專利名稱：一種針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非織造機(jī)械設(shè)備和監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體為一種基于工況特征參量或多種狀態(tài)信號(hào)的開放式針刺機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
針刺法是一種典型的非織造布機(jī)械加固方法，在世界上所有的干法非織造布中， 針刺非織造布占40%以上，針刺法是干法非織造布中最重要的一種加工方法。針刺法離不開針刺機(jī)。針刺機(jī)的核心是針刺機(jī)構(gòu)。目前大部分針刺機(jī)構(gòu)為單軸驅(qū)動(dòng)的偏心機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的工作原理是利用主軸帶動(dòng)偏心輪和平衡輪旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)針梁和針板作上下重復(fù)運(yùn)動(dòng)，使針板上的刺針?lè)磸?fù)穿刺原料。由于裝有偏心輪機(jī)構(gòu)，為了平衡其產(chǎn)生的徑向不平衡力，須在主軸上加裝一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，以平衡偏心機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的不平衡力。平衡機(jī)構(gòu)與偏心機(jī)構(gòu)的尺寸和重量完全一樣，但安裝方向相差180度。同時(shí)還要在平衡機(jī)構(gòu)上加一個(gè)配重塊，以對(duì)平衡力進(jìn)行微調(diào)，保證機(jī)器盡量平穩(wěn)工作，不產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)。影響針刺機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素有很多，包括偏心輪、主軸、平衡塊以及針梁針板等。 任何一個(gè)零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)異?；虺霈F(xiàn)早期故障雖然可能對(duì)于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)沒(méi)有顯著影響，但如果不能及時(shí)進(jìn)行處理，將來(lái)一定會(huì)對(duì)針刺產(chǎn)品的質(zhì)量造成巨大的影響。而如果要及時(shí)目處理，就要及時(shí)的診斷和預(yù)測(cè)。遺憾的是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于針刺機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控方式仍然停留在傳統(tǒng)眼看手摸的經(jīng)驗(yàn)方式上。在申請(qǐng)人檢索的范圍內(nèi)，目前有關(guān)針刺機(jī)的專利主要集中在改善針刺機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免其在生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題和提高針頻方面，有關(guān)對(duì)針刺機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方面的文獻(xiàn)還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種針刺機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于針刺機(jī)工況特征參量或多種狀態(tài)信號(hào)，采用模塊化方式構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)針刺機(jī)狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、優(yōu)化以及診斷，具有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種針刺機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)系統(tǒng)總線連接的中央控制模塊、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)程序模塊；其中，中央控制模塊包括高性能微處理器和其外圍電路模塊；所述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括通過(guò)狀態(tài)局部總線相互連接的信號(hào)采集單元、尖峰信號(hào)緩沖單元，微弱信號(hào)特征提取單元、電流監(jiān)測(cè)單元、電壓監(jiān)測(cè)單元和特征信號(hào)分析單元； 所述尖峰信號(hào)緩沖單元由光電耦合器與電壓頻率轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，并經(jīng)系統(tǒng)總線連接到中央控制模塊；所述信號(hào)采集單元與測(cè)量系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)的信號(hào)傳感器陣列相連接，信號(hào)采集單元配置有1至64通道；所述的特征信號(hào)分析單元以高速DSP處理器為核心，配置有FLASH 存儲(chǔ)器、大容量SDRAM存儲(chǔ)器和專用芯片，專用芯片內(nèi)固化有經(jīng)典信號(hào)分析手段；
所述現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊包括通過(guò)工況局部總線相連接的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元、加工工況知識(shí)庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元和監(jiān)測(cè)信息存儲(chǔ)單元；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元和現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元還與高速CXD攝像頭相連接；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元分別經(jīng)與系統(tǒng)總線連接的通訊模塊連接至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端和企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端；所述的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元內(nèi)固化有現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)控制軟件；所述通訊模塊與中央控制模塊共用一個(gè)高性能微處理器，包括工業(yè)用接口芯片及接口、USB2.0接口芯片及接口和以太網(wǎng)接口芯片及接口 ；所述驅(qū)動(dòng)程序模塊與中央控制模塊共用一個(gè)高性能微處理器，包括所述硬件的驅(qū)動(dòng)程序。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針刺機(jī)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有益效果是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于針刺機(jī)工況特征參量或多種狀態(tài)信號(hào)，能夠充分利用高速發(fā)展的軟硬件技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅為遠(yuǎn)程監(jiān)控終端提供不同加工工況下的針刺機(jī)在線或離線狀態(tài)信息，同時(shí)還可以對(duì)非織造布表面質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，豐富了遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)源依據(jù)，一體化實(shí)現(xiàn)了對(duì)針刺機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工況物理狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)了系統(tǒng)集成度與功能擴(kuò)展，并使系統(tǒng)具有了一定的智能性。


圖1是本發(fā)明針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的整體組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊3的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的處理流程圖。圖5是本發(fā)明針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)另一種實(shí)施例的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明設(shè)計(jì)的針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1-5)，包括硬件和軟件，其特征在于該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件包括通過(guò)系統(tǒng)總線10連接的中央控制模塊1、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2、現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊3、通訊模塊4和驅(qū)動(dòng)程序模塊5，其中，中央控制模塊1 包括高性能微處理器11和其外圍電路模塊12(參見(jiàn)圖1)；中央控制模塊1主要完成系統(tǒng)自檢與初始化、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、多任務(wù)規(guī)劃、人機(jī)交互、程序運(yùn)行報(bào)警、用戶自定義功能擴(kuò)展和系統(tǒng)幫助等任務(wù)。所述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2(參見(jiàn)圖2、包括信號(hào)采集單元21、尖峰信號(hào)緩沖單元 22，微弱信號(hào)特征提取單元23、電流監(jiān)測(cè)單元24、電壓監(jiān)測(cè)單元25和特征信號(hào)分析單元26， 現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2內(nèi)部通過(guò)狀態(tài)局部總線27相互連接；所述尖峰信號(hào)緩沖單元22由光電耦合器221與電壓頻率轉(zhuǎn)換裝置222構(gòu)成，并經(jīng)系統(tǒng)總線10連接到中央控制模塊1 ；所述信號(hào)采集單元21與測(cè)量系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)的信號(hào)傳感器陣列7相連接，信號(hào)采集單元21配置有1至64通道，配以信號(hào)傳感器陣列7可完成針刺機(jī)振動(dòng)、針刺力、溫度等加工狀態(tài)信號(hào)的連續(xù)采集；所述的特征信號(hào)分析單元26以高速DSP處理器261為核心，配置有分別雙向連接的FLASH存儲(chǔ)器沈2、大容量SDRAM存儲(chǔ)器263和專用芯片沈4，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器262和大容量SDRAM存儲(chǔ)器263用以維持單元內(nèi)程序運(yùn)行所需內(nèi)存空間，并可作為各通道采集數(shù)據(jù)的緩存區(qū)，專用芯片264內(nèi)固化有經(jīng)典信號(hào)分析手段，完成信號(hào)常規(guī)特征量提取，并通過(guò) FLASH存儲(chǔ)器262所存儲(chǔ)的信號(hào)分析方法完成信號(hào)狀態(tài)識(shí)別計(jì)算，所得結(jié)果通過(guò)系統(tǒng)總線 10送至中央控制模塊1;現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2包括的信號(hào)采集單元21、尖峰信號(hào)緩沖單元22，微弱信號(hào)特征提取單元23、電流監(jiān)測(cè)單元24、電壓監(jiān)測(cè)單元25和特征信號(hào)分析單元沈各單元之間并行實(shí)施各自監(jiān)測(cè)任務(wù)。電流監(jiān)測(cè)單元24、電壓監(jiān)測(cè)單元25依靠其高速運(yùn)行于系統(tǒng)后臺(tái)的端口監(jiān)測(cè)程序經(jīng)系統(tǒng)總線循環(huán)檢測(cè)各電氣端口狀態(tài)，確定特定工況條件下的系統(tǒng)內(nèi)部接口電氣狀態(tài)、通訊連接狀態(tài)、繼電器驅(qū)動(dòng)狀態(tài)以及其它外設(shè)狀態(tài)等離散形式的物理狀態(tài)信號(hào)。 若監(jiān)測(cè)到某一端口狀態(tài)發(fā)生異常，首先將異常信號(hào)轉(zhuǎn)換為安全信號(hào)，然后觸發(fā)系統(tǒng)的消息響應(yīng)機(jī)制并查詢加工工況知識(shí)庫(kù)中在特定存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)各種工況條件下的優(yōu)先級(jí)信號(hào)，包括工況索引、信息索引、信息含義等在內(nèi)的相關(guān)狀態(tài)信息，經(jīng)系統(tǒng)總線向中央控制模塊提交報(bào)警、危險(xiǎn)、急停三級(jí)處理措施并記錄在系統(tǒng)優(yōu)先處理日志中。對(duì)于平穩(wěn)信號(hào)，由信號(hào)傳感器陣列7連續(xù)不斷的監(jiān)測(cè)相應(yīng)的針刺機(jī)振動(dòng)、針刺力、溫度等加工狀態(tài)信號(hào)，由信號(hào)采集單元21微弱信號(hào)特征提取單元23、特征信號(hào)分析單元沈獨(dú)立完成對(duì)這些加工狀態(tài)信號(hào)的連續(xù)采集與特征提取與分析，并通過(guò)調(diào)用特征信號(hào)分析單元沈內(nèi)部存儲(chǔ)有信號(hào)分析方法的 FLASH存儲(chǔ)器262完成信號(hào)狀態(tài)識(shí)別計(jì)算，同時(shí)向中央控制模塊1報(bào)告結(jié)果數(shù)據(jù)。對(duì)于尖峰信號(hào)，由尖峰信號(hào)緩沖單元22跟蹤監(jiān)測(cè)各端口狀態(tài)。若出現(xiàn)無(wú)法預(yù)警的超過(guò)1800V的尖峰信號(hào)，首先進(jìn)行極限報(bào)警，然后包括信號(hào)來(lái)源，發(fā)生時(shí)間在內(nèi)的尖峰信號(hào)處理結(jié)果經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部總線通知中央控制模塊，并被記錄在尖峰信號(hào)日志。現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊3 (參見(jiàn)圖3、1)包括通過(guò)工況局部總線36相連接的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元31、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元32、加工工況知識(shí)庫(kù)33、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34和監(jiān)測(cè)信息存儲(chǔ)單元35 ；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元31和現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元32還與高速CXD攝像頭 6相連接；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元31、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元32、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34分別經(jīng)與系統(tǒng)總線10連接的通訊模塊4連接至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8和企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9 ； 所述的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34內(nèi)固化有現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)控制軟件。所述的通訊模塊4與中央控制模塊1共用的一個(gè)高性能微處理器11、包括工業(yè)用 RS485接口芯片及接口、USB2. 0接口芯片及接口和以太網(wǎng)接口芯片及接口。實(shí)施例的工業(yè)用接口芯片及接口為工業(yè)用RS485接口芯片及接口。這些器件是現(xiàn)有技術(shù)的商品。所述的驅(qū)動(dòng)程序模塊5與中央控制模塊1共用的一個(gè)高性能微處理器11，包括所述硬件的驅(qū)動(dòng)程序。所述的硬件都需要驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序安裝在驅(qū)動(dòng)程序模塊5中。本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)控制軟件的控制流程如下由信號(hào)采集單元21現(xiàn)場(chǎng)采集現(xiàn)場(chǎng)工況信息、現(xiàn)場(chǎng)非織造布信息、現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)景信息和測(cè)量系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)與電氣信號(hào)，并根據(jù)加工工況知識(shí)庫(kù)33與特征信號(hào)分析單元沈結(jié)果判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)若狀態(tài)正常，由本機(jī)決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若狀態(tài)不正常，啟用企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息通過(guò)企業(yè)網(wǎng)上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8，判斷結(jié)果信息返回本機(jī)，同時(shí)將判斷結(jié)果信息進(jìn)行本機(jī)存儲(chǔ)；并判斷企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8能否對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷若能正確判斷，則以企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8的判斷結(jié)果為最終結(jié)果進(jìn)行決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若不能正確判斷，則啟用企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息通過(guò)hternet 網(wǎng)上傳至企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9，判斷結(jié)果信息返回本機(jī)，同時(shí)將判斷結(jié)果信息進(jìn)行本機(jī)存儲(chǔ)；并判斷企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9能否對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷若能，則以企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9的判斷結(jié)果為最終結(jié)果進(jìn)行決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若否，則將現(xiàn)場(chǎng)工況信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及存儲(chǔ)。本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，相互協(xié)作的各功能模塊間又保持相對(duì)獨(dú)立性，以適應(yīng)用戶特殊定制需求，便于升級(jí)擴(kuò)展與功能裁減。系統(tǒng)功能單元級(jí)底層硬件間通過(guò) PC104plus總線形式進(jìn)行通訊。其中，中央控制模塊1以高性能微處理器為核心，主要完成系統(tǒng)自檢與初始化、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、多任務(wù)規(guī)劃、人機(jī)交互、程序運(yùn)行報(bào)警、用戶自定義功能擴(kuò)展、系統(tǒng)幫助等任務(wù)，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展接口及API函數(shù)庫(kù)，提供動(dòng)態(tài)分層鏈?zhǔn)饺蝿?wù)管理結(jié)構(gòu)，支持系統(tǒng)的靈活配置需求。本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)為對(duì)象，綜合運(yùn)用測(cè)控、網(wǎng)絡(luò)以及人工智能技術(shù)，以高性能微處理器與DSP核心，構(gòu)建基于工況特征參量的開放式針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)針刺加工控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化以及遠(yuǎn)程診斷的協(xié)調(diào)并行運(yùn)行。本發(fā)明的特色主要是一種融合多種類狀態(tài)信號(hào)、多對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)化綜合監(jiān)控診斷體系的開放式針刺狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；谒鲇布到y(tǒng)，本發(fā)明可采用以下兩種實(shí)施方式實(shí)施例1基于多種狀態(tài)信號(hào)的針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針刺機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息由現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2進(jìn)行處理。在該模塊中，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息又進(jìn)一步分為系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)以及尖峰信號(hào)兩種類型分別處理。系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)又進(jìn)一步分為特定工況條件下的系統(tǒng)內(nèi)部接口電氣狀態(tài)、通訊連接狀態(tài)、繼電器驅(qū)動(dòng)狀態(tài)以及其它外設(shè)狀態(tài)等離散形式的物理狀態(tài)信號(hào)與針刺機(jī)及針刺加工過(guò)程狀態(tài)變量的平穩(wěn)信號(hào)。電氣信號(hào)中的電流信號(hào)及電壓信號(hào)分別對(duì)應(yīng)由電流監(jiān)測(cè)單元M和電壓監(jiān)測(cè)模塊25進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行快速響應(yīng)。針刺機(jī)工況狀態(tài)信息包括特定工況條件下的系統(tǒng)內(nèi)部接口電氣狀態(tài)、通訊連接狀態(tài)、繼電器驅(qū)動(dòng)狀態(tài)以及其它外設(shè)狀態(tài)等離散形式的物理狀態(tài)信號(hào)與非織造布加工直接相關(guān)，是保證針刺機(jī)能夠正常生產(chǎn)的最初始信息，屬于優(yōu)先處理的狀態(tài)信息，分別由運(yùn)行于系統(tǒng)后臺(tái)的端口監(jiān)測(cè)程序循環(huán)檢測(cè)各電氣端口狀態(tài)，對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)結(jié)果送入中央控制模塊1，通過(guò)查詢加工工況知識(shí)庫(kù)(簡(jiǎn)稱知識(shí)庫(kù))33中在特定存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)各種工況條件下的優(yōu)先級(jí)信號(hào)，包括工況索引、信息索引、信息含義等在內(nèi)的相關(guān)狀態(tài)信息來(lái)確定系統(tǒng)狀態(tài)。該類信號(hào)發(fā)生時(shí)，首先由電流、電壓監(jiān)測(cè)單元對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)異常信號(hào)為安全信號(hào)，并觸發(fā)系統(tǒng)的信息響應(yīng)，然后由電流監(jiān)測(cè)單元24、電壓監(jiān)測(cè)單元25根據(jù)異常情況以工況索引查詢知識(shí)庫(kù)33，通過(guò)狀態(tài)局部總線27與系統(tǒng)總線10連接傳輸數(shù)據(jù)并向中央控制模塊1提交報(bào)警、危險(xiǎn)、急停三級(jí)處理措施，并記錄在系統(tǒng)優(yōu)先處理日志中。由傳感器陣列7測(cè)量來(lái)針刺機(jī)及針刺加工過(guò)程狀態(tài)變量的平穩(wěn)信號(hào)。通常穩(wěn)定加工情況下，這類信號(hào)不會(huì)有長(zhǎng)時(shí)間超越各自門限值的波動(dòng)。以高速DSP處理器為核心配以大容量SDRAM263、FLASH存儲(chǔ)器262和專用芯片264構(gòu)建特征信號(hào)分析單元26。大容量SDRAM263用以維持特征信號(hào)分析單元沈內(nèi)程序運(yùn)行所需內(nèi)存空間，并可作為各通道采集數(shù)據(jù)的緩存區(qū)。FLASH存儲(chǔ)器262存儲(chǔ)可多次下載的知識(shí)庫(kù)，信號(hào)采集單元21按需要可配置為1至64通道，配以前端傳感器陣列7可完成針刺機(jī)振動(dòng)、針刺力、溫度等針刺加工狀態(tài)信號(hào)的連續(xù)采集。特征信號(hào)分析單元26通過(guò)固化有經(jīng)典信號(hào)分析手段的專用芯片264 完成信號(hào)常規(guī)特征量提取。特征信號(hào)分析單元26通過(guò)FLASH存儲(chǔ)器262所存儲(chǔ)專家知識(shí)庫(kù)完成信號(hào)狀態(tài)識(shí)別計(jì)算。特征信號(hào)分析單元26通過(guò)狀態(tài)局部總線27與系統(tǒng)總線10連接向中央控制模塊1報(bào)告結(jié)果數(shù)據(jù)，包括原始采樣數(shù)據(jù)、信號(hào)特征量、信號(hào)所代表的物理量狀態(tài)。對(duì)于在加工中無(wú)法預(yù)知何時(shí)發(fā)生而又對(duì)系統(tǒng)或針刺設(shè)備造成重大影響的尖峰信號(hào)，如電網(wǎng)電壓突變、不規(guī)范作業(yè)或針刺機(jī)斷針、斜針等而造成的刺針與針板之間的干涉碰撞等，雖然發(fā)生幾率較小，但在發(fā)生時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行響應(yīng)，也會(huì)造成對(duì)針刺設(shè)備或系統(tǒng)的傷害。尖峰信號(hào)緩沖單元22負(fù)責(zé)該類信號(hào)的緩沖處理。通過(guò)光電耦合器221與電壓頻率轉(zhuǎn)換裝置222相結(jié)合構(gòu)建成的尖峰信號(hào)緩沖單元22，實(shí)現(xiàn)對(duì)尖峰信號(hào)最大限度的跟蹤與緩沖，當(dāng)超過(guò)3000V(或1800V)的光電耦合器的極限電壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)極限預(yù)警。此時(shí)尖峰信號(hào)處理結(jié)果通過(guò)狀態(tài)局部總線27與系統(tǒng)總線10連接通知中央控制模塊1，包括信號(hào)來(lái)源，發(fā)生時(shí)間，已采取的處理措施在內(nèi)的尖峰信號(hào)屬性被記錄在尖峰信號(hào)日志。實(shí)施例2基于工況特征參量的多對(duì)象綜合針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工況特征參量分為運(yùn)行狀態(tài)信息以及被加工非織造布基本特征信息?？紤]到不同非織造布表面有較大特性差異，因此必須要在工況特征參量中體現(xiàn)非織造布基本特征信肩、ο通訊模塊4通過(guò)以太網(wǎng)接口建立與企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8、企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9 的網(wǎng)絡(luò)通訊連接。企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8、企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9則將網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)對(duì)象確認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)工況信息、現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)景信息、現(xiàn)場(chǎng)非織造布信息、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或處理結(jié)果4種信息。現(xiàn)場(chǎng)工況信息利用電流監(jiān)測(cè)單元M與電壓監(jiān)測(cè)單元25監(jiān)測(cè)電壓電流的變化量來(lái)完成，其結(jié)果由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34的判斷后通過(guò)工況局部總線36連接至系統(tǒng)總線10將數(shù)據(jù)由通訊模塊4上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8或企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9， 并作為遠(yuǎn)程專家對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)正常與否的判斷依據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元31利用高速CXD攝像頭6拍攝現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行場(chǎng)景，其結(jié)果由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34的判斷后通過(guò)工況局部總線36連接至系統(tǒng)總線10將數(shù)據(jù)由通訊模塊4上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8或企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9，并作為遠(yuǎn)程專家對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)正常與否的判斷依據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元32利用高速CXD攝像頭6按照一定的時(shí)間間隔，不斷獲取針刺固網(wǎng)設(shè)備加工過(guò)程中非織造布表面圖像信息，其結(jié)果由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34的判斷后通過(guò)工況局部總線36連接至系統(tǒng)總線10將數(shù)據(jù)由通訊模塊4上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8或企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9，并作為遠(yuǎn)程專家對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)正常與否的判斷依據(jù)。監(jiān)測(cè)信息存儲(chǔ)單元35保存現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或處理結(jié)果，其信息由數(shù)據(jù)緩沖區(qū)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34的判斷后通過(guò)工況局部總線36連接至系統(tǒng)總線10 將數(shù)據(jù)由通訊模塊4上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8或企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9，并作為遠(yuǎn)程專家對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)正常與否的判斷依據(jù)。在和企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8或企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端9進(jìn)行通信時(shí)，通訊模塊4首先檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接是否存在，若存在則發(fā)出登陸請(qǐng)求進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控或發(fā)送工況信息。企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8響應(yīng)遠(yuǎn)程登陸請(qǐng)求，并判斷登陸請(qǐng)求。啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2、現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊3中各個(gè)單元依次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況信息、現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)景信息、現(xiàn)場(chǎng)非織造布信息、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或處理結(jié)果進(jìn)行收集，并將結(jié)果送入特征信號(hào)分析單元沈與加工工況知識(shí)庫(kù)33進(jìn)行分析，若通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析得出結(jié)果，則由現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34將決策直接反饋現(xiàn)場(chǎng)控制，若不能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析得出結(jié)果，則按照現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元34協(xié)調(diào)策略分別將結(jié)果發(fā)送至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8，完成最終決策并反饋控制。本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括中央控制模塊1、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊2、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊3、通訊模塊4、驅(qū)動(dòng)程序模塊5幾個(gè)部分。除特征信號(hào)分析單元沈以高速DSP處理器261為核心處理器外，其余部分與中央控制模塊1共享高性能微處理器11。各模塊之間經(jīng)系統(tǒng)總線10連接，實(shí)現(xiàn)功能調(diào)用以及數(shù)據(jù)傳輸。各模塊的協(xié)同運(yùn)行，可構(gòu)建對(duì)針刺機(jī)多種狀態(tài)信號(hào)的開放式針刺機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)基于工況特征參量的多對(duì)象針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠充分利用高速發(fā)展的軟硬件技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅為遠(yuǎn)程監(jiān)控終端提供不同加工工況下在線或離線狀態(tài)信息，同時(shí)還可以對(duì)非織造布表面質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，豐富了遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)源依據(jù)，一體化實(shí)現(xiàn)了對(duì)針刺機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工況物理狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)了系統(tǒng)集成度與功能擴(kuò)展，并使系統(tǒng)具有了一定的智能性。本說(shuō)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)系統(tǒng)總線連接的中央控制模塊、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)程序模塊；其中，中央控制模塊包括高性能微處理器和其外圍電路模塊；所述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括通過(guò)狀態(tài)局部總線相互連接的信號(hào)采集單元、尖峰信號(hào)緩沖單元，微弱信號(hào)特征提取單元、電流監(jiān)測(cè)單元、電壓監(jiān)測(cè)單元和特征信號(hào)分析單元；所述尖峰信號(hào)緩沖單元由光電耦合器與電壓頻率轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，并經(jīng)系統(tǒng)總線連接到中央控制模塊；所述信號(hào)采集單元與測(cè)量系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)的信號(hào)傳感器陣列相連接，信號(hào)采集單元配置有1至64通道；所述的特征信號(hào)分析單元以高速DSP處理器為核心，配置有FLASH存儲(chǔ)器、大容量SDRAM存儲(chǔ)器和專用芯片，專用芯片內(nèi)固化有經(jīng)典信號(hào)分析手段；所述現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊包括通過(guò)工況局部總線相連接的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元、加工工況知識(shí)庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元和監(jiān)測(cè)信息存儲(chǔ)單元；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元和現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元還與高速CXD攝像頭相連接；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元分別經(jīng)與系統(tǒng)總線連接的通訊模塊連接至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端和企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端；所述的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元內(nèi)固化有現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)控制軟件；所述通訊模塊與中央控制模塊共用一個(gè)高性能微處理器，包括工業(yè)用接口芯片及接口、USB2.0接口芯片及接口和以太網(wǎng)接口芯片及接口 ；所述驅(qū)動(dòng)程序模塊與中央控制模塊共用一個(gè)高性能微處理器，包括所述硬件的驅(qū)動(dòng)程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)控制軟件的控制流程如下由信號(hào)采集單元現(xiàn)場(chǎng)采集現(xiàn)場(chǎng)工況信息、現(xiàn)場(chǎng)非織造布信息、現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)景信息和測(cè)量系統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)與電氣信號(hào)，并根據(jù)加工工況知識(shí)庫(kù)與特征信號(hào)分析單元結(jié)果判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)若狀態(tài)正常，由本機(jī)決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若狀態(tài)不正常，啟用企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息通過(guò)企業(yè)網(wǎng)上傳至企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，判斷結(jié)果信息返回本機(jī)，同時(shí)將判斷結(jié)果信息進(jìn)行本機(jī)存儲(chǔ)； 并判斷企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端能否對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷若能正確判斷，則以企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的判斷結(jié)果為最終結(jié)果進(jìn)行決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若不能正確判斷，則啟用企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息通過(guò)hternet網(wǎng)上傳至企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，判斷結(jié)果信息返回本機(jī)，同時(shí)將判斷結(jié)果信息進(jìn)行本機(jī)存儲(chǔ)； 并判斷企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端能否對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷若能，則以企業(yè)間遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的判斷結(jié)果為最終結(jié)果進(jìn)行決策控制，并反饋現(xiàn)場(chǎng)控制；若否，則將現(xiàn)場(chǎng)工況信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及存儲(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種針刺機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括系統(tǒng)總線連接的中央控制模塊、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)程序模塊；中央控制模塊包括高性能微處理器和其外圍電路模塊；現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括狀態(tài)局部總線相連接的信號(hào)采集單元、尖峰信號(hào)緩沖單元，微弱信號(hào)特征提取單元、電流監(jiān)測(cè)單元、電壓監(jiān)測(cè)單元和特征信號(hào)分析單元；現(xiàn)場(chǎng)工況監(jiān)測(cè)模塊包括工況局部總線相連接的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)單元、現(xiàn)場(chǎng)非織造布監(jiān)測(cè)單元、加工工況知識(shí)庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)協(xié)調(diào)單元和監(jiān)測(cè)信息存儲(chǔ)單元；所述場(chǎng)景和非織造布監(jiān)測(cè)單元還與高速CCD攝像頭連接；通訊模塊和驅(qū)動(dòng)程序模塊均與中央控制模塊共用一個(gè)高性能微處理器。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102289224SQ20111016885
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者張麗, 鄧輝 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)