基于信号测试的印刷机远程故障诊断方法研究

发布时间：2017-05-16 06:32

印刷机械作为复杂精密机械之一，在其高速运转过程中，如果发生故障而得不到及时解决，会造成大量印刷原材料的浪费和不必要的污染，严重影响企业利益。此外，当前印刷设备的故障诊断和维修工作大多依赖于经验，维修人员到位慢，故障定位费时费力等问题层出不穷，导致国内印刷企业在印刷设备维护上投入更多的成本。随着人们生活质量的不断提高，对印刷机提出了更高的要求，如高速、低噪声、高质量印品、低废品率等，还要求设备故障信息能够及时被操作员或维修工程师获取，从而能及时发现印刷机的故障隐患、及早修理，最大限度降低企业损失。同时对于综合性故障，如果能够及时与制造商或异地专家取得联系，就能迅速准确的排除故障，提高企业效益。

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第二章 基于传递路径的印刷机关键故障机理研究

2.1 传递路径分析法（TPA）

印刷机高速运转过程中，假设整机为线性时不变系统，则印刷机的传递路径模型可以看作激励、传递路径和响应三部分。如印刷操作人员耳边声压等于各激励沿不同传递路径的贡献线性迭加。如图 2.2所示为以印刷机为例的 TPA原理框图。1）激励源识别：激励源可以认为是造成印刷机目标点故障的起因，可以通过获取工作载荷的方法识别。方法有直接测量法、复刚度计算法以及矩阵求逆法。工作载荷获取是 TPA分析的关键。2）传递路径获取：工作载荷通过不同的传递路径到达目标点，各条路径中结构或联结方式可能会导致工作载荷的异常放大，传递函数的测量是传递路径获取的主要方式。其中传递函数包括声学传递函数、加速度传递函数和声振传递函数。对印刷机进行路径分析过程中，需要采取一定的方法按路径重要性进行排序，从而减少路径耦合对影响传递函数测量的准确性。通常情况下测量加速度传递函数时需要拆除动力系统，分离路径逐一测量。而对于空气噪声的声学传递函数不存在耦合，可直接测量[58]。

2.2 套印不准故障机理

套印和颜色是评价印刷品质量的两个关键标准。套印，在多色印刷中指各个色版图文印刷重叠套准，如图 2.4所示；在单色印刷中指按不同网线角度的单色色版依次重叠套合，形成图文。在实际生产过程中，导致套印不准的原因多种多样，可以说几乎每一个环节（印刷、材料、制版等）都会造成套印不准[64]。本文只研究机械因素导致的套印不准。

第三章 基于支持向量机的印刷机故障诊断方法研究.........24

3.1 机器学习方法 ...... 24
3.2 支持向量机 ..... 25
3.3 印刷机异常检测 .......... 28
3.4 故障模式识别 ....... 32
3.5 本章小结 ........ 35
第四章 印刷机远程故障诊断技术....36
4.1 远程故障诊断技术 ..... 36
4.2 基于信号测试的印刷机远程故障诊断系统 ...... 37
4.3 印刷机远程故障诊断系统的关键技术 .. 39
4.4 本章小结 ... 46
第五章印刷机远程故障诊断系统实现.........47
5.1 系统整体设计 .................. 47
5.2 系统应用 ..... 49
5.3 系统验证 ............. 55
5.4 本章小结 ........... 58

第五章 印刷机远程故障诊断系统实现

5.1 系统整体设计

印刷机远程故障诊断系统的总体结构分为本地与异地两部分：1）本地作为获取诊断信息的基础部分，主要功能是将印刷机状态信息通过采集系统有条不紊的储存在本地数据库中，以便远程调用。其中组织数据入库的方式有两种，一种是人工方法，主要是通过人工筛选的数据或诊断经验输入数据库；另一种是计算机辅助，将传感器采集的数据，经过模数转换后的数字信号以及提取印刷机内部系统的信号编制输入数据库系统。由于数据库信息庞大，且印刷机大部分处于正常状态，需要不断更新实时信息与诊断信息，因此将数据库放入本地部分，既能保证信息及时性和安全性，又能减少数据传输的压力。

5.2 系统应用

选取印刷机不同速度下的各机组墙板 X方向的振动信号时域特征参数中 6个无量纲参数和 10个有量纲参数以及印刷品质量中 6个特征参数，构成 22维特征向量作为诊断样本，，参与印刷机故障诊断，其中部分特征值见表 5.1。进入系统主界面如图 5.7 所示，可选择功能有故障诊断、测点查询、用户管理以及辅助管理功能。进入诊断界面，如图 5.7 所示，该系统现有印刷设备有胶印与分切机，还可增加其他设备。选择胶印机选项后，如图 5.8，填写给印刷机的色组数量，进入异常检测页面，如图 5.9 所示，其中用户可以重新导入印刷机各部分的训练特征样本与测试特征样本，从而进行印刷机异常的检测，其中用户可以通过程序后台改变分类参数，默认分类参数为第三章分析所得参数：核参数σ =0.4，控制变量v=0.12。

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第六章 总结与展望

印刷机作为印刷行业核心的生产设备之一，其运行状态直接影响了印品的质量和企业的利润。随着印刷机速度的不断提升，一旦发生故障得不到及时的解决，必定会影响正常生产，并且会产生大量不必要的原材料浪费和环境污染，这是设备生产商和企业都不愿看到的。由于印刷机即将发生故障或已经发生故障时，其故障部位附近的机械振动参数或特征量与故障类型和严重程度密切相关，因此通过信号检测是进行印刷机故障检测常用的方法。但印刷机作为一种复杂往复机械，其故障类型多种多样且综合程度高，加上印刷机操作人员诊断知识有限，这使得印刷机异常检测与故障识别变得尤其困难。传统的故障诊断大多数依靠操作人员的经验判断，或者通过简单的振幅阈值的检测方法，但这已经无法满足当前高速印刷机故障诊断的需求。本文通过研究印刷机关键故障发生的机理，搭建了一套印刷机远程故障诊断系统。

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参考文献（略）

本文编号：369881