[發明專利]一種工業機器人多通道監測數據壓縮方法及系統

有效

• 申請號: 202110444180.2
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113225089B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 胡橋;余小杰;續丹;張陽坤;劉耀輝;謝星聚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種工業機器人多通道監測數據壓縮方法及系統，根據工業機器人各通道監測數據之間的關聯特性，通過互相關函數融合算法將僅含機器人局部狀態信息的多通道數據融合為一具有其全局信息的綜合信號，顯著減少各通道傳感器數據之間的信號冗余，提高信號質量。通過復合混沌矩陣對綜合信號進行加密壓縮并通過網絡傳輸到遠程維護中心，在遠程維護中心利用密鑰結合正交匹配追蹤算法恢復出原始信號，實現信號的安全與高效傳輸。本發明能夠提高信號傳輸的效率與安全性，解決工業機器人多通道實時監測產生大量冗余海量振動數據無法安全高效傳輸到遠程維護中心的問題，同時為工業機器人故障診斷與健康評估提供了數據基礎。

技術領域

本發明屬于工業機器人技術領域，具體涉及一種工業機器人多通道監測數據 壓縮方法及系統。

背景技術

工業機器人的大量使用，提高了社會生產力，促進了社會大發展。為了降低 工業機器人維修成本，需研發工業機器人遠程健康監測系統。為了準確識別工業 機器人故障的類型，需要收集大量的振動數據。為了提高數據的傳輸效率和降低 數據傳輸成本，監測數據在傳輸到遠程維護中心之前需要被壓縮。因此，一種好 的多通道監測數據壓縮方法具有非常重要的實際價值。

然而，目前關于工業機器人監測振動數據壓縮方法的研究幾乎沒有，而振動 信號壓縮的經典方法為小波變換，主要使用各種小波及改進小波變換進行分解。 但小波壓縮在較大壓縮比的情況下無法保證足夠的重構精度，會丟失很多對工業 機器人故障診斷所需的有用信息，且無法實現壓縮比的無極調節；無法關聯各通 道監測數據的內在聯系，僅能實現單通道數據的壓縮。由于工業機器人多通道海 量振動實時監測信息存在大量數據冗余，常用的小波壓縮不適用于工業機器人多 通道監測數據的壓縮。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種工業 機器人多通道監測數據壓縮方法及系統，利用互相關函數關聯機器人各通道數據 內部聯系提高信號質量，利用混沌矩陣對信號加密壓縮提高信號傳輸的效率與安 全性，解決了工業機器人多通道實時監測產生大量冗余海量振動數據無法安全高 效傳輸到遠程維護中心的問題。

本發明采用以下技術方案：

一種工業機器人多通道監測數據壓縮方法，包括以下步驟：

S1、采集機器人空間陣列監測數據，根據采集的機器人空間陣列監測數據之 間的關聯特性，利用互相關函數計算第一個通道傳感器數據與其他所有通道傳感 器數據之間的互相關能量E₁；

S2、重復計算工業機器人剩余各通道傳感器數據與其他所有通道數據的互相 關能量E₂,E₃,…,E_r，根據工業機器人各通道數據之間的互相關能量E₁,E₂，…,E_r計算 各通道數據融合權值p₁,p₂,…,p_r，并通過加權得到工業機器人多通道融合信號X；

S3、利用離散余弦基對步驟S2得到的工業機器人多通道融合信號X進行稀 疏變換得到稀疏信號θ，基于變換后稀疏信號θ的數值特性，根據重構所需精度 設定閾值ε并計算融合信號X在離散余弦基下的信號稀疏度K；

S4、利用復合混沌矩陣作為壓縮矩陣，利用步驟S3計算的信號稀疏度K確 定壓縮矩陣的行數，對步驟S3變換的稀疏信號θ進行壓縮加密處理得到壓縮信號 Y，通過IPv4或IPv6的互聯網傳輸壓縮信號Y，將壓縮矩陣Φ的關鍵參數 (x₀,d,M,N,K)作為密鑰隨壓縮信號Y一起傳輸到遠程監控中心。