基于实时数据采集的工业装备状态监控方法及系统与流程

本技术实施例涉及工业装备信息处理，尤其涉及一种基于实时数据采集的工业装备状态监控方法及系统。

背景技术：

1、随着现代制造业的飞速发展，自动化与智能化生产已成为衡量一个国家工业水平的重要标志。在精密成形领域，生产效率和产品质量的提升对设备的可靠性提出了更高的要求。成形设备作为核心的生产工具，其稳定运行状态的实时监控对于保障生产连续性、降低维护成本以及提高产品合格率至关重要。

2、目前，成形设备的运行状态监测主要依赖于多源传感器数据采集与集中信号处理分析方式来实现，通常是通过在设备关键部位布设压力传感器、振动传感器、位移传感器或温度传感器等，对成形过程中的载荷变化、结构振动及热特性进行实时采集，并结合数据采集系统对各类信号进行滤波处理、特征提取及阈值判断，从而实现对设备运行状态的综合评估与异常识别。然而，这些监测方法往往难以捕捉到模具内部关键功能单元，如气动执行单元发生的细微劣化。例如，在强冲击载荷和复杂工作环境下，模具内部氮气弹簧等关键部件的密封性能退化是导致成形精度下降，甚至设备损坏的潜在风险。采用宏观数据采集的方式，难以区分局部异常，尤其是在强烈的冲击载荷和结构振动环境下，传感器信号容易受到干扰，导致局部早期劣化迹象被掩盖，进而影响成形设备对设备局部状态监控的准确性。

3、对于上述问题，目前暂无较好的解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种基于实时数据采集的工业装备状态监控方法及系统，用于提高成形设备局部状态监控的准确性。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种基于实时数据采集的工业装备状态监控方法，该方法包括：

4、当工业成形设备中的滑块与目标板材接触时，获取工业成形设备对应的实时响应数据；

5、确定工业成形设备当前的生产工艺要求，并基于生产工艺要求在工业成形设备内选取多个气动单元构建对称参考单元组；

6、获取每个对称参考单元组的单元响应数据；

7、根据对称参考单元组的单元响应数据建立气热映射关系；

8、结合气热映射关系在对称参考单元组对应的气动单元内设定热电偶测温节点，并获取对应的瞬态温差信号；

9、根据瞬态温差信号对同一对称参考单元组内的气动单元构建差分电势回路；

10、当对称参考单元组内的气动单元密封性能一致时，利用差分电势回路对每个气动单元的热电偶测温节点的差分电势信号进行零电势输出，得到零电势基准状态；

11、结合零电势基准状态和实时响应数据识别异常气动单元；

12、基于异常气动单元生成工业成形设备的状态监控报告。

13、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述确定工业成形设备当前的生产工艺要求，并基于生产工艺要求在工业成形设备内选取多个气动单元构建对称参考单元组，包括：

14、基于工业成形设备当前的生产工艺要求确定成形工艺类型，并通过成形工艺类型确定成形阶段信息，所述成形阶段信息包括压边阶段、拉延阶段和最终成形阶段；

15、结合成形阶段信息对气动单元进行工艺作用映射确定每个气动单元的主导作用类型；

16、根据主导作用类型对气动单元进行分组得到等效单元集合；

17、在工业成形设备运行过程中，获取每个等效单元集合内模面几何参数，并基于模面几何参数确定每个等效单元集合的材料流动方向和流动阻力分布特征；

18、结合材料流动方向和流动阻力分布特征筛选初始对称候选单元组，并结合成形阶段信息对初始对称候选单元组进行时序筛选确定对称参考单元组。

19、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述结合材料流动方向和流动阻力分布特征筛选初始对称候选单元组，并结合成形阶段信息对初始对称候选单元组进行时序筛选确定对称参考单元组，该方法包括：

20、采集目标板材的板料应变数据，并基于板料应变数据和材料流动方向构建材料流动方向矢量场；

21、结合流动阻力分布特征构建材料流动阻力分布场，并利用材料流动阻力分布场识别阻力对称轴线；

22、结合阻力对称轴线对每个气动单元进行空间对称映射，并根据气动单元对应的材料流动方向矢量场筛选目标单元组；

23、当成形阶段为压边阶段时，对目标单元组进行时序筛选得到第一筛选结果；

24、当成形阶段为拉延阶段时，获取目标单元组内气动单元的瞬态载荷数据和位移响应数据；

25、结合瞬态载荷数据和位移响应数据构建瞬态载荷—位移响应曲线；

26、基于瞬态载荷—位移响应曲线计算时间规整距离和峰值响应相位差，并利用时间规整距离和峰值响应相位差对目标单元组进行动态一致性筛选得到第二筛选结果；

27、当成形阶段为最终成形阶段时，确定目标单元组的载荷响应曲线；

28、基于载荷响应曲线提取目标单元组的稳态载荷均值和载荷收敛曲线，并根据稳态载荷均值的偏差程度和载荷收敛曲线的重合度对目标单元组进行一致性校验得到第三筛选结果；

29、结合第一筛选结果、第二筛选结果和第三筛选结果确定对称参考单元组。

30、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述根据对称参考单元组的单元响应数据建立气热映射关系，该方法包括：

31、通过单元响应数据提取气动单元的活塞压缩速度、气缸有效截面积和气缸压力响应序列；

32、以滑块与目标板材接触时刻作为时间基准点，基于气动单元的活塞压缩速度识别压缩速度峰值区间；

33、结合时间基准点和压缩速度峰值区间确定有效时域窗口；

34、基于有效时域窗口内的活塞压缩速度进行时间积分以确定活塞压缩位移变化量，并结合气缸有效截面积计算得到有效压缩容积；

35、结合有效压缩容积和气缸压力响应序列利用预设的气体绝热状态方程确定气动单元在有效时域窗口内的气体绝热温升序列；

36、将气缸压力响应序列和有效压缩容积序列作为气动状态特征，并将气体绝热温升序列作为热力状态特征；

37、结合气动状态特征和热力状态特征之间的时序动态对应关系构建气热状态响应模型；

38、通过气热状态响应模型确定气热映射关系。

39、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

40、从对称参考单元组中第一气动单元和第二气动单元分别提取在同一时间基准点下的第一气动状态特征和第二气动状态特征；

41、将第一气动状态特征和第二气动状态特征分别输入气热状态响应模型输出第一预测绝热温升序列和第二预测绝热温升序列；

42、在有效时域窗口内，计算第一预测绝热温升序列与第二预测绝热温升序列之间的动态温升偏差序列，以及计算第一气动状态特征与第二气动状态特征之间的气动不对称压差序列；

43、基于气动不对称压差序列与动态温升偏差序列构建对称误差补偿函数；

44、将对称误差补偿函数作为正则化约束项对气热状态响应模型进行模型参数的迭代更新，得到修正后的气热状态响应模型。

45、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述根据瞬态温差信号对同一对称参考单元组内的气动单元构建差分电势回路，该方法包括：

46、通过瞬态温差信号识别气动单元气缸外壁对应的瞬态温升响应区域；

47、结合瞬态温升响应区域内对对称参考单元组内的第一气动单元与第二气动单元设置相同塞贝克系数的第一热电转换单元和第二热电转换单元；

48、利用热电转换单元将瞬态温差信号转换为差分电势信号；

49、将第一热电转换单元的同极性端与第二热电转换单元的同极性端进行差分连接，并将异极性端接入差分检测端，以构建用于抑制共模热干扰的差分电势回路。

50、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

51、获取每个气动单元的压力调节开度；

52、对差分电势回路输出的电势信号进行时间序列采集，并通过频域滤波对时间序列电势信号进行低频热扩散分量过滤得到高频差分电势信号；

53、结合历史采样周期内的高频差分电势信号和压力调节开度构建逆向控制映射矩阵；

54、基于高频差分电势信号构建瞬态电势扰动特征，并根据瞬态电势扰动特征确定气动单元之间的非对称偏差状态；

55、根据非对称偏差状态提取偏差方向标识和偏差强度系数，并将偏差方向标识和偏差强度系数作为控制输入变量增加至逆向控制映射矩阵；

56、基于增加控制输入变量后的逆向控制映射矩阵生成对应的前馈补偿指令，并利用前馈补偿指令调节气动单元的压力调节开度。

57、在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述根据非对称偏差状态提取偏差方向标识和偏差强度系数，该方法包括：

58、提取高频差分电势信号在当前采样周期内的极性特征和电压峰值；

59、基于极性特征与预设差分回路拓扑关系进行匹配确定对称参考单元组中发热量最高的目标主导侧，将目标主导侧对应的单元位置属性作为偏差方向标识；

60、对高频差分电势信号的绝对值进行时域积分得到瞬态热能当量，以确定气动单元压缩不对称做功量的瞬态热能当量；

61、将瞬态热能当量和电压峰值输入预设的气动热电敏感度函数得到偏差强度系数。

62、第二方面，本技术提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的一种基于实时数据采集的工业装备状态监控方法。

63、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：

64、存储器，被配置成存储指令；以及

65、处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现上述的一种基于实时数据采集的工业装备状态监控方法。

66、通过上述技术方案，首先，在滑块与板材接触的瞬间，同步采集设备整体及局部关键部位的响应数据，实现对瞬态冲击下各气动单元运行状态的精细化表现。依据成形工艺选取对称参考单元组，对局部结构区域进行对称性对比分析，放大识别运行差异，提升局部异常定位精度。对各气动单元独立采集数据并开展多源交叉校验，通过响应一致性分析消除单点误差，提高监测可靠性与空间覆盖完整性。建立气热映射模型，将局部压力载荷变化转换为温度响应，构建非接触状态监测通道，增强机理可解释性。基于该模型优化测温节点布设，使测温位置匹配热敏感及受力关键区域，提升瞬态温差信号的灵敏度与信噪比。构建差分电势回路，将不同气动单元的局部温度响应差异转换为电势差信号，抑制共模热干扰与环境温漂，实现微弱热差异的高精度电学表现。在各单元密封性能一致时建立零电势基准，消除安装误差与结构偏置影响，提升监测一致性与可靠性。将实时采集的局部响应数据与零电势基准进行差分对比，量化各气动单元的运行偏离程度，精准检测并定位局部密封劣化、气动失衡及结构异常等状态，输出局部状态监控报告，为分区维护与健康管理提供数据支撑。

67、本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。