一种用于刀库润滑系统的检测系统及方法与流程

本发明涉及刀库润滑检测领域，尤其涉及一种用于刀库润滑系统的检测系统及方法。

背景技术：

1、刀库润滑系统是数控机床中的一个重要组成部分，主要用于为刀库中的刀具和机械部件提供必要的润滑，以减少磨损、降低摩擦，并保持系统的高效运行；良好的润滑不仅可以延长刀具的使用寿命，还能提高加工精度和表面质量；随着制造业自动化水平的不断提高，企业对刀库润滑系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求；因此，对润滑系统进行检测至关重要，避免因润滑不良导致的设备故障和生产中断，从而保障生产的连续性和产品质量。

2、然而，目前市场上用于刀库润滑系统的检测技术仍然存在一些不足之处，大多数现有的刀库润滑系统监测单一，无法全面反映润滑系统的整体运行状态；现有的异常检测方法通常依赖于简单的阈值比较，难以准确捕捉复杂的异常行为；对于润滑系统可能出现的故障，缺乏有效的诊断方法，往往需要依赖人工经验进行故障排查，耗时且效率低下；即使监测到异常或故障，也缺乏有效的反馈机制，无法及时提醒操作人员采取措施，可能导致设备损坏甚至停工。

3、因此需要一种能够实时监控并及时反馈的系统和方法来检测用于刀库的润滑系统。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种用于刀库润滑系统的检测系统及方法，可以有效地提高对刀库润滑系统的实时监测，并且能够及时反馈对于系统的故障诊断。

2、根据本发明的第一方面，提供一种用于刀库润滑系统的检测系统，包括：

3、检测模块，安装在润滑系统上，用于收集观测值；检测模块包括压力传感器、温度传感器和流量传感器，压力传感器监测润滑系统的压力；温度传感器监测润滑系统的温度；流量传感器监测润滑系统的流量；压力、温度和流量共同组成观测值集x；

4、数据处理模块，用于对观测值集x进行清洗、标准化工作；生成标准化后的数组z；

5、特征提取模块，用于对标准化后的数组z，按照观测参数提取滑动窗口均值μ和标准差σ并组成特征数据znew；

6、异常检测模块，包括孤立模型，用于对润滑系统进行异常检测；

7、故障诊断模块，包括逻辑模型，用于对润滑系统进行故障诊断。

8、进一步地，压力传感器安装在润滑系统出口处；温度传感器安装在润滑系统内部或者润滑液循环路径的关键节点；流量传感器安装在润滑系统入口或出口处。

9、进一步地，还包括报警显示模块，用于在检测到异常时发出警报，并在检测到故障时显示故障原因。

10、根据本发明的第二方面，还提供了一种用于刀库润滑系统的检测方法，包括以下步骤：

11、s10：实时监测刀库润滑系统的压力、温度和流量，将这三个观测参数的值组成观测值集x；观测值集x是一个二维数值型数组，每一列代表一个观测参数，观测参数包括压力、温度、流量，每一行代表一组观测值；

12、s20：对观测值集x进行数据清洗、进行数据标准化，得到标准化后的一个数组z；z的每一列代表一个标准化后的观测参数，每一行代表一组标准值；

13、s30：对于标准化后的数组z，按照观测参数提取滑动窗口均值μ和标准差σ并组成特征数据znew；znew是一个二维数值型数组，每一行代表一组待测值，每一列代表一个观测参数；

14、s40：使用孤立模型对特征数据znew进行异常检测，检测到异常时发出异常信号并记录异常值，检测完后将所有异常值按检测时间顺序排列形成异常数据zw，zw是一个n×1数组；

15、s50：使用逻辑模型对异常数据zw进行故障诊断，判断刀库润滑系统故障时发出故障信号；

16、s60：根据异常信号发出警报、根据故障信号显示故障原因；

17、s70：工作人员根据警报进行维护。

18、进一步地，步骤s20中，对观测值集x进行数据标准化具体方式为：

19、生成矩阵z，z中第n行第m列的标准值记为znm；

20、znm=(xnm-μm)/σm；

21、其中，xnm是观测值集x内第n行第m列的观测值，μm是观测值集x内的第m列所有观测值的均值，σm是观测值集x内的第m列所有观测值的标准差。

22、进一步地，还包括步骤s35：对特征数据znew进行特征选择，生成特征子集zs，并令znew=zs，更新特征数据znew中的值进行后续计算。

23、进一步地，步骤s30中提取滑动窗口均值μ、标准差σ具体为：

24、μt=(zt-w+1+zt-w+2+...+zt)/w；

25、；

26、其中，zt-w+1至zt是z在第t时刻窗口内的值；μt是在第t时刻窗口内的均值；w是设定的窗口大小；σt是在第t时刻窗口内的标准差；

27、步骤s35中特征选择具体为：

28、计算znew中观测参数均值αj=(1/p)·(z11+z12+...+zij)；

29、其中，p为znew中的行数；zij是znew中第i行的第j列的值；

30、生成矩阵zc，zc中第i行的第j列的值记为zcij；计算zcij=zij-α；

31、生成协方差矩阵a=zct·zc·1/(p-1)；

32、求解a的特征向量v、相应的特征值λ；

33、选取设定好的前k个最大特征值对应的特征向量组成矩阵m，且k<d；

34、生成特征子集zs=zc·m，其中每一行代表一个观测样本，每一列代表一个观测参数。

35、进一步地，步骤s40中，使用孤立模型对特征数据znew进行异常检测具体为：

36、计算e[c(t,znew)]ij=2h(n)-2(n-1)/n；

37、sij=2-e[c(t,znew)]ij/c；

38、其中，e[c(t,znew)]是znew在树t中的平均路径长度，e[c(t,znew)]ij为new中i行j列值的平均路径长度；t代表决策树；n是决策树中的样本总数；c是设定的树的数量；c是树的最大高度；sij是znew中第i行j列值的异常分数；h(n)是调和级数；

39、当0.5<s<1时，判断对应的znew的i行j列值为异常样本并记录；当0<s≤0.5时，判断对应的znew的i行j列值为正常样本。

40、进一步地，步骤s50中，使用逻辑模型对异常数据zw进行故障诊断具体为：

41、计算θa=zw,i·ft；

42、其中，f是设定的权重向量；zw,i是zw中的第i行，代表第i个异常值；

43、计算h(θa)=1/(1+e-θa-b)；

44、其中，b是设定的偏置项；

45、h(θa)>0.5时，判断为出现故障；h(θa)≤0.5时，判断为未出现故障。

46、进一步地，步骤s50中，还包括，使用损失函数优化逻辑模型。

47、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

48、本发明提供的一种用于刀库润滑系统的检测系统及方法，通过实时监测润滑系统的压力、温度和流量参数，将各个参数组成同一个观测值集；并不用先对数据进行区分诊断是否故障，而是先挑出异常值，再对其进行故障诊断；这样可以节省大量的重复计算过程，提高检测效率，实时反馈系统的故障问题，工作人员可以及时维护，进而提高润滑系统的稳定性，使刀库运行更加流畅，有效减少因润滑不良导致的刀库故障。

技术特征：

1.一种用于刀库润滑系统的检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于刀库润滑系统的检测系统，其特征在于，还包括报警显示模块，用于在检测到异常时发出警报，并在检测到故障时显示故障原因。

3.一种用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，步骤s20中，对观测值集x进行数据标准化具体方式为：

5.根据权利要求3所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，还包括步骤s35：对特征数据znew进行特征选择，生成特征子集zs，并令znew=zs，更新特征数据znew中的值进行后续计算。

6.根据权利要求5所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，步骤s30中提取滑动窗口均值μ、标准差σ具体为：

7.根据权利要求3所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，步骤s40中，使用孤立模型对特征数据znew进行异常检测具体为：

8.根据权利要求7所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，步骤s50中，使用逻辑模型对异常数据zw进行故障诊断具体为：

9.根据权利要求8所述的用于刀库润滑系统的检测方法，其特征在于，步骤s50中，还包括，使用损失函数优化逻辑模型。

技术总结
本发明涉及刀库润滑检测技术领域，尤其涉及一种用于刀库润滑系统的检测系统及方法，包括：检测模块安装在润滑系统上，用于收集观测值；检测模块包括压力传感器、温度传感器和流量传感器，压力传感器监测润滑系统压力；温度传感器监测润滑系统温度；流量传感器监测润滑系统流量；压力、温度和流量共同组成观测值集X；数据处理模块用于对观测值集X进行清洗、标准化工作；生成数组Z；特征提取模块用于提取标准化后的数组Z中的目标特征，生成特征数据Znew；异常检测模块包括孤立模型，用于对润滑系统进行异常检测；故障诊断模块包括逻辑模型，用于对润滑系统进行故障诊断；本发明通过先筛值再诊断，实时反馈问题，提高润滑系统稳定性。

技术研发人员：朱建国,陈亮,汪满新,侯超,李高鑫
受保护的技术使用者：冈田智能（江苏）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5