故障预警系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种仪器设备的故障预警系统，用于监控工作机台的运转情况，并在发生异常时通知监控人员，包括：一讯号总线，在故障预警系统内传递数据以及控制逻辑；一收音装置，与讯号总线连接并持续接收机台运转时产生的运作声音；一声音处理单元，与讯号总线连接，以将收音装置取得的运作声音转换为语音特征向量；一储存单元，与讯号总线连接并将语音特征向量储存为历史数据；一比对单元，与讯号总线连接并将实时的语音特征向量与历史数据比对，以判断机台是否产生异状；以及，一预警单元，与讯号总线连接并在机台异常时向监控人员发出警告。
【专利说明】故障预警系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种仪器设备的故障预警系统，尤指一种以声纹辨识判断仪器设备是否发生异常的故障预警系统。
【背景技术】
[0002]为了达到大量生产的目的，在生产在线会使用各种的仪器设备来制造生产，然而无论何种仪器设备在长时间的运转之下都会发生机械老化疲乏的现象。当仪器设备发生老化疲乏的现象之后将会使产品的良率下降，若未能及时察觉维修而让机台持续运转下甚至会使机台及其中的模具损伤故障，造成整条生产线严重的损失。
[0003]因此，若能在生产用的仪器设备发生严重故障之前实时察觉，并在故障仍属轻微的情形下及早停机修复检查，将可有效的把损失降到最低。
[0004]现今市面上虽有各种故障检测方式，例如针对模具内部进行的影像检查、压力检测、温度检测、合模压力检测等，或是针对仪器设备进行的机械震动强度侦测，但以上各种检测方式均只针对单一种特定的物理量进行监控，当工具机台的加工方式及种类不同时就必须重新设计监控的物理量。且此类既有的检测装置无法对仪器设备与模具之间互相配合作动的情况进行侦测。因此当故障的状况未对上述检测监控的物理量造成影响时，便难以发挥早期预警的效果了。
[0005]以塑料射出成形机为例，当射出成形机中的模具发生轻微变形的异状时，对于射料的压力、温度或合模压力并不会有明显的改变。因此难以用目前既有的检测方式判断这类的异常，而多半是检测到产品上的缺陷后才会停机对机台及模具进行检修，然确已造成产在线严重的损失。
[0006]有鉴于上述缺点，实有必要对现有的故障预警系统加以改进，提供一种可以更广泛的察觉不同异常状况的故障预警系统。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在提供一种能够监控各式不同仪器设备，以及各种不同异常状况的故障预警系统。在机台发生故障的初期便能够发出警告通知相关人员，及早将出状况的机台停机维修。
[0008]为达上述目的，本发明的故障预警系统系监听机台运作声音的方式，以实时监控机台的各种异常状况，其中包括:一讯号总线，在故障预警系统内传递数据以及控制逻辑；一收音装置，与讯号总线连接并持续接收机台运转时产生的运作声音；一声音处理单元，与讯号总线连接以将收音装置取得的运作声音转换为语音特征向量；一储存单元，与讯号总线连接并将语音特征向量储存为历史数据；一比对单元，与讯号总线连接并将实时的语音特征向量与储存于储存单元中的历史数据比对，以判断机台是否产生异状；以及一预警单元，与讯号总线连接并在判断出机台发生异常时向监控人员发出异常警告。
[0009]在一较佳实施例中，所述收音装置设为一指向性麦克风，而所述预警单元设为一显示器。
[0010]本发明的故障预警方法详细步骤如下:
首先，以麦克风对正常运作中的机台进行收音，接收正常运转时的运作声音，并经声音处理单元转换为对照语音特征向量后储存于储存单元之中，建立历史数据库；持续以收音装置对运作中的机台进行收音，以取得机台工作时的运作声音；将运作声音经声音处理单元转换为语音特征向量，并与历史数据库中的历史数据比对；以及当语音特征向量与历史数据比对的结果机台异常时，将语音特征向量存入历史数据库中并透过预警单元向监控人员发出异常警告。
[0011]在一较佳实施例中，将运作声音转换为语音特征向量的步骤包含:对运作声音进行端点侦测，取出有声段数据；将有声段资料音框化，使有声段资料分割为许多短时距的音框，各个音框中均包含一小段声音数据；对音框中的声音数据进行预强调处理，使声音数据通过滤波器以强调音框中所需频率的共振峰值，并消除其他的噪声；对音框中的声音数据加上窗；对窗化的音框进行快速傅立叶变换，使声音数据由时域转换至频域；利用梅尔滤波器组及离散余弦转换求取各个音框中声音数据的梅尔倒频谱系数及语音特征向量。
[0012]在一较佳实施例中，比对语音特征向量与历史数据的方式是以动态时间校正方式计算，判断待测语音特征向量与历史数据中机台正常运作时的语音特征向量的差异程度。
[0013]在另一较佳实施例中，故障预警方法的步骤进一步包含当语音特征向量与历史数据比对的结果显示机台异常时，将工作机台自动停机，并且将语音特征向量与机台异常时的历史数据比对以判断机台异常的原因。
[0014]在另一较佳实施例中，故障预警方法的步骤进一步包含当语音特征向量与历史数据比对的结果显示机台正常运作时，将语音特征向量存入历史数据库中。
[0015]在一较佳实施例中，将音框加上窗的步骤中采用汉明窗，以加强音框左右两端资料的连续性。
[0016]综上所述，本发明用监听运作声音的方式监控工作机台是否产生异状。因此能够提供更为全面的故障监控。且所有运作声音的语音特征向量均被储存进数据库中作为历史数据，因此当异常发生时本发明能够判断可能的故障原因，减少检修时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的系统方块图。
[0018]图2是本发明配合工作机台装设的示意图。
[0019]图3是本发明进行故障监控的流程图。
[0020]图4是本发明计算运作声音的声音特征向量的流程图。
[0021]图中各附图标记说明如下。
[0022]故障预警系统10讯号总线11 收音装置 12 声音处理单元 13
储存单元14比对单元15
预警单元16工作机台20
合模装置21模具22
射出装置23。
【具体实施方式】
[0023]为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹举例并配合图式详予说明。
[0024]现请参阅图1及图2，本发明中的故障预警系统10采取监听工作机台20运转声音的方式判断工作机台20运转是否发生异常。该故障预警系统10中包括:一讯号总线11，装设于故障预警系统10之中以交换各种讯号及控制逻辑；一收音装置12，连接讯号总线11且持续对工作机台20收音以取得实时的运作声音；一声音处理单元13，连接讯号总线11，并将收音装置12取得的运作声音转换为语音特征向量；一储存单元14，连接讯号总线11并将转换后的声音特征向量储存为历史数据；一比对单元15，连接讯号总线11，并将实时收音取得的语音特征向量与历史数据比对，以判断工作机台20是否产生异状；以及一预警单元16，与讯号总线11连接并在判断工作机台20发生异常时向监控人员发出警告。
[0025]由上可知，本发明以监听运转声音与历史数据比对下是否正常的方式监控工作机台20。因此可适用于各种不同的工作机台20，而且不须重新设计其中所装设的传感器及监控物理量。
[0026]现请参阅图2，在此一实施例中的工作机台20设为一射出成形机，为了能够详细监控射出成形机各部位的运作状况，本发明中的故障预警系统10包含多个收音装置12，并分别装设在合模装置21、模具22以及射出装置23等各部。而且为了减少环境杂音的影响，上述各收音装置12均设为指向性麦克风，利用指向性麦克风定向收音的特性准确的监控工作机台20中特定部位的运作声音。
[0027]而预警单元16则设为一显示器，显示出目前工作机台20的运作情形，并提供监控人员一控制故障预警系统10的输出接口。
[0028]请参阅图2及图3，利用本发明监控工作机台20是否产生异常的步骤如下:
为了判断工作机台20是否正常运作，首先需要建立工作机台20正常运作时的历史数据以供对照。因此在实际开始监控前将会收集正常运作中的工作机台20以及模具22 —定次数或时距的运作声音。事先收集到的运作声音经过声音处理单元13计算求取其语音特征向量后，便储存在储存单元14中以建立对照用的历史数据。
[0029]历史数据库建立完成后，便可让工作机台20继续生产运转，同时以本发明的故障预警系统10持续对工作机台20进行收音监控。各个收音装置12所收录的运作声音将同样经过声音处理单元13以数学算法求取语音特征向量，并与历史数据比对。
[0030]若是运作声音与历史资料的比对结果相近，并显示工作机台20为正常运作中，则将该段声音数据的语音特征向量储存为历史数据并继续监控；反之若是运作声音与历史资料的比对结果明显不同且显示工作机台20误动作或是模具22产生异状，则将异常运作时的语音特征向量储存为历史数据后，接着利用预警单元16通知监控人员到场查看。且在此一实施例中，故障预警系统10在发现工作机台20异常时将自动停止工作机台20的运作、并进一步将语音特征向量与历史数据库中工作机台20异常时的历史数据进行比对，协助监控人员判断工作机台20异常的原因。
[0031]请参阅图4，比对工作机台20运转声音的一可行步骤如下:
为求取运转声音的语音特征向量，需要先将运作声音转换至频域，而将运作声音由时域转换至频域的步骤如下:
首先将收音装置12取得的运作声音进行端点侦测(End Point Detection)，并取出其中的有声段数据。接着将有声段资料音框化(Frame Blocking)，使有声段资料分割为许多短时距的音框(Frame)，且各个音框中均包含一小段声音数据。经过音框化的处理后，连续的运作声音被分割为有限数量的音框以便于分析比对。每个音框中都包含了一定时距内的声音数据，因此只要依序将工作机台20运作时收音取得的音框与历史数据库中的音框加以比对便能得知目前工作机台20运作的声音是否正常。
[0032]但收音时除了工作机台20及模具22所发出的声音之外，也有可能收录到环境中的杂音。为了避免杂音影响判断结果，因此接着对各个音框进行预强调处理(Pre-emphasis)，使声音数据通过滤波器以强调音框中所需频率的共振峰值，并消除其他的噪声。
[0033]接着便可将音框中的声音数据转换至频域。为了进行转换，首先需要将音框加上窗(Windowing),在此实施例中的窗采用汉明窗(Hamming Window)以加强音框左右两端资料的连续性。接着取各个音框的对数量值并对窗化的音框进行快速傅立叶变换(FastFourier Transform),使声音数据由时域转换至频域。
[0034]接着再使转换至频域后的声音数据通过梅尔滤波器组(Mel-filter Band)并取对数能量值，接着进行离散余弦转换(Discrete Cosine Transform),并使用对数能量值求取各个音框中声音数据的梅尔倒频谱系数(Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients)及语音特征向量。
[0035]以上述步骤求得的待测声音数据的语音特征向量以及历史数据中的语音特征向量将以动态时间校正(Dynamic Time Warping)的方式比对计算,判断待测语音特征向量与历史数据中工作机台20正常运作时的语音特征向量的差异程度。
[0036]而要判断工作机台20异常原因时，便是将待测语音特征向量与历史数据中异常发生时的历史数据逐一透过动态时间校正的方式计算比对，并将较为相近的异常运作声音的异常原因列表给监控人员参考。
[0037]藉此，本发明用监听运作声音的方式监控工作机台是否产生异状。因此能够提供更为全面的故障监控。且所有的运作声音均被储存进历史数据库中作为对照数据，因此当异常发生时本发明能够判断可能的故障原因，减少检修时间。
【权利要求】
1.一种故障预警系统，用于监控工作机台的运转情况，并在异常发生时通知监控人员，其特征在于:其中包括: 一讯号总线，在故障预警系统内传递数据以及控制逻辑； 一收音装置，与讯号总线连接并持续接收机台运转时产生的运作声音； 一声音处理单元，与讯号总线连接以将收音装置取得的运作声音转换为语音特征向量; 一储存单元，与讯号总线连接并将语音特征向量储存为历史数据； 一比对单元，与讯号总线连接并将实时的语音特征向量与储存于储存单元中的历史数据比对，以判断机台是否产生异状；以及 一预警单元，与讯号总线连接并在判断出机台发生异常时向监控人员发出异常警告。
2.如权利要求1所述的故障预警系统，其特征在于:所述收音装置设为一指向性麦克风。
3.如权利要求1所述的故障预警系统，其特征在于:所述预警单元设为一显示器。
4.一种故障预警方法，其特征在于:包括以下步骤: 首先，以麦克风对正常运作中的机台进行收音，接收正常运转时的运作声音，并经声音处理单元转换为对照语音特征向量后储存于储存单元之中，建立历史数据库； 其次，持续以收音装置对运作中的机台进行收音，以取得机台工作时的运作声音； 然后，将运作声音经声音处理单元转换为语音特征向量，并与历史数据库中的历史数据比对；以及 最后，若语音特征向量与历史数据比对的结果显示机台异常时，将语音特征向量存入历史数据库中并透过预警单元向监控人员发出异常警告。
5.如权利要求4所述的故障预警方法，其特征在于:将运作声音转换为语音特征向量的步骤包含: 对运作声音进行端点侦测，取出有声段数据； 将有声段资料音框化，使有声段资料分割为许多短时距的音框，各个音框中均包含一小段声音数据； 对音框中的声音数据进行预强调处理，使声音数据通过滤波器以强调音框中所需频率的共振峰值，并消除其他的噪声； 对音框中的声音数据加上窗； 对窗化的音框进行快速傅立叶变换，使声音数据由时域转换至频域； 利用梅尔滤波器组及离散余弦转换求取各个音框中声音数据的梅尔倒频谱系数及语音特征向量。
6.如权利要求4所述的故障预警方法，其特征在于:比对语音特征向量与历史数据的方式是以动态时间校正方式计算，判断待测语音特征向量与历史数据中机台正常运作时的语音特征向量的差异程度。
7.如权利要求4所述的故障预警方法，其特征在于:当语音特征向量与历史数据比对的结果显示机台异常时，进一步将工作机台自动停机，并且将语音特征向量与机台异常时的历史数据比对以判断机台异常的原因。
8.如权利要求4所述的故障预警方法，其特征在于:当语音特征向量与历史数据比对的结果显示机台正常运作时，进一步将语音特征向量存入历史数据库中。
9.如权利要求5所述的故障预警方法，其特征在于:将音框加上窗的步骤采用汉明窗，以加强音框左右两端资料的连续性。
【文档编号】G10L25/00GK104049037SQ201310084118
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】方炫棋, 吕健羽, 邱奕豪, 周承康 申请人:东莞富强电子有限公司, 正崴精密工业股份有限公司