[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

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• 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
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G06N3/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 田春梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車安全氣囊的檢測領(lǐng)域，具體涉及一種汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法。

背景技術(shù)

安全氣囊是汽車的重要安全部件，對生產(chǎn)線生產(chǎn)過程要求較高，因此生產(chǎn)過程控制與故障診斷技術(shù)尤為重要，目前故障診斷的方法通常是根據(jù)傳感器檢測來的數(shù)據(jù)，通過設(shè)定相應的閥值進行故障診斷判斷，當氣囊的尺寸發(fā)生改變時，相應的閥值參數(shù)均需要重新修訂。實際的裝配系統(tǒng)是非常復雜且高度非線性的，很難建立嚴格的數(shù)學模型，而且在裝配工序中，需要多個傳感器同時進行協(xié)調(diào)工作，因此依靠單一的傳感器數(shù)據(jù)信息，很難滿足獲取生產(chǎn)環(huán)境信息的快速性和準確性，并且也會對系統(tǒng)的故障診斷產(chǎn)生影響。

由于影響生產(chǎn)線故障診斷的傳感器數(shù)量較多，為了提高系統(tǒng)故障診斷的快速性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮方法可將傳感器采集到的高維數(shù)據(jù)信息壓縮至低維的子空間中，從而實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的簡化，達到有效快速進行故障診斷的目的。但實際工業(yè)生產(chǎn)中，由于測量數(shù)據(jù)具有時間多尺度特性，并且包含各種各樣的檢測噪聲，因此可能會有虛警情況以及漏報警情況發(fā)生。

自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)(SOM)是由Kohonen在1982年提出，SOM網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)包括一個輸入層和一個輸出層。輸入層的節(jié)點數(shù)即為輸入樣本的維數(shù)，其中每一個節(jié)點代表輸入樣本中的一個分量。輸出層節(jié)點的排列結(jié)構(gòu)選擇為二維陣列。輸入層中的每個節(jié)點與輸出層中的每個神經(jīng)元節(jié)點通過權(quán)值相連接。通過自組織競爭學習網(wǎng)絡(luò)，可以把輸入空間的多維映射到低維的離散網(wǎng)絡(luò)上，并將保持相同性質(zhì)的輸入數(shù)據(jù)在映射到低維空間時的拓撲一致性，不需要系統(tǒng)嚴格的數(shù)學模型，適用于一些復雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)的故障診斷，但自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)中，如果某個神經(jīng)元的初始權(quán)值向量太遠，可能在競爭中無法獲勝，從而形成死神經(jīng)元。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的故障診斷準確率低且不及時，以及出現(xiàn)虛警和漏報警情況的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法，其充分利用氣囊裝配工序中的各種傳感器信息，采用多尺度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波函數(shù)和三層自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)(SOM)的方法進行數(shù)據(jù)融合分析，使故障診斷結(jié)果具有較高的準確率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(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。

上述現(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)；上述計算機處理子系統(tǒng)包括DSP中央處理器、電源電路、晶振和復位電路，DSP中央處理器分別與電源電路、晶振、復位電路相連，所述DSP中央處理器為DSPTMS320F2812，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)提供所需的標準電源，晶振用于提供計算機處理子系統(tǒng)的工作頻率，復位電路用于實現(xiàn)計算機處理子系統(tǒng)的復位操作；上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。

上述汽車安全氣囊裝配工序的故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，包括如下步驟：