本發(fā)明涉及自動(dòng)控制，更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于針織布加工的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、針織布生產(chǎn)線是用來實(shí)現(xiàn)針織布紡紗、織造、染整、后處理等相關(guān)加工操作的生產(chǎn)流水線，包含了大量不同功能類型的具體設(shè)備，為了確保針織布生產(chǎn)線可以保持良好的加工狀態(tài)，并提高針織布的加工質(zhì)量，就需要對針織布生產(chǎn)線不同時(shí)間段的實(shí)際加工狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，并根據(jù)評估結(jié)果來對其進(jìn)行自動(dòng)化控制操作。?

2、參考公開號為cn119002439a的專利申請公開了一種自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，包括產(chǎn)前評估模塊，用以對任意批次的各類型待加工零件進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果確定對應(yīng)的初始排產(chǎn)目標(biāo)，生產(chǎn)運(yùn)行模塊，其包括各生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)，任意生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)用以對當(dāng)前批次的各待加工零件按照初始排列編號進(jìn)行加工以及輸出完成加工的目標(biāo)零件，產(chǎn)能監(jiān)測模塊，其用以以預(yù)設(shè)監(jiān)測周期對生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)處的加工過渡情況進(jìn)行監(jiān)測，排產(chǎn)優(yōu)化模塊，用以根據(jù)更新策略和相鄰的目標(biāo)零件的出爐溫度相似度對任意生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)處的零件排列順序進(jìn)行更新；

3、現(xiàn)有的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)在預(yù)測不同時(shí)刻的加工狀態(tài)時(shí)，通過采集設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)后，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型來對不同時(shí)刻的加工狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的自動(dòng)控制效果，但是這種方式存在以下不足：采用對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集方式，會導(dǎo)致提供給生產(chǎn)線進(jìn)行綜合加工狀態(tài)預(yù)測的數(shù)據(jù)維度單一，使得單一維度的數(shù)據(jù)在預(yù)測時(shí)會存在局限性，同時(shí)利用單一模型進(jìn)行預(yù)測的方式也無法對生產(chǎn)線中設(shè)備和針織布兩個(gè)不同方面的實(shí)際加工狀態(tài)進(jìn)行有效預(yù)測，進(jìn)而導(dǎo)致最終生產(chǎn)線加工狀態(tài)的預(yù)測準(zhǔn)確性低下。

4、鑒于此，本發(fā)明提出一種基于針織布加工的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于針織布加工的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)，應(yīng)用于控制服務(wù)器，包括：

2、觀測點(diǎn)規(guī)劃模塊，用于在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之后，采集針織布生產(chǎn)線的波動(dòng)時(shí)長極值和波動(dòng)量值，計(jì)算出間隔時(shí)長，并規(guī)劃出間隔分布的觀測點(diǎn)；

3、設(shè)備數(shù)據(jù)采集模塊，用于將針織布生產(chǎn)線劃分為進(jìn)料區(qū)段、針織區(qū)段和收卷區(qū)段，基于全面覆蓋準(zhǔn)則，采集針織布生產(chǎn)線在觀測點(diǎn)的綜合設(shè)備數(shù)據(jù)，綜合設(shè)備數(shù)據(jù)包括進(jìn)料轉(zhuǎn)速值、振動(dòng)落差值、區(qū)域張緊度和收卷圈數(shù)值；

4、全面覆蓋準(zhǔn)則為：綜合設(shè)備數(shù)據(jù)的來源區(qū)段包含進(jìn)料區(qū)段、針織區(qū)段和收卷區(qū)段；

5、第一模型預(yù)測模塊，用于通過預(yù)先訓(xùn)練的第一預(yù)測模型，預(yù)測出針織布生產(chǎn)線在下一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)；

6、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊，用于對針織布進(jìn)行視覺圖像分析，采集針織布生產(chǎn)線在觀測點(diǎn)的綜合質(zhì)量數(shù)據(jù)，綜合質(zhì)量數(shù)據(jù)包括單位密度值、局部平整度和邊界寬度值；

7、第二模型預(yù)測模塊，用于通過預(yù)先訓(xùn)練的第二預(yù)測模型，預(yù)測出針織布生產(chǎn)線在下一個(gè)觀測點(diǎn)的質(zhì)量狀態(tài)；

8、生產(chǎn)加工控制模塊，用于將同一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)組合分析，確定出針織布生產(chǎn)線在未來觀測點(diǎn)的生產(chǎn)加工狀態(tài)，并控制針織布生產(chǎn)線自動(dòng)化加工。

9、進(jìn)一步的，波動(dòng)時(shí)長極值和波動(dòng)量值的采集過程如下：

10、將數(shù)據(jù)采集點(diǎn)至當(dāng)前時(shí)刻之間的時(shí)段記為觀測時(shí)段，通過數(shù)據(jù)庫查詢出觀測時(shí)段內(nèi)記錄的a個(gè)數(shù)據(jù)集合，并按照記錄的先后順序，將a個(gè)數(shù)據(jù)集合內(nèi)的樣本數(shù)據(jù)依次排列；

11、將發(fā)生變化的樣本數(shù)據(jù)記為有效數(shù)據(jù)，通過時(shí)間戳逐一查詢出a個(gè)數(shù)據(jù)集合內(nèi)相鄰兩個(gè)有效數(shù)據(jù)的記錄時(shí)刻，并將相鄰兩個(gè)有效數(shù)據(jù)的記錄時(shí)刻之間的時(shí)長記為變化時(shí)長；

12、剔除掉變化時(shí)長的最大值后，將余下的變化時(shí)長的最大值記為波動(dòng)時(shí)長極值；

13、分別提取出相鄰兩個(gè)有效數(shù)據(jù)的數(shù)字特征，將兩個(gè)數(shù)字特征作差后取絕對值，獲得變化幅值，并統(tǒng)計(jì)出大于標(biāo)定變化值的變化幅值的數(shù)量，獲得波動(dòng)量值。

14、進(jìn)一步的，觀測點(diǎn)的標(biāo)記過程如下：

15、預(yù)先設(shè)定出針織布生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長，并基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長、波動(dòng)時(shí)長極值和波動(dòng)量值，計(jì)算出間隔時(shí)長；

16、間隔時(shí)長的計(jì)算公式為：

17、；

18、式中，為間隔時(shí)長，為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長，為波動(dòng)時(shí)長極值，為波動(dòng)量值；

19、以一個(gè)間隔時(shí)長為規(guī)劃間隔，并以數(shù)據(jù)采集點(diǎn)為第一個(gè)觀測點(diǎn)，在時(shí)間線上規(guī)劃出b個(gè)不相鄰的觀測點(diǎn)。

20、進(jìn)一步的，振動(dòng)落差值的采集過程如下：

21、逐一標(biāo)記出b個(gè)觀測點(diǎn)內(nèi)所有的時(shí)刻，獲得c個(gè)觀測時(shí)刻，并通過針織機(jī)頭上安裝的振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測針織機(jī)頭在c個(gè)觀測時(shí)刻的振動(dòng)值，剔除掉振動(dòng)值的最大值和最小值后，將余下的c-2個(gè)振動(dòng)值記為可用振動(dòng)值；

22、將可用振動(dòng)值的最大值和可用振動(dòng)值的最小值作差后，獲得b個(gè)振動(dòng)落差值。

23、進(jìn)一步的，收卷圈數(shù)值的采集過程如下：

24、通過收卷機(jī)架上安裝的攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝收卷軸的俯視視頻，并截取俯視視頻在b個(gè)觀測點(diǎn)的第一個(gè)觀測時(shí)刻的圖像，獲得初始圖像；

25、通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在初始圖像中識別出收卷軸的軸心和軸邊，在軸邊上隨機(jī)標(biāo)記出一個(gè)邊點(diǎn)，將軸心和邊點(diǎn)直線連接后獲得心邊線，并識別出心邊線在初始圖像中的初始位置；

26、在俯視視頻中識別出心邊線的實(shí)時(shí)位置，當(dāng)心邊線的實(shí)時(shí)位置與初始位置重合1次時(shí)，將收卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)加1；

27、從b個(gè)觀測點(diǎn)的第一個(gè)觀測時(shí)刻開始，至最后一個(gè)觀測時(shí)刻結(jié)束，統(tǒng)計(jì)出俯視視頻中收卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，獲得b個(gè)第一圈數(shù)值；

28、截取俯視視頻在b個(gè)觀測點(diǎn)的最后一個(gè)觀測時(shí)刻的圖像，獲得終止圖像，并標(biāo)記出終止圖像中心邊線的實(shí)時(shí)位置；

29、沿收卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測量出終止圖像中心邊線的實(shí)時(shí)位置至初始位置的角度值，記為轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將轉(zhuǎn)動(dòng)角度與轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的角度相除后，獲得b個(gè)第二圈數(shù)值；

30、將b個(gè)第一圈數(shù)值依次與b個(gè)第二圈數(shù)值相加后，獲得b個(gè)收卷圈數(shù)值。

31、進(jìn)一步的，設(shè)備狀態(tài)包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)；

32、正常狀態(tài)和異常狀態(tài)的預(yù)測過程如下：

33、當(dāng)?shù)谝活A(yù)測模型的輸出為0時(shí)，預(yù)測出的針織布生產(chǎn)線下一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)為正常狀態(tài)；

34、當(dāng)?shù)谝活A(yù)測模型的輸出為1時(shí)，預(yù)測出的針織布生產(chǎn)線下一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)為異常狀態(tài)。

35、進(jìn)一步的，單位密度值的采集過程如下：

36、將b個(gè)觀測點(diǎn)的中間位置的觀測時(shí)刻記為目標(biāo)時(shí)刻，通過攝像機(jī)拍攝針織布在目標(biāo)時(shí)刻的俯視圖像，將俯視圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，逐一標(biāo)記出b個(gè)灰度圖像中所有的像素點(diǎn)，并識別出所有的像素點(diǎn)的像素值；

37、標(biāo)記出灰度圖像的四個(gè)拐角點(diǎn)，將四個(gè)拐角點(diǎn)對角連線后形成兩條對角線，分別測量出兩條對角線的長度值，并將長度值的最小值的七分之一記為目標(biāo)長度；

38、以兩條對角線的交點(diǎn)為圓心，以目標(biāo)長度為半徑畫線，繪制出中心圓，在中心圓的外側(cè)呈環(huán)形結(jié)構(gòu)繪制出與中心圓具有相同面積的外側(cè)圓，并將中心圓和外側(cè)圓匯總后，獲得個(gè)像素圓；

39、將像素值低于標(biāo)定像素閾值的像素點(diǎn)記為目標(biāo)像素點(diǎn)，并逐一統(tǒng)計(jì)出個(gè)像素圓內(nèi)目標(biāo)像素點(diǎn)的數(shù)量，獲得個(gè)目標(biāo)量值；

40、將個(gè)目標(biāo)量值與像素圓內(nèi)像素點(diǎn)的總數(shù)量相除后，獲得個(gè)子密度，并將個(gè)子密度累加后求平均，獲得b個(gè)單位密度值。

41、進(jìn)一步的，局部平整度的采集過程如下：

42、在b個(gè)觀測點(diǎn)的目標(biāo)時(shí)刻下，通過攝像機(jī)拍攝針織布的側(cè)視圖像，并通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)識別出針織布的所在位置，獲得針織區(qū)域；

43、沿水平方向在針織區(qū)域的上邊緣和下邊緣的位置畫線后，繪制出平行的上邊界線和下邊界線；

44、查詢出針織布的設(shè)計(jì)厚度，保持下邊界線靜止不動(dòng)，沿豎直方向調(diào)整上邊界線至下邊界線的距離，直至上邊界線至下邊界線的距離與設(shè)計(jì)厚度大小一致時(shí)停止調(diào)整；

45、分別統(tǒng)計(jì)出位于上邊界線上方的像素點(diǎn)的數(shù)量和位于上邊界線至下邊界線之間的像素點(diǎn)的數(shù)量，獲得凸起量值和平整量值，將凸起量值和平整量值相除后，獲得b個(gè)局部平整度。

46、進(jìn)一步的，質(zhì)量狀態(tài)包括高質(zhì)量狀態(tài)和低質(zhì)量狀態(tài)；

47、高質(zhì)量狀態(tài)和低質(zhì)量狀態(tài)的預(yù)測過程如下：

48、當(dāng)?shù)诙A(yù)測模型的輸出為2時(shí)，預(yù)測出的針織布生產(chǎn)線下一個(gè)觀測點(diǎn)的質(zhì)量狀態(tài)為高質(zhì)量狀態(tài)；

49、當(dāng)?shù)诙A(yù)測模型的輸出為3時(shí)，預(yù)測出的針織布生產(chǎn)線下一個(gè)觀測點(diǎn)的質(zhì)量狀態(tài)為低質(zhì)量狀態(tài)。

50、進(jìn)一步的，生產(chǎn)加工狀態(tài)包括停機(jī)狀態(tài)和維持狀態(tài)，停機(jī)狀態(tài)和維持狀態(tài)的確定過程如下：

51、將預(yù)測出的未來同一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行組合分析；

52、當(dāng)未來同一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)分別為正常狀態(tài)和高質(zhì)量狀態(tài)時(shí)，將生產(chǎn)加工狀態(tài)確定為維持狀態(tài)；

53、當(dāng)未來同一個(gè)觀測點(diǎn)的設(shè)備狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)不分別為異常狀態(tài)和低質(zhì)量狀態(tài)時(shí)，將生產(chǎn)加工狀態(tài)確定為停機(jī)狀態(tài)；

54、針織布生產(chǎn)線的控制過程如下：

55、當(dāng)針織布生產(chǎn)線在未來第e個(gè)觀測點(diǎn)的生產(chǎn)加工狀態(tài)為維持狀態(tài)時(shí)，控制終端控制針織布生產(chǎn)線在第e個(gè)觀測點(diǎn)繼續(xù)加工針織布；

56、當(dāng)針織布生產(chǎn)線在未來第e個(gè)觀測點(diǎn)的生產(chǎn)加工狀態(tài)為停機(jī)狀態(tài)時(shí)，控制終端控制針織布生產(chǎn)線在第e-1個(gè)觀測點(diǎn)停止加工針織布。

57、本發(fā)明一種基于針織布加工的生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

58、本發(fā)明通過設(shè)置間隔分布的觀測點(diǎn)，能夠?qū)︶樋棽忌a(chǎn)線的實(shí)際加工狀態(tài)的好差評估數(shù)據(jù)的采集提供時(shí)間的限定作用，確保后續(xù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)能夠?qū)︶樋棽忌a(chǎn)線的不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行全面表示，也確保采集的數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性，同時(shí)通過對針織布生產(chǎn)線中設(shè)備數(shù)據(jù)和針織布數(shù)據(jù)的分別采集操作，能夠從設(shè)備和針織布兩個(gè)方面對針織布生產(chǎn)線的加工情況進(jìn)行表示，并結(jié)合兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的預(yù)測模型，能夠?qū)︶樋棽忌a(chǎn)線設(shè)備和針織布在未來觀測點(diǎn)下的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行提前預(yù)測，并通過未來觀測點(diǎn)的設(shè)備和針織布的實(shí)際狀態(tài)來對針織布生產(chǎn)線的綜合加工狀態(tài)進(jìn)行綜合性的準(zhǔn)確預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)了針織布生產(chǎn)線的加工狀態(tài)在未來時(shí)刻的提前預(yù)測效果，進(jìn)而能夠在針織布生產(chǎn)線即將出現(xiàn)異常故障現(xiàn)象之前，提前且準(zhǔn)確的對針織布生產(chǎn)線存在的問題提供有效的解決指導(dǎo)意見，并最終實(shí)現(xiàn)針織布生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制效果。