[发明专利]基于振动信号的3D打印机监测与诊断知识库装置、系统

说明书

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种基于振动信号的3D打印机监测与诊断知识库装置、系统，旨在为了解决在3D打印设备异常工作状态早期无法识别异常状态，从而导致严重故障对设备造成不可修复的损害的问题。本发明包括通过振动传感器采集3D打印设备运行时预设部件的振动信号；将所采集到的各预设部件振动信号由模拟信号转换为数字信号并提取时频信息数据；基于时频信息数据，通过比对分析模型获取预设部件的工作状态类型；存储3D打印设备新增样本和初始样本。本发明在异常工作状态早期进行状态识别和打印设备停机保护，避免了严重故障对设备造成不可修复的损害；并在故障发生时及时判别故障类别和故障发生位置。

本发明专利申请为2019年07月11日提交中国专利局、申请号为201910626520.6、发明名称为“3D打印设备的在线监测装置、系统”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种基于振动信号的3D打印机监测与诊断知识库装置、系统。

背景技术

3D打印技术又被称作增材制造或快速成型技术，作为第三次工业革命的代表性技术之一，其以数字三维模型为基础，通过逐层堆积的方式完成对零件的加工，与传统的切削加工（减材制造）技术有着本质区别。3D打印凭借其独特的增料加工方式被应用于越来越多的行业，目前市面上已有各类型的3D打印设备用于服务各方面的需求。但现有3D打印设备仍在稳定性方面存在问题，易出现包括电机堵转、轴承断裂、传动故障、机器异常抖动在内的一系列失效形式。鉴于3D打印设备较高的成本价值，应避免严重故障对设备造成不可修复的损害。

现有的3D打印设备维护和维修方式有事后维修（BM）和预防维修（PM）两种：事后维修采用仅当设备发生故障或运行状态出现明显异常时进行维护修理的设备维修管理方式，其仅适用于故障后果轻微，且有备件的情况；预防维修是一种定期维修管理方式，其忽略了每一个设备个体的运转工况及性能状态，极易造成过度维修和维修不足的情况。现在市场上没有对3D打印设备早期异常工作状态进行识别的装置，也没有判别3D打印设备故障类别和故障发生位置的装置。

因此现有3D打印设备缺乏在线监测与故障诊断装置，以解决在3D打印设备异常工作状态的早期无法识别异常状态和打印设备停机保护，从而导致严重故障对设备造成不可修复的损害的问题；以及也不能在设备故障发生时及时判别故障类别和故障发生位置的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决使用人员在3D打印设备异常工作状态的早期无法识别异常状态，从而导致严重故障对设备造成不可修复的损害的问题，本发明提出了一种基于振动信号的3D打印机监测与诊断知识库装置，该装置包括信号采集模块、信号处理模块、特征提取模块、监测模块、知识库模块；

所述信号采集模块，该模块包括设置于3D打印设备预设部件的振动传感器，用于采集3D打印设备运行时所述预设部件的振动信号；

所述信号处理模块，配置为将所采集到的各所述预设部件的振动信号由模拟信号转换为数字信号；

所述特征提取模块，配置为对各所述预设部件的振动信号的数字信号，分别进行频谱特征的提取，得到各所述预设部件的频谱特征；

所述监测模块，配置为基于各所述预设部件的频谱特征，通过第一比对分析模型，获取每一个所述预设部件的工作状态类型；其中，所述第一比对分析模型包含与所述预设部件一一对应的一个或多个判断模型，所述判断模型用于将预设部件提取的频谱特征分别与预设部件正常运行时的频谱特征进行相关性判断，得到对应部件工作状态类型。

所述知识库模块，配置为存储3D打印设备新增样本和初始样本；所述初始样本为已知各类故障的频谱特征信息和对应故障类别，所述新增样本包括打印设备运行中实时获取的新故障的频谱特征信息及其对应的故障类别。