1）本發(fā)明通過設(shè)置數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)故障診斷策略分析實時運行初始數(shù)據(jù)特征與預(yù)測故障特征之間的偏差，并通過偏差性系數(shù)來進(jìn)行進(jìn)一步的故障診斷準(zhǔn)確性的判斷，保證診斷結(jié)果的高精確性和高時效性，并能夠及時對錯誤的判定結(jié)果進(jìn)行實時的修正和設(shè)備的及時檢修處理。

41、（2）本發(fā)明依據(jù)故障診斷模塊對預(yù)處理后及進(jìn)行特征選擇后數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過將歷史運行初始數(shù)據(jù)特征輸入預(yù)設(shè)故障預(yù)測模型中進(jìn)行訓(xùn)練獲取目標(biāo)特征序列；并通過transformer架構(gòu)進(jìn)行目標(biāo)注意力機(jī)制構(gòu)建獲取目標(biāo)特征序列，通過確定當(dāng)前時間段對應(yīng)的故障類型特征及每個故障類型特征參數(shù)；實時的數(shù)據(jù)輸入模型輸出結(jié)果作為預(yù)測故障特征；實現(xiàn)保證對實時輸入的指定時間段內(nèi)的目標(biāo)特征和輸入特征關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的獲取，并且根據(jù)當(dāng)前的實時關(guān)聯(lián)性獲取其對應(yīng)的故障類型特征的輸出，提高對電主軸裝置運行故障的實時檢測效果。

42、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入運行初始數(shù)據(jù)特征向量的計算方式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊的故障診斷策略包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，還包括：判斷偏差性系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間進(jìn)行比對：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)偏差性系數(shù)閾值區(qū)間的獲取方式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集傳感器包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電主軸故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊獲取運行初始特征的步驟包括：

8.基于權(quán)利要求1-7任一項所述一種電主軸故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種電主軸故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過信號采集傳感器采集歷史電主軸裝置的原始運行信號數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于對原始運行信號數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征選擇獲取運行初始數(shù)據(jù)特征；故障診斷模塊，用于將歷史運行初始數(shù)據(jù)特征輸入預(yù)設(shè)故障預(yù)測模型中進(jìn)行訓(xùn)練獲取目標(biāo)特征序列；并通過Transformer架構(gòu)進(jìn)行目標(biāo)注意力機(jī)制構(gòu)建獲取目標(biāo)特征序列，確定當(dāng)前時間段對應(yīng)的故障類型特征及每個故障類型特征參數(shù)；并將當(dāng)前模型輸出作為預(yù)測故障特征；數(shù)據(jù)分析模塊，用于通過故障診斷策略獲取實時運行初始數(shù)據(jù)特征與預(yù)測故障特征之間的偏差性系數(shù)，根據(jù)偏差性系數(shù)大小判斷故障診斷結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：朱文博,高翔,郭俊杰,劉東,陳錫良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫博華機(jī)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19