[發明專利]一種數控裝備健康狀態評價方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202110328163.2
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113051685A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 惠記莊;高士豪;張富強;丁凱;張浩;張雅倩
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06F119/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種數控裝備健康狀態評價方法、系統、設備及存儲介質，獲取數控裝備各個部件的狀態數據；采用卷積神經網絡模型檢測各個部件的狀態數據，得到各個部件的健康狀態；利用層次分析法得到數控裝備中的系統和部件間的層次關系，利用判斷矩陣確定各系統之間的權重關系和單個系統下各部件的權重關系；通過各個部件的健康狀態和單個系統下各部件的權重關系，計算各系統健康狀態；利用模糊聚類方法建立數控裝備健康狀態評價模型，將各系統健康狀態和各系統之間的權重關系帶入到數控裝備健康狀態評價模型中，得到數控裝備目前的健康狀態。能夠準確的對數控裝備進行健康狀態的評估，減少裝備由于故障所引起的停機維修時間，提高裝備利用率。

技術領域

本發明屬于數字化制造與智能制造領域，涉及一種數控裝備健康狀態評價方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術

數控加工裝備的長時間運轉，會導致設備性能下降、出現隱患，影響生產和存在一定的安全問題，因此感知裝備的健康狀態十分重要，裝備的健康狀態是基于裝備性能的綜合評價指標，在感知運行狀態后能夠在故障發生前提前采取維護措施，及時更換有隱患的關鍵部件，從而減少或避免數控加工裝備的故障次數，提高裝備的安全性、穩定性，降低企業生產成本。

在裝備健康狀態評價方法中，基于解析模型方法一般需要理解設備退化機理，并且難以進行動態的高精度建模，模型泛化較差；基于時間序列的方法一般基于設備的特征參數，由于設備的健康狀態變化是一個平穩的隨機過程，缺乏對實際生產中的各類突發因素的考慮；基于知識驅動的方法在完備知識庫的獲取、知識的規則化表達等方面存在較大技術難點。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種數控裝備健康狀態評價方法、系統、設備及存儲介質，能夠準確的對數控裝備進行健康狀態的評估，減少裝備由于故障所引起的停機維修時間，提高裝備利用率。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種數控裝備健康狀態評價方法，包括以下步驟；

步驟一，獲取數控裝備各個部件的狀態數據；

步驟二，采用卷積神經網絡模型檢測各個部件的狀態數據，得到各個部件的健康狀態；

步驟三，利用層次分析法得到數控裝備中的系統和部件間的層次關系，利用判斷矩陣確定各系統之間的權重關系和單個系統下各部件的權重關系；

步驟四，通過各個部件的健康狀態和單個系統下各部件的權重關系，計算各系統健康狀態；

步驟五，利用模糊聚類方法建立數控裝備健康狀態評價模型，將各系統健康狀態和各系統之間的權重關系帶入到數控裝備健康狀態評價模型中，得到數控裝備目前的健康狀態。

優選的，步驟一中，利用數控裝備自帶的內置傳感器通過通訊接口和控制面板對內部狀態信息進行采集，通過振動傳感器和噪聲傳感器對數控裝備其他部件狀態信息進行采集。

優選的，步驟三中，利用判斷矩陣確定權重前，先檢驗判斷矩陣的一致性，若一致性通過，則繼續下一步，若一致性不通過，則重新選擇判斷矩陣。

優選的，步驟四中，各系統健康狀態計算公式為：

其中：k為該系統要素個數；X_i為系統第i個要素健康狀態情況；λ_i為系統第i個要素所占權重值；Y為該系統的綜合健康狀態。

優選的，步驟五的具體過程為：

步驟1，明確聚類指標數量和灰類的個數，聚類指標數量等于數控裝備中系統的數量，灰類數量等于劃分健康狀態的等級數量；

步驟2，根據健康狀態的等級數量建立白化權函數，白化權函數作為裝備健康狀態評價模型，確定白化權函數中的各個轉折點；