一种机床设备保养提醒方法、装置、设备、介质及产品与流程

本发明属于机床设备自动化，具体涉及一种机床设备保养提醒方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、机床(英文名称：machine tool)设备是指制造机器或机械的加工设备，在国民经济现代化的建设中起着重大作用，使得机床设备的故障诊断及预测性维护显得极为重要。由于加工条件及生产环境的不同，机床设备的状态变化程度也各不相同，使得定期维护/维修的策略既不科学，也不合理。

2、另外，在市面上也缺少面向机床设备进行保养提醒的完善软件,使得大部分提醒方案均靠人为定制规则进行保养,或无保养，直到设备损坏才进行维修保养，从而导致实际的经济损失更大。因此如何提供一种面向所有机床设备具有普遍适用性的机床设备保养提醒方案，以避免错过保养时机，是本领域技术人员亟需研究的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种机床设备保养提醒方法、装置、计算机设备、计算机可读存储产品及计算机程序产品，用以解决现有技术因机床设备保养提醒方案缺失而易导致错过保养时机以及会带来更大经济损失的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种机床设备保养提醒方法，包括：

4、获取在目标机床设备的运行期间由机床设备数控系统采集的内部数据和由机床设备传感系统采集的外部数据；

5、将所述内部数据以及所述外部数据导入基于线性回归算法预训练得到的健康状态评估模型，输出得到包含有n个健康状态评估指标的预测值的待评估样本方案，其中，n表示大于等于3的正整数；

6、根据所述待评估样本方案和m-1个包含有所述n个健康状态评估指标的历史预测值的历史评估样本方案，构建得到包含有n×m个元素的评估矩阵a:

7、

8、式中，m表示大于等于3的正整数，n表示小于等于n的正整数，m表示小于等于m的正整数，anm表示在所述待评估样本方案以及所有所述历史评估样本方案中的第m个方案在所述n个健康状态评估指标中的第n个健康状态评估指标上的预测值；

9、根据所述评估矩阵和针对所述n个健康状态评估指标预设的权重系数矩阵q＝[η1η2 … ηn … ηn]，计算得到价值矩阵v：

10、

11、式中，vnm表示与预测值anm对应的价值且有vnm＝ηn×anm，ηn表示为所述第n个健康状态评估指标预设的权重系数，并有

12、针对在所述n个健康状态评估指标中的各个健康状态评估指标，根据所述价值矩阵确定对应的正理想解和负理想解；

13、根据所述价值矩阵，计算得到所述价值矩阵的协方差矩阵以及所述协方差矩阵的逆矩阵；

14、根据所述价值矩阵、所述协方差矩阵和所述逆矩阵，计算得到与所述待评估样本方案对应的价值集合分别与正理想解集合和负理想解集合的马氏距离，其中，所述价值集合包含有与所述n个健康状态评估指标的预测值一一对应的n个价值，所述正理想解集合包含有与所述n个健康状态评估指标一一对应的n个所述正理想解，所述负理想解集合包含有与所述n个健康状态评估指标一一对应的n个所述负理想解；

15、根据所述价值集合分别与所述正理想解集合和所述负理想解集合的马氏距离，按照如下公式计算得到健康指数h：

16、

17、式中，d1表示所述价值集合与所述正理想解集合的马氏距离，d2表示所述价值集合与所述负理想解集合的马氏距离；

18、判断所述健康指数h是否低于预设的健康指数阈值，若是，则触发执行针对所述目标机床设备的保养提醒动作。

19、基于上述技术实现要素：，提供了一种基于机床设备内外部数据进行健康指数监测以及机床设备保养提醒的新方案，即先将机床设备内外部数据导入基于线性回归算法预训练得到的健康状态评估模型中，以得到包含有多个健康状态评估指标的预测值的待评估样本方案，然后根据待评估样本方案和多个历史评估样本方案，构建评估矩阵，并以此计算得到价值矩阵、正负理想解、协方差矩阵、逆矩阵和健康指数，最后根据健康指数与指数阈值的比较结果，确定是否触发执行保养提醒动作，如此可以弥补当前面向所有机床设备缺失的且具有普遍适用性的机床设备保养提醒方案，避免错过保养时机，进而可提高制造系统的可靠性和稳定性，并减少非计划停机时间和提升设备可用度，便于实际应用和推广。

20、在一个可能的设计中，获取在目标机床设备运行期间由机床设备数控系统采集的内部数据和由机床设备传感系统采集的外部数据，包括：

21、运行目标机床设备；

22、判断所述目标机床设备的最近未运行连续时长是否超过预设的时长阈值；

23、若是，则控制所述目标机床设备执行用于健康状态评估的预设加工程序，然后获取由机床设备数控系统采集的内部数据和由机床设备传感系统采集的外部数据，否则直接获取由机床设备数控系统采集的内部数据和由机床设备传感系统采集的外部数据。

24、在一个可能的设计中，所述内部数据包含有加工时长、加工效率、各个进给轴的最大进给行程、各个进给轴的最大进给速度、各个进给轴的最大进给加速度、主轴的最大转速、主轴的最大频率、刀具的使用寿命、工件计数、机床设备润滑系统的执行次数和/或机床设备润滑系统的执行时长。

25、在一个可能的设计中，所述外部数据包含有主轴的实测电流、各个进给轴的实测负载电流、各个进给轴的实测位置、各个进给轴的实测跟随误差、各个进给轴的实测进给速度和/或各个进给轴的实测进给加速度。

26、在一个可能的设计中，在计算得到健康指数h之后，所述方法还包括：

27、在所述目标机床设备的运行期间，根据每次计算得到的所述健康指数h，绘制得到健康指数变化趋势图；

28、向运维人员实时更新展示所述健康指数变化趋势图。

29、在一个可能的设计中，所述方法还包括有按照如下步骤来获取所述健康状态评估模型的原始训练样本：

30、收集所述目标机床设备的各个配件的装配前测试数据，其中，所述装配前测试数据是指对应配件在装配前按照技术参数的上下限连续运行指定时长后所采集得到的测试数据，所述测试数据包含有在不同机床设备上的进给轴上下限、进给轴负载、进给轴跟随误差、主轴转速、主轴电流、刀具寿命上下限、相同加工程序的加工效率和/或配件成本；

31、从所述各个配件的装配前测试数据中提取得到用于作为所述内部数据和/或所述外部数据的数据内容，并将提取结果作为所述健康状态评估模型的原始训练样本。

32、第二方面，提供了一种机床设备保养提醒装置，包括有内外部数据获取单元、样本方案获取单元、评估矩阵构建单元、价值矩阵计算单元、正负理想解确定单元、逆矩阵计算单元、马氏距离计算单元、健康指数计算单元和提醒动作触发单元；

33、所述内外部数据获取单元，用于获取在目标机床设备的运行期间由机床设备数控系统采集的内部数据和由机床设备传感系统采集的外部数据；

34、所述样本方案获取单元，通信连接所述内外部数据获取单元，用于将所述内部数据以及所述外部数据导入基于线性回归算法预训练得到的健康状态评估模型，输出得到包含有n个健康状态评估指标的预测值的待评估样本方案，其中，n表示大于等于3的正整数；

35、所述评估矩阵构建单元，通信连接所述样本方案获取单元，用于根据所述待评估样本方案和m-1个包含有所述n个健康状态评估指标的历史预测值的历史评估样本方案，构建得到包含有n×m个元素的评估矩阵a:

36、

37、式中，m表示大于等于3的正整数，n表示小于等于n的正整数，m表示小于等于m的正整数，anm表示在所述待评估样本方案以及所有所述历史评估样本方案中的第m个方案在所述n个健康状态评估指标中的第n个健康状态评估指标上的预测值；

38、所述价值矩阵计算单元，通信连接所述评估矩阵构建单元，用于根据所述评估矩阵和针对所述n个健康状态评估指标预设的权重系数矩阵q＝[η1 η2 … ηn … ηn]，计算得到价值矩阵v：

39、

40、式中，vnm表示与预测值anm对应的价值且有vnm＝ηn×anm，ηn表示为所述第n个健康状态评估指标预设的权重系数，并有

41、所述正负理想解确定单元，通信连接所述价值矩阵计算单元，用于针对在所述n个健康状态评估指标中的各个健康状态评估指标，根据所述价值矩阵确定对应的正理想解和负理想解；

42、所述逆矩阵计算单元，通信连接所述价值矩阵计算单元，用于根据所述价值矩阵，计算得到所述价值矩阵的协方差矩阵以及所述协方差矩阵的逆矩阵；

43、所述马氏距离计算单元，分别通信连接所述价值矩阵计算单元、所述正负理想解确定单元和所述逆矩阵计算单元，用于根据所述价值矩阵、所述协方差矩阵和所述逆矩阵，计算得到与所述待评估样本方案对应的价值集合分别与正理想解集合和负理想解集合的马氏距离，其中，所述价值集合包含有与所述n个健康状态评估指标的预测值一一对应的n个价值，所述正理想解集合包含有与所述n个健康状态评估指标一一对应的n个所述正理想解，所述负理想解集合包含有与所述n个健康状态评估指标一一对应的n个所述负理想解；

44、所述健康指数计算单元，通信连接所述马氏距离计算单元，用于根据所述价值集合分别与所述正理想解集合和所述负理想解集合的马氏距离，按照如下公式计算得到健康指数h：

45、

46、式中，d1表示所述价值集合与所述正理想解集合的马氏距离，d2表示所述价值集合与所述负理想解集合的马氏距离；

47、所述提醒动作触发单元，通信连接所述健康指数计算单元，用于判断所述健康指数h是否低于预设的健康指数阈值，若是，则触发执行针对所述目标机床设备的保养提醒动作。

48、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的机床设备保养提醒方法。

49、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储产品，所述计算机可读存储产品上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的机床设备保养提醒方法。

50、第五方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或所述指令在被计算机执行时实现如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的机床设备保养提醒方法。

51、上述方案的有益效果：

52、(1)本发明创造性提供了一种基于机床设备内外部数据进行健康指数监测以及机床设备保养提醒的新方案，即先将机床设备内外部数据导入基于线性回归算法预训练得到的健康状态评估模型中，以得到包含有多个健康状态评估指标的预测值的待评估样本方案，然后根据待评估样本方案和多个历史评估样本方案，构建评估矩阵，并以此计算得到价值矩阵、正负理想解、协方差矩阵、逆矩阵和健康指数，最后根据健康指数与指数阈值的比较结果，确定是否触发执行保养提醒动作，如此可以弥补当前面向所有机床设备缺失的且具有普遍适用性的机床设备保养提醒方案，避免错过保养时机，进而可提高制造系统的可靠性和稳定性，并减少非计划停机时间和提升设备可用度，便于实际应用和推广。