[發明專利]基于振動信號的3D打印機監測與診斷知識庫裝置、系統

有效

• 申請號: 202110685044.2
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN113400652B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 沈震;廖家偉;熊剛;羅璨;郭超;顏軍;商秀芹;王曉;王飛躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;東莞中國科學院云計算產業技術創新與育成中心
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于3D打印設備技術領域，具體涉及一種基于振動信號的3D打印機監測與診斷知識庫裝置、系統，旨在為了解決在3D打印設備異常工作狀態早期無法識別異常狀態，從而導致嚴重故障對設備造成不可修復的損害的問題。本發明包括通過振動傳感器采集3D打印設備運行時預設部件的振動信號；將所采集到的各預設部件振動信號由模擬信號轉換為數字信號并提取時頻信息數據；基于時頻信息數據，通過比對分析模型獲取預設部件的工作狀態類型；存儲3D打印設備新增樣本和初始樣本。本發明在異常工作狀態早期進行狀態識別和打印設備停機保護，避免了嚴重故障對設備造成不可修復的損害；并在故障發生時及時判別故障類別和故障發生位置。

本發明專利申請為2019年07月11日提交中國專利局、申請號為201910626520.6、發明名稱為“3D打印設備的在線監測裝置、系統”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明屬于3D打印設備技術領域，具體涉及一種基于振動信號的3D打印機監測與診斷知識庫裝置、系統。

背景技術

3D打印技術又被稱作增材制造或快速成型技術，作為第三次工業革命的代表性技術之一，其以數字三維模型為基礎，通過逐層堆積的方式完成對零件的加工，與傳統的切削加工（減材制造）技術有著本質區別。3D打印憑借其獨特的增料加工方式被應用于越來越多的行業，目前市面上已有各類型的3D打印設備用于服務各方面的需求。但現有3D打印設備仍在穩定性方面存在問題，易出現包括電機堵轉、軸承斷裂、傳動故障、機器異常抖動在內的一系列失效形式。鑒于3D打印設備較高的成本價值，應避免嚴重故障對設備造成不可修復的損害。

現有的3D打印設備維護和維修方式有事后維修（BM）和預防維修（PM）兩種：事后維修采用僅當設備發生故障或運行狀態出現明顯異常時進行維護修理的設備維修管理方式，其僅適用于故障后果輕微，且有備件的情況；預防維修是一種定期維修管理方式，其忽略了每一個設備個體的運轉工況及性能狀態，極易造成過度維修和維修不足的情況。現在市場上沒有對3D打印設備早期異常工作狀態進行識別的裝置，也沒有判別3D打印設備故障類別和故障發生位置的裝置。

因此現有3D打印設備缺乏在線監測與故障診斷裝置，以解決在3D打印設備異常工作狀態的早期無法識別異常狀態和打印設備停機保護，從而導致嚴重故障對設備造成不可修復的損害的問題；以及也不能在設備故障發生時及時判別故障類別和故障發生位置的問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決使用人員在3D打印設備異常工作狀態的早期無法識別異常狀態，從而導致嚴重故障對設備造成不可修復的損害的問題，本發明提出了一種基于振動信號的3D打印機監測與診斷知識庫裝置，該裝置包括信號采集模塊、信號處理模塊、特征提取模塊、監測模塊、知識庫模塊；

所述信號采集模塊，該模塊包括設置于3D打印設備預設部件的振動傳感器，用于采集3D打印設備運行時所述預設部件的振動信號；

所述信號處理模塊，配置為將所采集到的各所述預設部件的振動信號由模擬信號轉換為數字信號；

所述特征提取模塊，配置為對各所述預設部件的振動信號的數字信號，分別進行頻譜特征的提取，得到各所述預設部件的頻譜特征；

所述監測模塊，配置為基于各所述預設部件的頻譜特征，通過第一比對分析模型，獲取每一個所述預設部件的工作狀態類型；其中，所述第一比對分析模型包含與所述預設部件一一對應的一個或多個判斷模型，所述判斷模型用于將預設部件提取的頻譜特征分別與預設部件正常運行時的頻譜特征進行相關性判斷，得到對應部件工作狀態類型。

所述知識庫模塊，配置為存儲3D打印設備新增樣本和初始樣本；所述初始樣本為已知各類故障的頻譜特征信息和對應故障類別，所述新增樣本包括打印設備運行中實時獲取的新故障的頻譜特征信息及其對應的故障類別。