一种用于设备特征频率展示的人机协作交互方法与流程

1.本发明涉及设备故障诊断领域，具体涉及一种用于设备特征频率展示的人机协作交互方法。


背景技术：

2.特征频率，也称缺陷频率，当动设备发生该故障所体现的频率特征，比如轴承的内圈故障频率、外圈故障频率、滚动体故障频率、保持架故障频率，齿轮箱的啮合频率等，这些特征频率在出厂时已经确定了。还有一些故障频率，需要结合具体的设备以及一些数据处理的方法得到的故障频率。当前，有很多的解决方案都是用于如何准确的计算缺陷频率的，是发现故障的一些基础性工作，如名称为“一种基于信号特征频率自动识别柱塞泵故障的诊断方法”（申请号：2021101100219）的中国专利申请。但是一个设备包含很多特征频率，这些特征频率查找起来也很麻烦，当在频谱图中发现了有些异常的频率，还要结合相关的转速进行一些计算，不能快速获取故障原因。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种用于设备特征频率展示的人机协作交互方法。
4.本发明采取的技术方案具体如下。
5.一种用于设备特征频率展示的人机协作交互方法，其特征在于，包括如下操作：s001：建立a设备的数据库，数据库中具有各条标准数据信息，每一条标准数据信息包含一组a设备中部件/部位异常原因和对应该异常原因的特征频率；s002：获取a设备在t时间内的频率信息并在显示装置上进行显示；s003：观察显示装置上的频率信息，并选择异常的频率信息点/处与数据库中的各条标准数据信息进行比对，从而确定a设备的异常原因并在显示装置上进行显示；所述的a设备为需要进行检测的设备，所述的t时间为预设的对a设备进行数据采集的时间段。
6.具体的方案为：步骤s002中，采用频谱图的方式在显示装置上显示获取得到的a设备在t时间内的频率信息。
7.步骤s002中，采用传感器获取a设备在t时间的时域波形，然后采用fft技术转换成频域波形，然后将频域波形绘制成频谱图。
8.所述的频谱图为瀑布图、包络图。
9.步骤s003中，获取得到异常的频率信息点/处的方法为：选定频谱图上的a处，以a处为基准点选择a处左右两侧n像素范围内的所有频谱图上的数据进行比较分析，获取得到幅值最大的频率点，该频率点即为异常的频率信息点/处，n像素为预设选择像素值，所述的a处为观察到的频谱图上的异常处的选定点。
10.n=5个像素。
11.异常的频率信息点/处与数据库中的各条标准数据信息进行比对的方法为：选择数据库中所有的特征频率均与异常的频率信息点/处的频率f按照如下公式进行计算获取得到m1值，然后将m1值和m2值进行比较分析，若m1＜m2，则选择该特征频率对应的部件/部位异常原因作为a设备的异常原因；m2为预设的识别范围值；m1=｜（ffi*r
转速
*ri）-f｜其中：ffi为数据库中的一个特征频率，r转速为a设备当前的转速，ri为ffi测定时的转速比。m2=2。
12.采用鼠标点击的方式选定频谱图上的a处。t时间的时长大小为3～5s，具体操作时，时长的确定依据所需检测的设备类型决定，有可能相差很大。
13.本发明提供的上述方案，将设备的各个特征频率事先录入系统，诊断工程师在诊断的过程中，结合在频谱图中发现的一些异常的频率，通过系统（计算机）进行相关的转速计算，快速的发现该异常频率对应的故障原因，加快了诊断分析师的工作效率。
附图说明
14.图1为本发明的流程示意图；图2为显示装置上的频谱图；图3为寻找到最高幅值的频率点的示意图；图4为显示故障原因的示意图。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。本发明未详细描写的现有结构均按照现有的技术方案进行实施。
16.如图1所示，一种用于设备特征频率展示的人机协作交互方法，包括如下操作：s001：建立a设备的数据库，数据库中具有各条标准数据信息，每一条标准数据信息包含一组a设备中部件/部位异常原因和对应该异常原因的特征频率；所述的a设备为需要进行检测的设备，s002：获取a设备在t时间内的频率信息并在显示装置上进行显示；所述的t时间为预设的对a设备进行数据采集的时间段；采用频谱图的方式在显示装置上显示获取得到的a设备在t时间内的频率信息。采用传感器获取a设备在t时间的时域波形，然后采用fft技术转换成频域波形，然后将频域波形绘制成频谱图。所述的频谱图为瀑布图、包络图。
17.s003：观察显示装置上的频率信息，并选择异常的频率信息点/处与数据库中的各条标准数据信息进行比对，从而确定a设备的异常原因并在显示装置上进行显示；获取得到异常的频率信息点/处的方法为：选定频谱图上的a处，以a处为基准点选择a处左右两侧n像素范围内的所有频谱图上的数据进行比较分析，获取得到幅值最大的频率点，该频率点即为异常的频率信息点/处，n像素为预设选择像素值，所述的a处为观察到的频谱图上的异常处的选定点。n=5个像素。
18.异常的频率信息点/处与数据库中的各条标准数据信息进行比对的方法为：选择数据库中所有的特征频率均与异常的频率信息点/处的频率f按照如下公式进行计算获取得到m1值，然后将m1值和m2值进行比较分析，若m1＜m2，则选择该特征频率对应的部件/部位异常原因作为a设备的异常原因；m2为预设的识别范围值；m1=｜（ffi*r
转速
*ri）-f｜其中：ffi为数据库中的一个特征频率，r转速为a设备当前的转速，ri为ffi测定时的转速比。m2=2。
19.采用鼠标点击的方式选定频谱图上的a处。t时间的时长大小为3～5s。
20.本发明提供的上述方案，将设备的各个特征频率事先录入系统，诊断工程师在诊断的过程中，结合在频谱图中发现的一些异常的频率，并结合相关的转速进行一些计算，快速的发现该异常频率对应的故障频率，加快了诊断分析师的工作效率。
21.将上述通过编程写入计算机系统中，显示装置为计算机的显示器。下述以齿轮箱为例，来进行具体说明。
22.首先将齿轮箱各部件/部位的特征频率录入到系统。如果是一些标准的零件，比如轴承，可以从轴承库选择该型号的轴承，可以从轴承库获取到轴承的内圈故障频率、外圈故障频率、滚动体故障频率、保持架故障频率，齿轮箱的啮合频率。如果是齿轮箱，可以通过输入齿轮箱的型号，以及齿轮齿数，自动计算啮合频率。也可以通过其他方式输入（计算）出该设备的各故障的特征频率ff0...ffn和其对应的测量转速的转速比r0...rn。
23.利用网页的相关技术，将传感器采集到的时域波形通过fft转换成频域波形后，绘制到浏览器中去，如图2所示，为包络图谱。在频谱图上移动鼠标，到所关注的那个异常频率处后，点击鼠标。自动在在频谱图的左右5个像素内，寻找范围内的最高幅值，并将光标移动到最高幅值对应的频率处，形成一个磁吸效性。并显示此光标线对应的频率，获取到这个频率为f。如图3所示，展示为149.375hz。
24.遍历系统中计算或者录入的所有的特征频率ffi，ffi∈[ff0、ffn]，如果|(ffi*r
转速
*ri)-f|＜m2，ri∈[r0、rn]，则将该故障原因选用。识别范围是解决由于频率混叠，能量泄露，转速测量不准导致fft处理后，频率和实际频率产生的偏差，默认为m2=2。当设备为稳态设备（设备旋转速度固定）时，转速信号可能不会接入，需要留一个r
转速
设置窗口。再将鼠标移动到另外的一个异常频率处，重复上述步骤，在特征频率的面板上，展示出来符合条件故障原因，如图3、4所示。
[0025]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。