CN114817866B - 基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统，其中，该方法包括：基于电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，通过数据处理，根据电钻使用状态对电钻功率进行调节。本发明所述方法及系统特别适用于特定功能的数据处理方法或数据处理设备，具体适用于电钻功率计算方法及系统，可及时对电钻功率进行调整，避免电钻损坏；本发明还能够应用于大数据资源服务、数据库和云数据库服务等互联网数据服务以及云计算软件和云端融合应用运行支撑平台软件。

Description

基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统。

背景技术

使用人员往往是在电钻温度过高或电钻不工作后才发现由于使用过久或使用不当等原因导致电钻出现了问题，不能在出现问题前提前调节电钻的功率进行风险的规避，从而极大的缩短了电钻的使用寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明一个实施例提供了一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法，该方法包括以下具体步骤：

基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率。

进一步地，基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标，具体为：

基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；

对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；

所述方差与所述极差映射值的乘积为所述电钻的损耗指标。

进一步地，基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标，具体为：

获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；

基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；

所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积为所述电钻的老化程度指标。

进一步地，基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标，具体为：

基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；

根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。

进一步地，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。

第二方面，本发明另一个实施例提供了一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，该系统具体包括：

数据获取模块，用于基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

损耗指标计算模块，用于基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

老化程度指标计算模块，用于基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

电钻使用寿命影响指标计算模块，用于基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

功率调节模块，用于根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率。

进一步地，损耗指标计算模块包括：

磨损量极差获取单元，用于基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；

极差映射单元，用于对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；

第一计算单元，用于计算所述方差与所述极差映射值的乘积，得到所述电钻的损耗指标。

进一步地，老化程度指标计算模块包括：

差值序列获取单元，用于获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；

温度差值极差获取单元，用于基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；

第二计算单元，用于计算所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积，得到所述电钻的老化程度指标。

进一步地，电钻使用寿命影响指标计算模块包括：

比值获取单元，用于基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；

第三计算单元，用于根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。

进一步地，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。

本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明具体涉及一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统，具体地，本发明基于电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，通过数据处理，根据电钻使用状态对电钻功率进行调节，进一步地，在当前使用对电钻寿命造成影响时及时调节电钻功率。本发明所述方法及系统特别适用于特定功能的数据处理方法或数据处理设备，具体适用于电钻功率计算方法及系统，可及时对电钻功率进行调整，避免电钻损坏；本发明还能够应用于大数据资源服务、数据库和云数据库服务等互联网数据服务以及云计算软件和云端融合应用运行支撑平台软件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例提供的基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例提供的基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统的模块构成图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法及系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率。

下面对上述步骤进行具体描述：

步骤S1，基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力。

电钻由于使用时间久之后，将会造成内部轴承磨损，轴承磨损将会导致钻头使用时晃动，进而导致其旋转精度降低，随着旋转精度的降低，将会影响电钻的正常工作使用。因此，需要对钻头的可偏移距离进行采集，需要说明，可在钻头上选取任意位置获取所述钻头的可偏移距离，选取位置后，后续皆基于该位置获取钻头的可偏移距离，所述位置可以为钻头的中部位置或钻头尖位置等位置，且钻头的可偏移距离为晃动钻头时的最大晃动距离；优选地，实施例中基于与作业物体接触的钻头尖位置获取钻头的可偏移距离。实施者可以借助于直尺或其他距离测量仪器获取钻头的可偏移距离。

随电钻作业时间的增加，电钻内部温度将持续上升，这将会加剧电钻内部零件的老化，零件老化将影响电钻的使用寿命。因此，需要对电钻内部温度进行采集。实施者可利用温度传感器获取电钻内部温度。

由于电钻正常作业时，在内部润滑油的作用下，轴承磨损程度将会很轻微，但随着使用时间的增加，电钻内部将会积累大量灰尘，灰尘将会吸收润滑油，从而导致作业时轴承间的磨损程度加大。因此，电钻的钻头磨损量也是一个重要数据。实施者可根据与作业物体接触的钻头尖的直径或半径变化获取电钻的钻头磨损量，具体地，当前获取的钻头尖直径与前一次获取的钻头尖直径的差值为钻头磨损量，或者当前获取的钻头尖半径与前一次获取的钻头尖半径的差值为钻头磨损量。

由于使用者使用电钻的力度大小与方向也会直接影响钻头使用寿命，所以也需要对使用的人员对电钻的施加力进行采集。其中，人员对电钻的施加力为向量，具有大小与方向。实施例中在电钻的握手上设置角度测量仪和压力测量仪，其中，角度测量仪用于测量电钻与作业面间的角度，压力测量仪用于测量人员对电钻所施加的力的大小。需要注意，获取的施加力序列中每个元素为一个二元组，二元组内为施加力的大小和方向，所述方向为电钻与作业面间的角度。

因此，电钻作业期间，基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列。优选地，实施例中作业时间为一小时，预设时间间隔为十分钟，获取偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列。

步骤S2，基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标。

基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标，具体为：基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；所述方差与所述极差映射值的乘积为所述电钻的损耗指标。偏移距离的方差越大，所述极差映射值越大，说明电钻损耗越严重。

一个实施方式中，利用对数函数对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值。优选地，对数函数为ln函数。

步骤S3，基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标。

基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标，具体为：获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积为所述电钻的老化程度指标。所述电钻的老化程度指标值越大，电钻老化越严重。

由于季节的不同，在夏季和冬季时温升的程度也不同，温度传感器获取的电钻内部温度减去室温得到电钻作业导致的升高的温度。

步骤S4，基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标。

基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标，具体为：基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。其中，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。所述比值越大，说明当前人员越暴力的使用电钻；所述电钻使用寿命影响指标的值越小，说明当前电钻的使用状态越影响到了电钻的使用寿命，反之，当前电钻的使用状态越健康。

其中，根据人员对电钻所施加的施加力极大值和施加力极大值对应的电钻与作业面间的角度，进行力的分解，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力。

作为一个示例，获取所述电钻的老化程度指标和所述比值的乘积，所述乘积的倒数为电钻使用寿命影响指标。

步骤S5，根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率。

得到电钻使用寿命影响指标后，对电钻使用寿命影响指标进行归一化处理，根据归一化后的值调节电钻功率。

预设阈值，当归一化后的电钻使用寿命影响指标大于预设阈值时，说明当前电钻的使用状态越健康，对电钻的使用寿命没有影响或影响不大，此时，不需要调节电钻功率；当归一化后的电钻使用寿命影响指标小于等于预设阈值时，说明当前电钻的使用状态越不健康，严重影响了电钻的使用寿命，此时需要将电钻持续缓慢降低功率使电钻低功率作业或持续缓慢降低功率至停止作业，低功率作业或停止作业一段时间后再恢复正常的作业功率。

基于与上述方法实施例相同的发明构思，本发明一个实施例提供了一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，请参阅图2，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统的模块构成图，该系统包括数据获取模块、损耗指标计算模块、老化程度指标计算模块、电钻使用寿命影响指标计算模块和功率调节模块，具体地：

数据获取模块，用于基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

损耗指标计算模块，用于基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

老化程度指标计算模块，用于基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

电钻使用寿命影响指标计算模块，用于基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

功率调节模块，根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率。

进一步地，损耗指标计算模块包括：

磨损量极差获取单元，用于基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；

极差映射单元，用于对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；

第一计算单元，用于计算所述方差与所述极差映射值的乘积，得到所述电钻的损耗指标。

进一步地，老化程度指标计算模块包括：

差值序列获取单元，用于获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；

温度差值极差获取单元，用于基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；

第二计算单元，用于计算所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积，得到所述电钻的老化程度指标。

进一步地，电钻使用寿命影响指标计算模块包括：

比值获取单元，用于基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；

第三计算单元，用于根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。

进一步地，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法，其特征在于，该方法包括：

基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率；其中，基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标，具体为：

基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；

对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；

所述方差与所述极差映射值的乘积为所述电钻的损耗指标。

2.如权利要求1所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法，其特征在于，基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标，具体为：

获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；

基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；

所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积为所述电钻的老化程度指标。

3.如权利要求2所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法，其特征在于，基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标，具体为：

基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；

根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。

4.如权利要求3所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算方法，其特征在于，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。

5.一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，其特征在于，该系统包括：

数据获取模块，用于基于预设时间间隔，获取电钻钻头的可偏移距离、电钻内部温度、钻头磨损量以及人员对电钻的施加力，得到偏移距离序列、内部温度序列、磨损量序列以及施加力序列；所述施加力为人员施加于电钻上的力；

损耗指标计算模块，用于基于所述偏移距离序列和所述磨损量序列计算电钻的损耗指标；

老化程度指标计算模块，用于基于所述内部温度序列和所述损耗指标，计算电钻的老化程度指标；

电钻使用寿命影响指标计算模块，用于基于所述施加力序列和所述老化程度指标，计算电钻使用寿命影响指标；

功率调节模块，用于根据所述电钻使用寿命影响指标调节电钻功率；

其中，损耗指标计算模块包括：

磨损量极差获取单元，用于基于所述偏移距离序列获取偏移距离的方差；基于所述磨损量序列获取磨损量的极差；

极差映射单元，用于对所述极差进行正相关映射，得到极差映射值；

第一计算单元，用于计算所述方差与所述极差映射值的乘积，得到所述电钻的损耗指标。

6.如权利要求5所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，其特征在于，老化程度指标计算模块包括：

差值序列获取单元，用于获取所述内部温度序列中的各内部温度与对应时刻室温的差值，得到温度差值序列；

温度差值极差获取单元，用于基于所述温度差值序列，获取温度差值的极差；

第二计算单元，用于计算所述温度差值的极差与所述电钻的损耗指标的乘积，得到所述电钻的老化程度指标。

7.如权利要求6所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，其特征在于，电钻使用寿命影响指标计算模块包括：

比值获取单元，用于基于所述施加力序列获取施加力极大值，获取垂直于作业面方向上所述施加力极大值的分力；计算所述分力与所述施加力极大值的比值；

第三计算单元，用于根据所述电钻的老化程度指标和所述比值计算所述电钻使用寿命影响指标。

8.如权利要求7所述的一种基于主轴偏置负载现场分析的电钻功率计算系统，其特征在于，所述电钻使用寿命影响指标与所述电钻的老化程度指标呈反相关关系；所述电钻使用寿命影响指标与所述比值呈反相关关系。

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