[发明专利]用于循环运动式机器部件的状态监测的方法

说明书

公开了一种用于状态监测的方法(1000)，其包括记录(1010)针对循环运动式机器的运动的循环而测量的运动特性值(v₁)；将(1050)值的频率分布(F_v1)中值的出现与基于间隔的相应的限定索引(a,b,c,…)相关联；生成(1060)与值的出现相对应的限定索引的字词串(S)；将所述字词串(S)分段(1070)为字词的子集(s₁,s₂,…,s_i)；将所述字词串中分段字词的出现频率确定(1080)为与第一机器状态(M¹)相关联的第一参考词项频率(TF₁)；对于后续记录的运动特性值的集合，确定(1100)后续词项频率(TF_n)；将后续词项频率(TF_n)与第一参考词项频率进行比较(1110)，以确定与第一机器状态的相关性。

技术领域

本发明涉及一种用于循环运动式机器部件的状态监测的方法，一种相关的计算机程序产品以及一种用于循环运动式机器部件的状态监测的设备，该循环运动式机器部件例如在诸如用于生产密封包装的填充机或相关系统之类的系统中使用的轴承、皮带或马达。

背景技术

对生产线中(例如在填充机和包装机或相关系统中的密封包装的制造中)机器部件的状态监测对于确保一段时间内所需的功能和故障预测是至关重要的。监测机器部件运动中的失真是实现所需功能控制并防止与磨损相关的故障的重要部分。这种维护策略的可能性主要是由于以下事实：一旦例如轴承接近故障时，其振动就改变特性，这可以解释为即将发生故障的警告信号，如果及时检测到该信号，它将为操作员提供一个时间表(timeframe)以计划维护活动并更换轴承，而不会影响生产时间。对轴承、皮带、马达或其他循环或往复运动式部件中的例如振动的失真分析是工业预测性维护计划的重要部分，使得能够在机器出现故障之前发现并修复磨损和损坏，从而降低了运行和维护成本。对例如轴承的运动特性的经验评估是可能导致严重低估或高估部件的剩余寿命的容易出错的活动。因此，用于状态监测的现有解决方案的问题是缺乏准确性以及其实现方式复杂。现有的解决方案通常还对用于计算的模型做出各种假设。特别地，通常假设在例如轴承元件的相对运动期间没有滑动；轴承上存在局部化的损坏；轴承所附接的马达以恒定速度旋转；在马达运行期间，损坏引起一系列的短期冲击，其在具有一定周期性的振动信号的频谱中生成一连串的尖峰；以及存在一种频带，其中，信噪比使得可检测到一连串的脉冲。如果未验证这些条件，则可能使一连串的峰模糊(smear)，使得其不再是可识别的，或者可能被隐藏在其他类型的噪声中。伺服马达的恒定转速的假设在自动机械领域中是严重的限制，在自动机械领域中，通常将许多伺服马达用作电凸轮并以可变速度运行，以便获得致动元件的可变速度曲线。采用多种方法来适应可变速度，但是这种解决方案实施起来也可能很复杂，并且还与其他限制和不期望有的假设相关联。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。特别地，一个目的是提供对循环运动式机器部件的改进的状态监测，并且特别地，提供一种不太复杂的故障预测的方法以及用于可靠且及时地检测异常行为或即将发生的故障的方法，以便为操作员提供时间表以计划维护活动并更换相关部件而不影响生产。

在本发明的第一方面中，这通过一种用于循环运动式机器部件的状态监测的方法来实现，其中，所述机器部件的运动循环生成可测量的运动特性。所述方法包括：记录针对所述循环所测量的所述运动特性的值；生成所记录的值的频率分布；为所述频率分布中的值的出现(occurrence)限定间隔；将所述间隔与限定索引相关联；将所述频率分布中的值的出现与基于所述间隔的相应的限定索引相关联；生成与所述频率分布中的值的出现相对应的所述限定索引的字词串；将所述字词串分段为所述限定索引的分段字词的子集；将所述字词串中分段字词的出现频率确定为第一参考词项频率；将所述第一参考词项频率与第一机器部件状态相关联；对于后续记录的运动特性值的集合，确定对应的后续词项频率；以及将所述后续词项频率与所述第一参考词项频率进行比较以确定与所述第一机器部件状态的相关性。