本發(fā)明涉及一種電子提花機機械運行狀態(tài)的檢測及分析方法，屬于電子提花機
技術領域：
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背景技術：
：電子提花機需要配合裝造、織機才能使用，所以提花機的機械運行狀態(tài)在出廠時與到用戶安裝、調試后已經發(fā)生變化；運行一段時間后，又會發(fā)生變化；特別是經過用戶檢修后，也會發(fā)生變化?，F有技術中，并沒有對電子提花機機械運行狀態(tài)進行檢測及分析的方法，目前提花機廠家對其產品的機械運行狀態(tài)并不掌握，而用戶只能從使用者角度由機修人員根據其經驗做定性判斷，往往使提花機在不健康的狀態(tài)下工作，直至出現故障才進行檢修。檢修是否有效，是否使提花機恢復到正常狀態(tài)，也只是由機修人員根據其經驗做定性判斷。隨著市場競爭的日益激烈，用戶收回投資提花機成本的時間變得更長，用戶對提花機的使用壽命及使用成本等要求更高。不僅對提花機廠家的產品質量的要求更高，同時對用戶的維護保養(yǎng)等提出了更高要求。不掌握提花機的機械運行狀態(tài)，很難適應用戶的需求。技術實現要素：本發(fā)明要解決的技術問題是如何對電子提花機機械運行狀態(tài)進行檢測及分析。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供一種電子提花機機械運行狀態(tài)的檢測及分析方法，其特征在于，步驟為：步驟1：以緯為單位對電子提花機機械運行狀態(tài)進行檢測；在提花機的信號盤上安裝兩個接近開關，兩個接近開關的信號在提花機提刀最高點前后固定角度存在狀態(tài)變化，從而確定提刀最高點、提刀最高點之前的提刀上升段、提刀最高點之后的提刀下降段；提刀最高點作為兩緯的切換點；步驟2：檢測電子提花機的機械負載變化，包括機械總負載、每把提刀負載；步驟3：檢測電子提花機的機械運轉速度波動狀態(tài)；提花機運行時，實時檢測每緯的運行一周時間、上升時間、下降時間；提花機相鄰兩個提刀最高點間的運行時間作為運行一周的時間；每緯提刀最高點后下降段的運行時間作為下降時間；每緯提刀最高點前上升段的運行時間作為上升時間；步驟4：檢測電子提花機的機械扭矩波動狀態(tài)；在提花機的主軸上安裝扭矩傳感器，將電子提花機運行過程中扭矩傳感器輸出的原始扭矩信號進行處理，在時域上根據提刀最高點時刻分割成若干時間段，每個時間段為一緯的扭矩信號；步驟5：檢測電子提花機的機械振動狀態(tài)；在提花機的機械關鍵部位分別安裝水平、垂直和軸向振動傳感器，進行水平、垂直和軸向振動檢測，將電子提花機運行過程中振動傳感器輸出的原始振動信號進行處理，在時域上根據提刀最高點時刻分割成若干時間段，每個時間段為一緯的振動信號；步驟6：電子提花機機械運行狀態(tài)的相關分析6.1、機械運轉速度波動狀態(tài)的相關分析機械運轉速度波動狀態(tài)的相關分析包括：機械運轉速度波動與機械負載變化的相關分析，機械運轉速度波動當前狀態(tài)與歷史數據的相關分析；相關分析得到的值與提花機廠家的企業(yè)標準比對，從而判斷提花機機械是處于正常工作狀態(tài)，還是需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修；6.2、機械扭矩波動狀態(tài)的相關分析機械扭矩波動狀態(tài)的相關分析包括：機械扭矩波動與機械負載變化的相關分析，機械扭矩波動當前狀態(tài)與歷史數據的相關分析；相關分析得到的值與提花機廠家的企業(yè)標準比對，從而判斷提花機機械是處于正常工作狀態(tài)，還是需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修；6.3、機械振動狀態(tài)的相關分析相同機械負載下，當前機械振動狀態(tài)與其歷史數據高度相關；將機械振動當前狀態(tài)與其歷史數據進行相關分析；相關分析得到的值與提花機廠家的企業(yè)標準比對，從而判斷提花機機械是處于正常工作狀態(tài)，還是需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修；步驟7：基本判斷綜合機械運轉速度波動狀態(tài)、機械扭矩波動狀態(tài)、機械振動狀態(tài)的相關分析和判斷，若其中有一個判斷為需要檢修，則基本判斷為需要檢修；若都沒有判斷為需要檢修，而其中有一個判斷為需要維護保養(yǎng)，則基本判斷為需要維護保養(yǎng)；若都判斷為正常工作狀態(tài)，則基本判斷為正常工作狀態(tài)。優(yōu)選地，所述步驟2中，檢測電子提花機的機械負載變化的具體方法如下：步驟2.1：指定提花機的機械結構和樣卡文件；提花機的機械結構被歸納為兩種提花機物理模型：經向提刀類型和緯向提刀類型；樣卡文件表現為矩陣形式，描述了每一針狀態(tài)取自花樣文件中每一緯數據中哪個位置的數據；步驟2.2：根據提花機的機械結構和樣卡文件產生提刀描述文件；提刀描述文件由文件頭和若干定長記錄構成；文件頭中描述了外提刀個數、內提刀個數、總針數，每把提刀的針數；定長記錄描述了每把提刀上每針數據取自花樣文件中每一緯數據中哪個位置的數據；步驟2.3：指定提花機的花樣文件，選擇正織或反織；設正織用符號1表示，反織用符號-1表示；步驟2.4：根據提花機的提刀描述文件、花樣文件、正織或反織計算每緯每把提刀的負載；根據提刀描述文件中該提刀的定長記錄，分別在花樣文件中取每針的數據，計算所有符號為1的數據總和作為正織時的負載；提刀描述文件文件頭中每把提刀的針數減去正織時的負載作為反織時的負載；步驟2.5：計算提花機總負載；所有內提刀或外提刀負載的總和作為提花機總負載。更優(yōu)選地，所述步驟2.1中，提花機的裝造決定了樣卡文件，在提花機安裝、調試前，由安裝調試人員根據裝造，編制樣卡文件。更優(yōu)選地，所述步驟2.2中，經向提刀類型的提刀在樣卡文件中從左到右排列，分別為外提刀一、內提刀一、外提刀二、內提刀二……；對于經向提刀類型的外提刀，第一把外提刀的提刀描述文件定長記錄取樣卡文件左起第一列數據，其后每把外提刀的提刀描述文件定長記錄依次取樣卡文件中兩列數據，最后一把外提刀的提刀描述文件定長記錄取樣卡文件最后一列數據；對于經向提刀類型的內提刀，每把內提刀的提刀描述文件定長記錄從樣卡文件左起依次取兩列數據。更優(yōu)選地，所述步驟2.2中，緯向提刀類型的提刀在樣卡文件中從上到下排列，分別為外提刀一、內提刀一、外提刀二、內提刀二……；對于緯向提刀類型的外提刀，第一把外提刀的提刀描述文件定長記錄取樣卡文件從上向下第一行數據，其后每把外提刀的提刀描述文件定長記錄依次取樣卡文件中兩行數據，最后一把外提刀的提刀描述文件定長記錄取樣卡文件最后一行數據；對于緯向提刀類型的內提刀，每把內提刀的提刀描述文件定長記錄在樣卡文件中從上向下依次取兩行數據。優(yōu)選地，所述步驟3中，機械運轉速度波動與機械負載高度相關，與機械負載變化的相關分析包括：運行一周時間與機械負載的相關分析，上升時間與機械負載的相關分析，下降時間與機械負載的相關分析；相同負載，相同織機速度下，當前機械運轉速度波動狀態(tài)與其歷史數據高度相關；將當前狀態(tài)與其歷史數據進行相關分析。優(yōu)選地，所述步驟4中，將電子提花機運行過程中扭矩傳感器輸出的原始扭矩信號進行小波分析，提取其特征值和奇異點；參照專家知識庫進行模式識別，從而判斷是否存在疲勞損壞或疲勞破壞。優(yōu)選地，所述步驟5中，將電子提花機運行過程中振動傳感器輸出的原始振動信號進行小波分析，提取其特征值和奇異點；參照專家知識庫進行模式識別，從而判斷是否存在機械故障。優(yōu)選地，在提花機正?？椩鞎r，實時機械運行狀態(tài)進行檢測與分析，判斷是否處于正常工作狀態(tài)，是否需要維護保養(yǎng)，是否需要檢修；提花機出廠前，提花機安裝調試后，當正?？椩鞂崟r檢測與分析判定為異常時，每次維護保養(yǎng)后，每次提花機機械檢修后都需要對電子提花機進行機械運行狀態(tài)的全面檢測與分析，用來全面評估提花機機械運行狀態(tài)；全面檢測與分析時使用的花樣文件滿足以下要求：a、與裝造無關，只與機械結構有關；b、對提花機總負載做最大負載、最小負載交替變化；c、對提花機每把提刀負載做最大負載、最小負載交替變化。本發(fā)明提供的方法是根據電子提花機機械運行特點，采用預先知道的提花機負載變化對提花機運行狀態(tài)進行相關分析；根據當前機械運行狀態(tài)與歷史數據的相關分析、異常特征值及奇異點的分析，對提花機機械做出以下判斷：是否正常工作；是否需要維護保養(yǎng)；是否需要檢修；是否存在疲勞損壞或疲勞破壞；機械故障診斷等。本發(fā)明提供的方法克服了現有技術的不足，可以在任意時刻掌握提花機的機械運行狀態(tài)。提花機廠家可以此建立其企業(yè)標準，提花機出廠時將其機械運行狀態(tài)調整為符合其企業(yè)標準。提花機到用戶安裝調試后，也將其調整為符合其企業(yè)標準。提花機使用過程中，用戶通過維護保養(yǎng)和檢修，使其符合企業(yè)標準，從而使提花機一直在健康狀態(tài)下工作，延長使用壽命，降低使用成本。同時提花機廠家可實時掌握其產品的運行狀態(tài)，為提高產品質量、減少設計缺陷提供了大數據支持。附圖說明圖1為根據信號盤的兩個接近開關信號確定緯度的原理圖；圖2為機械扭矩波動狀態(tài)實時檢測處理流程圖；圖3為機械振動狀態(tài)實時檢測處理流程圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。一、提花機運行特點本實施例根據提花機以下特點對提花機機械運行狀態(tài)進行檢測及分析：1、提花機按照花樣文件循環(huán)織造，其運行狀態(tài)周期變化，可根據前后兩個周期運行狀態(tài)的相關分析進行判斷；2、提花機按照花樣文件織造，預知提花機負載變化，而負載與提花機的機械運行狀態(tài)有一定的相關性，可根據其相關分析進行判斷；3、提花機在提刀最高點負載變化最大，提刀最高點前后機械運行狀態(tài)中含有豐富的信息，本實施例對提刀最高點前后的機械運行狀態(tài)做重點關注。二、電子提花機機械負載變化電子提花機負載除了自身的負載外，其變化主要取決于機械結構、裝造和花樣文件。機械結構主要分為經向提刀和緯向提刀兩種物理模型。裝造由樣卡文件描述。機械結構和裝造在提花機正常工作前已經設置，并生成提刀描述文件。提刀描述文件由文件頭和若干定長記錄構成，文件頭中描述了外提刀個數、內提刀個數、總針數(總負載)，每把提刀的針數(負載)等；定長記錄描述了每把提刀上每針數據取自花樣文件中每一緯數據中哪個位置的數據?；游募赏獠恐付ǎㄕ椈蚍纯椀?。根據花樣文件中每緯數據和提刀描述文件，計算每緯總負載，每緯各個提刀的負載。三、電子提花機機械運行狀態(tài)定義提花機通過信號盤的兩個接近開關信號實現與織機的同步，兩個接近開關信號在提花機提刀最高點前后固定角度存在狀態(tài)變化，該固定角度用以確定提花機電磁鐵的通電角度和緯指針數。因此，如圖1所示，根據信號盤的兩個接近開關信號可確定提刀最高點h、提刀最高點之前的提刀上升段a、提刀最高點之后的提刀下降段b。提刀最高點h作為兩緯(第n緯與第n+1緯，n為正整數)負載的切換點。本實施例將電子提花機機械運行狀態(tài)以緯為單位來定義，主要包括：1、該緯機械負載，包括機械總負載，每把提刀負載；2、機械運轉速度波動狀態(tài)，包括：a、相鄰兩個提花機提刀最高點間的運行時間作為運行一周的時間；b、該緯提刀最高點后下降段的運行時間作為下降時間；c、下一緯提刀最高點前上升段的運行時間作為上升時間。3、該緯機械扭矩波動狀態(tài)，由該緯在運行過程中的扭矩信號經過信號處理，提取得到的特征值、奇異點構成；4、該緯機械振動狀態(tài)，由該緯在運行過程中的振動信號經過信號處理，提取得到的特征值、奇異點構成。四、電子提花機機械運行狀態(tài)的實時檢測方法1、機械負載提花機出廠時已設置機械結構；在提花機安裝、調試前，由安裝調試人員根據裝造，編制樣卡文件。在啟用樣卡文件時，同時生成提刀描述文件。在提花機織造前，預先根據花樣文件中每緯數據和提刀描述文件，計算每緯總負載，每緯各個提刀的負載。2、機械運轉速度波動狀態(tài)提花機運行時，通過監(jiān)測信號盤的兩個接近開關信號，實時檢測每緯的運行一周時間、上升時間、下降時間。3、機械扭矩波動狀態(tài)機械扭矩波動狀態(tài)實時檢測處理流程如圖2。安裝在提花機主軸上的扭矩傳感器輸出的原始扭矩信號，經過數字濾波等信號預處理去除干擾信號，通過監(jiān)測信號盤的兩個接近開關信號，在時域上根據提刀最高點時刻分割成若干時間段，每個時間段為一緯的扭矩信號。分割方法是每次檢測到提刀運行到最高點，產生一緯扭矩信號。一緯扭矩信號實時進行小波分析，提取其特征值和奇異點。特征值和奇異點構成該緯機械扭矩波動狀態(tài)。4、機械振動狀態(tài)通常對提花機機械關鍵部位進行水平、垂直和軸向振動檢測，在提花機機械關鍵部位分別安裝水平、垂直和軸向振動傳感器。每個振動傳感器實時檢測處理流程如圖3所示。振動傳感器輸出的原始振動信號，經過數字濾波等信號預處理去除干擾信號，通過監(jiān)測信號盤的兩個接近開關信號，在時域上根據提刀最高點時刻分割成若干時間段，每個時間段為一緯的振動信號。分割方法是每次檢測到提刀運行到最高點，產生一緯振動信號。一緯振動信號實時進行信號分析，提取其特征值和奇異點。水平、垂直、軸向振動信號特征值和奇異點構成該緯機械振動狀態(tài)。信號分析包括：時域模型分析及其特征值提??；頻譜分析及其特征值提??；小波分析及其特征值、奇異點提取；軸心軌跡分析等；五、相關分析方法有三種方法可以進行相關分析：皮爾森相關系數、歸一化歐幾里德距離和余弦相似度。皮爾森相關系數用來評估線性相關，其值在-1～+1，0表示不相關，+1表示正相關，-1表示負相關。皮爾森相關系數的絕對值與相關程度定義如表1。表1皮爾森相關系數的絕對值與相關程度定義皮爾森相關系數的絕對值的取值范圍相關程度0.00-0.19極低相關0.20-0.39低度相關0.40-0.69中度相關0.70-0.89高度相關0.90-1.00極高相關歸一化歐幾里德距離將歐幾里德距離進行歸一化處理，其值在0～1，0表示不相關，1表示相關。余弦相似度的值在-1～+1，0表示不相關，+1表示正相關，-1表示負相關。本實施例采用皮爾森相關系數做全局和局部運行狀態(tài)的相關分析，采用歸一化歐幾里德距離和余弦相似度做一緯運行狀態(tài)的相關分析。六、電子提花機機械運行狀態(tài)的相關分析和基本判斷通過電子提花機機械運行狀態(tài)的相關分析，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。判斷的標準采用提花機廠家的企業(yè)標準。1、機械運轉速度波動狀態(tài)的相關分析機械運轉速度波動狀態(tài)的相關分析包括：與負載變化的相關分析，當前狀態(tài)與歷史數據的相關分析。機械運轉速度波動與負載高度相關，與負載變化的相關分析包括：運行一周時間與負載的相關分析，上升時間與負載的相關分析，下降時間與負載的相關分析。相關分析得到的值參照提花機廠家的企業(yè)標準，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。相同負載，相同織機速度下，當前機械運轉速度波動狀態(tài)與其歷史數據高度相關。將當前狀態(tài)與其歷史數據進行相關分析，得到的值參照提花機廠家的企業(yè)標準，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。2、機械扭矩波動狀態(tài)的相關分析機械扭矩波動狀態(tài)的相關分析包括：與負載變化的相關分析，當前狀態(tài)與歷史數據的相關分析。機械扭矩波動狀態(tài)與負載高度相關，與負載變化的相關分析得到的值參照提花機廠家的企業(yè)標準，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。相同負載下，當前機械扭矩波動狀態(tài)與其歷史數據高度相關。將當前狀態(tài)與其歷史數據進行相關分析，得到的值參照提花機廠家的企業(yè)標準，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。3、機械振動狀態(tài)的相關分析相同負載下，當前機械振動狀態(tài)與其歷史數據高度相關。將當前狀態(tài)與其歷史數據進行相關分析，得到的值參照提花機廠家的企業(yè)標準，判斷提花機機械處于正常工作狀態(tài)，需要維護保養(yǎng)，還是需要檢修。4、基本判斷綜合機械運轉速度波動狀態(tài)、機械扭矩波動狀態(tài)、機械振動狀態(tài)的相關分析和判斷，若其中有一個判斷為需要檢修，則基本判斷為需要檢修；若都沒有判斷為需要檢修，而其中有一個判斷為需要維護保養(yǎng)，則基本判斷為需要維護保養(yǎng)。若都判斷為正常工作狀態(tài)，則基本判斷為正常工作狀態(tài)。七、疲勞損壞或疲勞破壞的分析與判斷根據機械扭矩波動狀態(tài)的特征值和奇異點，參照逐步完善的專家知識庫進行模式識別，從而判斷是否存在疲勞損壞或疲勞破壞。八、機械故障診斷根據機械振動狀態(tài)的特征值和奇異點，參照逐步完善的專家知識庫進行模式識別，從而進行機械故障診斷。九、正?？椩鞎r的實時檢測與分析和提花機機械運行狀態(tài)全面檢測與分析電子提花機機械運行狀態(tài)的檢測和分析分為正常織造時的實時檢測與分析，和提花機機械運行狀態(tài)全面檢測與分析：1、正?？椩鞂崟r檢測與分析在提花機正?？椩鞎r，實時對機械運行狀態(tài)進行檢測與分析，判斷是否處于正常工作狀態(tài)，是否需要維護保養(yǎng)，是否需要檢修，是否存在疲勞損壞或疲勞破壞，以及典型的故障診斷等。2、機械運行狀態(tài)全面檢測與分析機械運行狀態(tài)全面檢測與分析相當于對提花機做“全面體檢”，需要暫停當前織造的花樣文件，采用機械運行狀態(tài)測試花樣文件進行機械運行狀態(tài)的檢測與分析。以下情況需要對提花機機械運行狀態(tài)做全面檢測與分析：提花機出廠前；提花機安裝，調試后；當正?？椩鞂崟r檢測與分析判定為異常時；每次維護保養(yǎng)后；每次提花機機械檢修后；機械運行狀態(tài)測試花樣文件用來全面評估提花機機械運行狀態(tài)，其主要特點如下：a、與裝造無關，只與機械結構有關；b、對提花機總負載做最大負載、最小負載交替變化；c、對提花機每把提刀負載做最大負載、最小負載交替變化等。當前第1頁12