[發(fā)明專利]汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210199420.8
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102707713A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張德江;張裊娜;孫穎;于海芳;王曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G06N3/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 田春梅

1.汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括現(xiàn)場信息采集裝置、信號調(diào)理電路、計算機處理子系統(tǒng)、故障輸出單元和上位機；

所述現(xiàn)場信息采集裝置與信號調(diào)理電路相連，其用于采集氣囊裝配工序故障診斷所需的數(shù)據(jù)信息，并將采集的數(shù)據(jù)信息傳送給信號調(diào)理電路；

所述信號調(diào)理電路與計算機處理子系統(tǒng)相連，其用于將接收到的數(shù)據(jù)信息進行調(diào)理后傳送給計算機處理子系統(tǒng)；

所述計算機處理子系統(tǒng)與故障輸出單元相連，其用于對接收到的數(shù)據(jù)信息進行處理與融合分析，并將處理與分析得到的診斷結(jié)果傳送給故障輸出單元；

所述故障輸出單元與上位機相連，其用于顯示和輸出故障診斷結(jié)果，并將故障診斷結(jié)果傳送給上位機；

所述上位機存儲接收到的故障診斷結(jié)果，并對故障數(shù)據(jù)樣本庫進行數(shù)據(jù)更新。

2.如權(quán)利要求1所述的汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場信息采集裝置包括壓力傳感器、左卷袋電機光柵尺傳感器、右卷袋電機光柵尺傳感器、左卷袋電機速度傳感器和右卷袋電機速度傳感器，每個傳感器分別與信號調(diào)理電路相連；壓力傳感器用于采集布袋的張緊力數(shù)據(jù)，左卷袋電機光柵尺傳感器和右卷袋電機光柵尺傳感器用于采集布袋卷動機構(gòu)的直線位移數(shù)據(jù)，左卷袋電機速度傳感器和右卷袋電機速度傳感器用于采集布袋卷動機構(gòu)中兩個電機的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)；

所述計算機處理子系統(tǒng)包括DSP中央處理器、電源電路、晶振和復(fù)位電路，DSP中央處理器分別與電源電路、晶振、復(fù)位電路相連，其用于對信號調(diào)理電路傳來的數(shù)據(jù)首先采用多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進行數(shù)據(jù)壓縮處理，然后利用自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷分析，通過小波函數(shù)構(gòu)造自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域函數(shù)，形成次興奮神經(jīng)元進行權(quán)值更新；電源電路用于為計算機處理子系統(tǒng)提供所需的標(biāo)準(zhǔn)電源，晶振用于提供計算機處理子系統(tǒng)的工作頻率，復(fù)位電路用于實現(xiàn)計算機處理子系統(tǒng)的復(fù)位操作；

所述故障輸出單元包括液晶顯示模塊、報警電路和RS232，它們均與DSP中央處理器相連，液晶顯示模塊用于顯示DSP中央處理器輸出的故障診斷結(jié)果，報警電路用于根據(jù)故障診斷結(jié)果發(fā)出報警提示，RS232用于DSP中央處理器與上位機之間的數(shù)據(jù)通信。

3.如權(quán)利要求2所述的汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP中央處理器為DSPTMS320F2812。

4.如權(quán)利要求1或2或3所述的汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一、將現(xiàn)場信息采集裝置中的傳感器采集來的對氣囊裝配工序故障影響最大的五個傳感器信息數(shù)據(jù)作為汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)的輸入變量，設(shè)輸入向量為X＝{x₁，x₂，x₃，x₄，x₅}，其中，x₁、x₂為裝配工序左側(cè)和右側(cè)光柵尺傳感器的檢測信號，x₃、x₄為左側(cè)和右側(cè)卷袋電機速度傳感器的檢測信號，x₅為壓力傳感器的檢測信號；預(yù)先采樣上述五個傳感器各自的18個輸出數(shù)據(jù)序列，設(shè)第m個傳感器在i時刻的采樣值為x_mi，設(shè)定傳感器檢測數(shù)據(jù)的移動窗長為18，經(jīng)對稱添加形成的浮動數(shù)據(jù)窗數(shù)據(jù)為x_mi-17,x_mi-16，...,x_mi-1,x_mi,x_mi,x_mi-1,…,x_mi-16,x_mi-17；

步驟二、利用哈爾小波轉(zhuǎn)換對步驟一所述的每個傳感器采集的輸出數(shù)據(jù)序列進行4層小波分解，得到近似尺度系數(shù)序列和小波系數(shù)序列C_m4(t)、W_m1(t)、W_m2(t)、W_m3(和W_m4(t)，m對應(yīng)裝配工位的五個傳感器數(shù)據(jù)，m＝1,2，…,5。

步驟三、將經(jīng)過步驟二中每個時間尺度上求得的小波系數(shù)作為多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，五個傳感器尺度1的系數(shù)w₁₁(t)、w₂₁(t)、…、w₅₁(t)作為多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1的輸入，五個傳感器尺度2的系數(shù)w₁₂(t)、w₂₂(t)、…、w₅₂(t)作為多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2的輸入，以此類推，c₁₄(t)、c₂₄(t)、…、c₅₄(t)作為多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)5的輸入，經(jīng)多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算之后，輸出為不同尺度下傳感器數(shù)據(jù)變化情況，分為快變、慢變、正常、故障四種，分別采用兩位二進制數(shù)進行編碼,即快變=01、慢變=10、正常=11、故障=00，不同尺度下相應(yīng)的二進制編碼作為小波鄰函數(shù)自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型的輸入；

步驟四、對經(jīng)過步驟三所述的多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮的數(shù)據(jù)，采用基于小波鄰函數(shù)的自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷；

步驟五、通過液晶顯示和故障報警方式輸出經(jīng)過步驟四得到的診斷結(jié)果，同時將故障診斷結(jié)果通過RS232保存至上位機中更新故障樣本數(shù)據(jù)庫；

步驟六、移動窗的位置，輸入新數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)移出，保證18個數(shù)據(jù)不變，然后對稱添加形成的浮動數(shù)據(jù)窗，對浮動數(shù)據(jù)窗內(nèi)新的傳感器數(shù)據(jù)序列進行下一次的小波分解，重復(fù)步驟二至步驟六，實現(xiàn)汽車安全氣囊裝配工序的動態(tài)實時故障診斷。