一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体是一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统。

背景技术

当前机械臂在工业环境中大量应用，但机械臂本身的安装固定受到了很多工业现场环境的限制，常出现机械臂内部掉落或者松动等异常位移情况，当前的传感器都是监控对应的设备或者物体，而不能监控机械臂部位的松动获振动异常等异常位移变化情况，同时工作环境的存在异物产生微小波动无法检测到或产生误报，为此，现提供一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统，包括监控中心，所述监控中心连接有数据录入模块、传感器模块、信号分析模块、显示模块以及机械臂异常检测模块；

所述数据录入模块用于录入数据信息并生成数据样本；

所述传感器模块用于采集机械臂制造产品产生的加速度信号和位移信号；

所述信号分析模块用于对传感器模块所采集的信号进行频域分析获得加速度序列样本频域特性曲线和压实质量云图；

所述显示模块用于根据所获得的加速度序列样本频域特性曲线以及压实质量云图对机械臂状态进行分析，判断机械臂是否异常；

所述机械臂异常检测模块用于对异常机械臂部位进行检测。

进一步的，所述数据录入模块录入数据信息生成数据样本的过程包括：

提前录入制造不同产品产生的标准加速度信号和位移信号和产品信息，生成加速度序列样本；

提前录入机械臂各个部位单独正常运作时的标准加速度信号和位移信号生成机械臂部位样本；

提前录入机械臂制造各个产品过程的生产节点、机械臂部位信息；

将机械臂部位信息与产品的生产节点进行关联，生成节点库；

将机械臂部位样本、加速度序列样本以及节点库传输至监控中心内。

进一步的，所述传感器模块采集加速度信号和位移信号的过程包括：

机械臂制造产品时，位移传感器和加速度传感器对产品进行采集获得位移信号和第一加速度信号；

传感器模块内设置有记录单元，记录单元记录采集的时刻；

将采集的位移信号和第一加速度信号发送至监控中心内。

进一步的，所述信号分析模块对传感器模块所采集的信号进行频域分析的过程包括：

信号分析模块内设置有滤波器和图像拍摄单元；

图像拍摄单元拍摄工作环境图像和机械臂的位置，获取机械臂的姿态数据；

调取监控中心内的第一加速度信号，滤波获得第二加速度信号，进行频域分析获得第二加速度信号频域特性曲线；

调取监控中心内的位移信号，对位移信号进行一次求导并标记为第一位移信号，进行频域分析获得第一位移频域特性曲线；

将机械臂的位置和姿态数据与压实质量数据进行集成获得数据流，基于数据流绘制压实质量云图；

将采集的机械臂工作现场图像与压实质量云图进行实时融合，得到处理后的压实质量云图发送至显示模块进行显示；

调用加速度序列样本，进行频域分析获得加速度序列样本频域特性曲线并输入至显示模块进行显示。

进一步的，所述显示模块对机械臂状态进行分析判断机械臂是否异常的过程包括：

接收加速度序列样本频域特性曲线和压实质量云图，设置三级曲线误差阈值，建立二维坐标系Y轴为速度数值，X轴为时间；

当两个频域特性曲线的Y轴出现分叉时，将分叉点标记为预警点；

将预警点的时刻记为t1，结束点的时刻记为t2，将t1至t2时间段记为t3，设置判定周期T；

根据二维坐标系将压实质量云图内的频域特性曲线与对应的加速度序列样本频域特性曲线进行对比；

将三个等级的曲线误差信息生成异常预警信息；

将生成的异常预警信息和时间段t3传输至机械臂异常检测单元内。

进一步的，所述机械臂异常检测模块检测异常机械臂部位的过程包括：

机械臂异常检测模块内设置有故障日志单元；

接收异常预警信息和时间段t3，调取监控中心内的节点库、机械臂部位样本以及工作环境图像；

根据异常预警信息内的曲线误差等级和机械臂部位样本进行机械臂检测，若为一级曲线误差，将工作环境图像传输至监控中心内的工作人员；

若为二级曲线误差，根据节点库获取时间段t3所用到的节点，根据节点获得用的部位，单独运转该节点的机械臂部位进行检测，将异常机械部位输入至故障日志单元并发送至监控中心内的工作人员；

若为三级曲线误差，将完整单独运行机械臂的各个部位，将出现异常的机械臂部位输入至故障日志单元，将故障日志单元和该机械臂工作环境图像传输至监控中心内的工作人员。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过制造产品的频域特性曲线能很好的查看到机械臂的是否为异常状态，工作环境的拍摄能判断是否为工作环境上异物振动，降低了误报的可能性，通过节点能很好的定位到异常机械臂的部位。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种处理便携式零频微震加速度传感器采集数据系统，包括监控中心，所述监控中心连接有数据录入模块、传感器模块、信号分析模块、显示模块以及机械臂异常检测模块；

所述数据录入模块用于录入数据信息生成数据样本，具体过程包括：

数据录入模块提前录入机械臂制造不同产品，所产生的标准加速度信号和位移位移信号；

提前录入机械臂制造各个产品过程的节点、机械臂部位信息；

所述机械臂部位信息包括手爪、手腕、手臂以及立柱；

将各个产品节点使用的机械臂部位信息与产品的生产节点进行一一对应关联，生成节点库；

提前录入产品信息，所述产品信息包括产品对应的制造机械臂、产品名称以及产品编号；

提前录入机械臂各个部位单独正常运作时所产生的标准加速度信号和位移信号生成机械臂部位样本；

将标准加速度信号和位移信号与产品信息进行一一对应，根据产品信息生成加速度序列样本，将加速度信号和位移信息输入至对应的加速度序列样本，将加速度序列样本内的加速度信号和位移信息输入至对应的机械内，使机械根据样本进行运行制造产品；

数据录入模块将机械臂部位样本、加速度序列样本以及节点库传输至监控中心内。

所述传感器模块用于采集机械臂制造产品产生的加速度信号和位移信号，具体过程包括：

传感器模块内设置有记录单元；

位移传感器和加速度传感器相邻布置在产品上，产品用于使位移传感器和加速度传感器同步运动；

在机械臂进行产品制造产生运动时，位移传感器和加速度传感器将对该产品所产生的位移信号和加速度信号进行实时采集；

获得位移信号和第一加速度信号，记录单元将根据采样时刻记录每个时刻采集的位移信号和第一加速度信号；

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，机械臂各个部位内部设置有位移传感器和加速度传感器；

传感器模块将采集的位移信号和第一加速度信号发送至监控中心内。

所述信号分析模块用于对传感器模块所采集的信号进行频域分析，具体过程包括：

信号分析模块内设置有滤波器和图像拍摄单元；

所述图像拍摄单元用于拍摄机械臂的工作环境图像和机械臂的位置，并通过机械臂的位置获取姿态数据，图像拍摄单元将工作环境图像传输至监控中心内；

信号分析模块调取监控中心内的第一加速度信号，并将第一加速度信号输入至滤波器单元内，进行滤波获得第二加速度信号记为a；

调取监控中心内的位移信号，信息分析模块将对位移信号进行一次求导位移信号用x表示，所述求导公式，用表达式表示为x＝Asin(ωt+φ)。其中，ω为频率、A为位移信号幅值、t为时间，将求导后的位移信号标记为第一位移信号；

将第一位移信号进行频域分析，得到第一位移信号频域特性曲线；

将第二加速度信号进行频域分析，得到第二加速度信号频域特性曲线；

将第一位移信号频域特性曲线和第二加速度信号频域特性曲线进行实时处理并获得压实质量数据，所述压实质量数据公式为

将机械臂的位置和姿态数据与压实质量数据进行集成形成集成的数据流，基于集成的数据流实时绘制压实质量云图；

将采集的机械臂工作现场图像与压实质量云图进行实时融合，使其将处理后得到的压实质量云图发送至显示模块进行显示；

信号分析模块调用加速度序列样本，并进行频域分析获得加速度序列样本频域特性曲线并输入至显示模块进行显示。

所述显示模块用于根据所获得的加速度序列样本频域特性曲线以及压实质量云图对机械臂状态进行分析，判断机械臂是否异常，具体过程包括：

显示模块接收加速度序列样本频域特性曲线和压实质量云图；

设置一个三级曲线误差阈值，分别标记为P1、P2、P3；

建立二维坐标系，将压实质量云图内的频域曲线速度数值和加速度序列样本频域特性曲线的速度数值映射至二维坐标系上的Y轴，将记录单元内记录的时间映射至二维坐标系上的X轴；

根据建立的二维坐标系将压实质量云图内的频域特性曲线与对应的加速度序列样本频域特性曲线进行对比；

当压实质量云图内的频域特性曲线上Y轴对应的速度数值低于或高于加速度序列样本频域特性曲线速度数值时，则将其标记为预警点；

根据记录单元内的记录的时间获得预警点对应的时刻和曲线误差持续时间结束点的时刻，将预警点对应的时刻记为t1，结束点对应的时刻记为t2；

以t1时刻为起始时刻，t2时刻为结束时刻，将此段时刻设置为t3，设置判定周期T；

根据二维坐标系内的压实质量云图内的频域特性曲线和加速度序列样本频域特性曲线的差值获得二维坐标系Y轴所形成的区域的面积，将所形成的区域的面积记Q；

当Q＝P1，t3＝T时显示模块表示为一级曲线误差为异物振动；

当Q＝P1，t3＞T或Q＝P2，t3＝T时则表示为二级曲线误差为机械臂异常；

若机械臂工作出现多段Q时，则表示为三级曲线误差P3；

显示模块将三个等级的曲线误差信息生成异常预警信息；

将所生成的异常预警信息和时间段t3传输至机械臂异常检测单元内。

所述机械臂异常检测模块用于检测异常机械臂部位，具体过程包括：

机械臂异常检测模块内设置有故障日志单元；

接收异常预警信息和时间段t3，调取监控中心内的节点库、机械臂部位样本以及工作环境图像；

当机械臂异常检测模块接收到异常预警信息时，机械臂异常检测模块将停止异常机械臂的工作；

并根据异常预警信息内的曲线误差等级进行机械臂检测，若为一级曲线误差，机械臂检测模块将所捕捉的工作环境图像传输至监控中心内的工作人员，通知工作人员进行异物清扫；

若为二级曲线误差，机械臂检测模块将根据节点库获取异常机械臂在时间段t3所用到的节点，根据节点获得机械臂使用的部位，单独运转该节点的机械臂部位，位移传感器和加速度传感器获取单独运转部位的加速信号和位移信号，将获取的加速度信号和位移信号进行频域分析获得频域特性曲线并标记为J1，将该段操作记为第一运行周期；

将机械臂部位样本进行第一运行周期操作获得频域特性曲线记为J2，

将J1与J2进行对比，若不一致则判定该机械臂部位出现异常，将异常机械部位输入至故障日志单元并发送至监控中心内的工作人员；

若为三级曲线误差，机械臂异常检测模块将完整单独运行整个机械臂的各个部位进行检测，将出现异常的机械臂部位输入至故障日志单元，机械臂异常检测模块机将故障日志单元和该机械臂工作环境图像传输至监控中心内的工作人员，由工作人员进行维修。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。