一种自动上料翻转异常检测方法及系统与流程

本发明涉及机器学习，尤其涉及一种自动上料翻转异常检测方法及系统。

背景技术：

1、机器学习技术领域涉及利用训练样本、特征数据、检测标签和模型参数建立计算模型并执行推理输出的计算机处理方式。其中，自动上料翻转异常检测是指在上料机构、翻转机构、传感器、图像采集设备和处理器之间建立数据采集链路，传感器或图像采集设备获取物料位置、姿态和翻转状态数据，处理器读取样本数据并输入学习模型，根据模型参数输出对应的异常检测结果。

2、现有上料翻转检测多依赖单一到位信号或末端位置判断，实际运作中只关注物料是否触发到位以及翻转终点是否满足预期，难以连续反映翻转机构角度推进、夹持压力保持、物料边缘位移、姿态方向变化之间的协同关系，当启动滞后，翻转不足或夹持滑移发生在过程相位内时，异常常被延后发现，易造成物料姿态偏差累积，设备节拍受扰，后续工位接料稳定性下降，并增加停机排查负担。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自动上料翻转异常检测方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种自动上料翻转异常检测方法，包括以下步骤：

3、获取正常上料翻转动作的物料到位触发时刻，并按照采集时刻记录正常上料翻转动作对应的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值；

4、针对正常上料翻转动作，计算翻转机构角度数值相对初始角度的角度推进量，并根据角度推进量划分翻转相位，确定各翻转相位对应的角度推进范围、夹持压力保持范围、边缘位移允许范围和姿态推进范围；

5、获取待检测上料翻转动作的物料到位触发时刻，按采集时刻生成动作状态序列，记录待检测上料翻转动作对应的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值，计算待检测上料翻转动作每一采集时刻对应的角度推进量、夹持压力数值、边缘位移量和姿态推进量，并根据角度推进量确定当前翻转相位；

6、将待检测上料翻转动作当前翻转相位对应的所述角度推进量、夹持压力数值、边缘位移量和姿态推进量，分别与正常上料翻转动作对应相位的角度推进量范围、夹持压力保持范围、边缘位移允许范围和姿态推进量范围进行比较，确定翻转启动异常、翻转不足异常或夹持滑移异常，并输出异常检测结果。

7、作为本发明的进一步方案，所述物料到位触发时刻的确定过程具体包括：

8、获取相邻采集时刻的物料到位传感信号，当物料到位传感信号由无效状态切换为有效状态且有效状态的连续保持时长达到设定触发保持时长时，将状态切换对应的采集时刻确定为候选到位时刻；比较所述候选到位时刻前后的物料边缘位置数值，当物料边缘位置数值的变化幅度处于预设到位稳定幅度范围内时，将所述候选到位时刻确定为所述物料到位触发时刻。

9、作为本发明的进一步方案，从翻转机构编码器获取所述翻转机构角度数值；从夹持执行端压力传感器获取所述夹持压力数值；从物料边缘检测传感器获取所述物料边缘位置数值；从姿态方向检测传感器获取所述物料姿态方向数值。

10、作为本发明的进一步方案，所述角度推进范围、所述夹持压力保持范围、所述边缘位移允许范围和所述姿态推进范围的确定过程包括：

11、获取正常上料翻转动作所述物料到位触发时刻对应的翻转机构角度数值并确定为初始角度，将各采集时刻的翻转机构角度数值与所述初始角度进行差值计算，得到角度推进量；依据所述角度推进量的连续变化区间划分翻转相位；并统计翻转相位内的对应的所述角度推进范围、所述夹持压力保持范围、所述边缘位移允许范围和所述姿态推进范围。

12、作为本发明的进一步方案，统计各相位内的所述角度推进量变化范围，确定为所述角度推进范围；获取各相位内各采集时刻的夹持压力数值，记录最大压力数值和最小压力数值，生成所述夹持压力保持范围；

13、获取所述物料到位触发时刻对应的物料边缘位置数值和物料姿态方向数值，将各采集时刻的物料边缘位置数值相对所述物料到位触发时刻对应的物料边缘位置数值进行位移计算，得到边缘位移量；将各采集时刻的物料姿态方向数值相对所述物料到位触发时刻对应的物料姿态方向数值进行方向推进计算，得到姿态推进量，并统计各相位内的所述边缘位移量和所述姿态推进量的上限边界和下限边界，生成所述边缘位移允许范围和所述姿态推进范围。

14、作为本发明的进一步方案，所述动作状态序列的生成过程具体包括：

15、获取待检测上料翻转动作在同一采集周期内的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值，并将同一采集周期内的各数值与采集时刻建立关联；

16、当同一采集时刻内的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值均处于对应采集量程范围内时，将对应采集时刻确定为有效采集时刻，并按照有效采集时刻的先后顺序进行记录，生成所述动作状态序列。

17、作为本发明的进一步方案，确定所述当前翻转相位的过程具体包括：

18、获取相邻采集时刻的所述角度推进量，当相邻采集时刻对应的候选翻转相位发生切换且切换后的候选翻转相位连续保持时长达到预设相位确认时长时，将切换后的候选翻转相位确定为当前翻转相位；

19、当相邻采集时刻对应的候选翻转相位发生往返切换且往返切换持续时长未达到所述预设相位确认时长时，保持切换前的候选翻转相位作为所述当前翻转相位。

20、作为本发明的进一步方案，输出所述异常检测结果的步骤包括：

21、获取待检测上料翻转动作当前翻转相位对应的将在同一采集时刻的角度推进量、夹持压力数值、边缘位移量和姿态推进量分别与正常上料翻转动作对应相位的角度推进量范围、夹持压力保持范围、边缘位移允许范围和姿态推进量范围进行比较，生成角度偏离记录、压力偏离记录、边缘偏离记录和姿态偏离记录；

22、依据所述角度偏离记录、所述压力偏离记录、所述边缘偏离记录和所述姿态偏离记录之间的组合关系确定异常类型，并将异常类型、当前翻转相位和采集时刻进行关联记录，输出所述异常检测结果。

23、作为本发明的进一步方案，依据所述角度偏离记录、所述压力偏离记录、所述边缘偏离记录和所述姿态偏离记录之间的组合关系确定异常类型的过程具体包括：

24、若当前翻转相位处于起始相位且所述角度偏离记录显示角度推进量低于对应相位的所述角度推进量范围的下限，并且夹持压力数值处于对应相位的所述夹持压力保持范围内时，确定为翻转启动异常；

25、若当前翻转相位处于到位保持相位且所述角度偏离记录显示角度推进量低于对应相位的角度推进量范围下限，并且姿态推进量低于对应相位的所述姿态推进量范围下限时，确定为翻转不足异常；

26、若夹持压力数值处于对应相位的所述夹持压力保持范围内，而边缘位移量超出对应相位的所述边缘位移允许范围时，确定为夹持滑移异常。

27、一种自动上料翻转异常检测系统，包括：

28、数据采集模块，用于获取正常上料翻转动作的物料到位触发时刻，并按照采集时刻记录正常上料翻转动作对应的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值；

29、相位基准模块，与数据采集模块连接，用于针对正常上料翻转动作，计算翻转机构角度数值相对初始角度的角度推进量，并根据角度推进量划分翻转相位，确定各翻转相位对应的角度推进范围、夹持压力保持范围、边缘位移允许范围和姿态推进范围；

30、待检序列生成模块，与相位基准模块连接，用于获取待检测上料翻转动作的物料到位触发时刻，按采集时刻生成动作状态序列，记录待检测上料翻转动作对应的翻转机构角度数值、夹持压力数值、物料边缘位置数值和物料姿态方向数值，计算待检测上料翻转动作每一采集时刻对应的角度推进量、夹持压力数值、边缘位移量和姿态推进量，并根据角度推进量确定当前翻转相位；

31、异常判定模块，与待检序列生成模块连接，用于将待检测上料翻转动作当前翻转相位对应的所述角度推进量、夹持压力数值、边缘位移量和姿态推进量，分别与正常上料翻转动作对应相位的角度推进量范围、夹持压力保持范围、边缘位移允许范围和姿态推进量范围进行比较，确定翻转启动异常、翻转不足异常或夹持滑移异常，并输出异常检测结果。

32、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

33、本发明中，以物料到位触发时刻建立正常动作基准，按采集时刻记录翻转角度、夹持压力、边缘位置和姿态方向，并将角度推进量转化为翻转相位依据，使检测过程随机构运动进程同步展开，各相位内角度推进范围，压力保持范围，边缘位移允许范围和姿态推进范围共同构成可比对边界，待检测动作进入对应相位后同步核验多维状态偏离、启动异常、翻转不足和夹持滑移可在过程变化中被区分输出，减少单点判断带来误判与滞后，提升上料翻转过程异常识别的连续性和稳定性。