一种五金冲压成型过程数据分析方法及系统与流程

本发明涉及冲压过程监控，尤其涉及一种五金冲压成型过程数据分析方法及系统。

背景技术：

1、多折弯一次成型五金冲压生产线中，压力机连续运行，每次冲程中产品的若干折弯方向同时或顺序成型。为监控成型质量，产线在各折弯方向的成型部件上部署力传感器以及位移传感器，实时采集各方向的最大压力值以及压力变化曲线，以各方向的最大压力值是否触及预设的上限报警值作为预警依据。

2、中国专利公开号：cn122252482a，公开了一种液冷板冲压生产线的故障预测方法及系统，包括通过多通道传感器网络采集冲压过程数据，计算磨损累积指数进行寿命衰减趋势评估，分级输出维护指令。

3、由此可见，现有技术中还存在以下问题：

4、现有技术中多折弯一次成型冲压场景下，均以单一方向的压力绝对值作为监控依据，未考虑在各方向均未超差时，对方向间比例关系的异常变化进行识别，导致预警滞后的问题；以及现有技术中预警时机依赖固定阈值，未考虑各方向对自身的退化进程差异，导致退化缓慢时提前干预或退化迅速时反应不及的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种五金冲压成型过程数据分析方法及系统，用以克服现有技术中多折弯一次成型冲压场景下，均以单一方向的压力绝对值作为监控依据，未考虑在各方向均未超差时，对方向间比例关系的异常变化进行识别，导致预警滞后的问题；以及现有技术中预警时机依赖固定阈值，未考虑各方向对自身的退化进程差异，导致退化缓慢时提前干预或退化迅速时反应不及的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种五金冲压成型过程数据分析方法，包括：

3、采集每次冲程中各折弯方向的最大压力值，按折弯先后顺序排列为压力序列；

4、基于所述压力序列中相邻两数值之比，构建各相邻方向对的比值变化序列；

5、基于所述比值变化序列以及所述最大压力值执行比例偏离判定，确定处于比例偏离状态的相邻方向对以及起始冲程；

6、基于折弯方向的跨位组合并结合所述压力序列，分别确定跨位比值以及校验值，以基于所述跨位比值与所述校验值的偏差进行跨位一致性校验；

7、响应于跨位一致性校验通过，根据所述起始冲程前后对应的比值变化序列的平均值差异情况，确定所述相邻方向对的偏离幅度以及偏离方向；

8、获取所述相邻方向对的折弯方向在起始冲程后的压力上升速率，根据所述压力上升速率以及所述偏离幅度与历史正常波动幅度，分别确定硬度差异演化速度以及有效偏离深度，以确定剩余可发展冲程数；

9、基于所述剩余可发展冲程数与安全余量冲程数确定实际可用冲程数；

10、基于所述实际可用冲程数以及预警冲程数进行对比，确定当前是否处于经验失效边界，以输出差异化预警信号，其中，预警冲程数包括经验寿命冲程数以及安全缓冲冲程数。

11、进一步地，构建各相邻方向对的比值变化序列的过程包括：

12、获取所述压力序列中任意相邻方向对的最大压力值数据对，以确定相邻方向比值；

13、将同一相邻方向对在连续若干次冲程的所述相邻方向比值按冲程先后顺序排列，构建所述比值变化序列。

14、进一步地，执行比例偏离判定的过程包括：

15、确定所述比值变化序列中各数值相对早期平均水平的偏移方向，以执行比例偏离判定；

16、确定各折弯方向的最大压力值是否触及各自预设的上限报警值，以执行超压判定；

17、若所述比值变化序列满足比例偏离判定，且各折弯方向均不满足超压判定，则判定所述相邻方向对处于所述比例偏离状态。

18、进一步地，确定所述相邻方向对的偏离幅度以及偏离方向的过程包括：

19、将所述比值变化序列中所述起始冲程之前最近若干次冲程的序列段确定为参照序列段，将所述起始冲程之后至当前冲程的序列段确定为偏离序列段；

20、按所述偏离序列段相对所述参照序列段的平均值之差以及偏离指向，分别确定所述偏离幅度以及所述偏离方向。

21、进一步地，所述硬度差异演化速度根据所述相邻方向对中两个折弯方向的压力上升速率之差确定；

22、所述历史正常波动幅度基于所述比值变化序列在所述起始冲程之前的波动范围确定。

23、进一步地，还包括，基于所述比例偏离状态进行硬化速率差异验证，并在验证通过后确定所述偏离幅度以及所述偏离方向，其中，所述硬化速率差异验证为：

24、分别确定所述相邻方向对的两个折弯方向的最大压力值在所述起始冲程之前以及之后的上升程度；

25、响应于所述两个折弯方向在所述起始冲程之后的上升程度均大于在所述起始冲程之前的上升程度，且所述两个折弯方向的上升程度之间的差异超过预设允许差异值，确认所述比例偏离状态通过硬化速率差异验证。

26、进一步地，根据历史数据库中已完结的偏离案例确定安全余量冲程数的过程包括：

27、从历史数据库中筛选偏离方向与所述偏离方向相同的已完结的偏离案例；

28、确定各所述偏离案例中从比例偏离状态起始至对应的折弯方向发生角度超差所经过的冲程数；

29、基于各所述偏离案例中所述冲程数的下限确定所述安全余量冲程数。

30、进一步地，所述实际可用冲程数根据所述剩余可发展冲程数与所述安全余量冲程数中冲程数的较小值确定。

31、进一步地，确定经验寿命冲程数的过程包括：

32、确定各次演进记录中从比例偏离状态起始至失效所经过的冲程数；

33、基于所述冲程数的下限确定所述经验寿命冲程数。

34、为实现上述目的，本发明还提供一种五金冲压成型过程数据分析系统，包括：

35、压力采集模块，其用以采集每次冲程中各折弯方向的最大压力值，按折弯先后顺序排列为压力序列；

36、序列构建模块，其用以基于所述压力序列中相邻两数值之比，构建各相邻方向对的比值变化序列；

37、偏离判定模块，其用以基于所述比值变化序列以及所述最大压力值执行比例偏离判定，确定处于比例偏离状态的相邻方向对以及起始冲程；

38、一致性校验模块，其基于折弯方向的跨位组合并结合所述压力序列，分别确定跨位比值以及校验值，以基于所述跨位比值与所述校验值的偏差进行跨位一致性校验；

39、偏离分析模块，其用以响应于跨位一致性校验通过，根据所述起始冲程前后对应的比值变化序列的平均值差异情况，确定所述相邻方向对的偏离幅度以及偏离方向；

40、冲程推算模块，其用以获取所述相邻方向对的折弯方向在起始冲程后的压力上升速率，根据所述压力上升速率以及所述偏离幅度与历史正常波动幅度，分别确定硬度差异演化速度以及有效偏离深度，以确定剩余可发展冲程数，以及基于所述剩余可发展冲程数与安全余量冲程数确定实际可用冲程数；

41、预警输出模块，其基于所述实际可用冲程数以及预警冲程数进行对比，确定当前是否处于经验失效边界，以输出差异化预警信号，其中，预警冲程数包括经验寿命冲程数以及安全缓冲冲程数。

42、上述系统中各功能模块执行上述方法的对应步骤，其有益效果与上述方法的有益效果相同，此处不再赘述。

43、与现有技术相比，本发明将监控对象由各折弯方向的压力绝对值转换为相邻折弯方向最大压力值的比值，基于比值变化序列执行比例偏离判定，在各折弯方向的最大压力值均低于上限报警值时即可识别方向间比例关系的异常变化；进而根据起始冲程前后的平均值差异确定偏离幅度以及偏离方向，结合硬度差异演化速度确定有效偏离深度以及剩余可发展冲程数，结合历史数据库中的安全余量冲程数以及经验寿命冲程数执行分级预警。本发明实现了预警时机随各方向对自身的退化进程自适应调整的效果，提高了多折弯冲压生产的质量预警效率，降低了产品角度超差造成的废品损失。

44、进一步地，本发明考量现有监控以压力绝对值为依据的盲区。实际情况中，多折弯一次成型的各折弯方向受材料硬化影响，各方向的最大压力值往往同步缓慢爬升，单看任一方向均未触及上限报警值，而方向间变形抗力的比例关系已发生持续性偏移，所述偏移是产品角度超差的早期表现。本发明以相邻两数值之比构建各相邻方向对的比值变化序列，比值将材料批次、料厚波动等共模因素从绝对值中剥离，使方向间相对关系的变化得以独立呈现；进而以有效偏离深度与硬度差异演化速度之比确定剩余可发展冲程数，将抽象的偏移程度换算为可直接调度的剩余冲程数量，实现了在各方向对仍处于可控退化区间内时持续给出差异化预警提前量的效果。

45、进一步地，针对比例偏移可能源于单一方向突变或传感器噪声的问题，本发明提供了可执行的验证路径。实际工况中，传感器瞬时扰动会使比值出现孤立跳变，若据此预警将造成误报。本发明以硬化速率差异验证确认比例偏离状态的物理成因，仅当两个折弯方向在起始冲程之后的上升程度均大于起始冲程之前的上升程度且上升程度差异超过预设允许差异值时才执行后续分析，实现了排除假性偏移、预警基于可靠物理成因的效果。

46、进一步地，针对测量环节异常与材料硬化难以区分的问题，本发明提供了无需工艺标定的校验路径。实际工况中，力传感器的测量异常会使比值出现假性偏移，与材料硬化引起的真实偏移混杂。本发明按压力序列中间隔一个数值的两个数值之比确定跨位比值，按位于两者之间的中间数值分别与两者之比确定对应的两个相邻方向比值，由两个所述相邻方向比值确定校验值，按所述跨位比值与所述校验值之间的偏差执行跨位一致性校验，所述偏差与材料硬化程度无关，测量准确时始终处于一致性容差之内，仅在测量环节异常时超出，据此将测量环节的异常与材料硬化引起的变化相互区分，实现了测量异常自识别的效果。

47、进一步地，本发明注意到不同方向对的退化进程存在差异。实际应用中，同一阈值套用到全部方向对上，对退化缓慢的方向对提前干预，对退化迅速的方向对反应不及。本发明以当前实测推算的剩余可发展冲程数与历史统计的安全余量冲程数共同确定实际可用冲程数，以历史演进记录的经验寿命冲程数作为失效边界校验，实现了物理推算与统计规律相互校验、预警时机随各方向对自身的退化进程自适应调整的效果。

48、进一步地，本发明考量预警后检修效率的问题。实际检修中，多折弯产线的检查项繁多，盲目排查占用停机时长。本发明将偏离方向所指向的折弯方向确定为建议优先检查的折弯方向，随检修预警信号一同输出，实现了缩小排查范围、缩短停机时长的效果。

49、进一步地，针对若干相邻方向对同时处于比例偏离状态时硬化源头难以定位的问题，本发明提供了可执行的定位路径。实际工况中，单一折弯方向的异常硬化会沿折弯先后关系传导至相邻的两个所述相邻方向对，盲目排查占用停机时长。本发明对同时处于所述比例偏离状态的相邻方向对，比较公共折弯方向与另一折弯方向的压力上升速率，将硬化进程更快的公共折弯方向确定为硬化源头方向，随预警信号一同输出，实现了在若干方向对同时偏离时锁定异常来源、缩小排查范围的效果。

50、进一步地，本发明考量换模以及材料批次切换对比值统计的干扰。实际情况中，批次切换会使各折弯方向的最大压力值出现阶跃变化，若阶跃前后的数值混合统计，所述早期平均水平将被阶跃污染，批次切换本身可能被误判为比例偏离状态。本发明以批次切换对应的冲程编号为分段边界对所述比值变化序列执行分段重置，使所述早期平均水平仅反映同一批次内的正常比例水平，实现了排除批次切换干扰、保证比例偏离判定统计口径纯净的效果。

51、进一步地，本发明将预警与检查构成闭环。实际应用中，历史数据库的统计口径随模具更换以及材料供应波动逐渐失真，失真的统计口径会使预警提前量偏离真实退化进程。本发明在检查作业完结后将检查结果回写所述历史数据库，以实际检查结果修正演进记录的失效标记以及统计口径，实现了历史统计口径随产线实际运行情况自增强的效果。