本发明涉及压力监测，尤其涉及一种高精度闭环直线旋转电机及压力监测方法。
背景技术：
1、目前，直线旋转电机是一种能够同时提供直线运动和旋转运动的电机。这种电机的设计理念是将两种不同的运动模式集成在一个单一的电机单元中，使得机械系统可以更加紧凑高效，同时也简化了控制系统的设计。应用在精密制造、半导体加工、医疗设备、航空航天等众多领域的自动化控制系统中发挥着重要作用。
2、目前直线旋转电机采用传统监测方法通常是通过连续监测电机内部的压力变化，并基于这些数据来评估电机的工作状态和检测异常情况，然而目前现有的压力监测方法往往难以捕捉细微的压力变化，尤其是在电机运行状态下复杂的非线性变化，监测精度较低，限制了对潜在异常情况的及时发现，特别是在早期阶段识别细微的压力波动方面存在不足，导致异常事件不能被及时发现。
3、因此需要一种可以解决上述问题的一种高精度闭环直线旋转电机及压力监测方法。
技术实现思路
1、本发明提供了一种高精度闭环直线旋转电机及压力监测方法，本发明通过动态调节光源参数，针对热成型构件的热辐射特性进行优化，显著改善了成像质量，确保了在构件在极端热工况下也能获得清晰、准确的图像数据，解决了传统监控方法因热辐射干扰导致的图像识别不准确的问题；本发明集成了rgb、近红外及远红外等多种图像数据采集，提供了丰富的视觉信息，结合后期处理技术，增强了对构件特征的识别能力，提高了位姿检测的精确度和鲁棒性。
2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：通过压力传感器连续测量旋转电机的压力变化，生成连续时间序列数据，对连续时间序列数据进行清洗和预处理；
4、步骤s2：对清洗和预处理后的连续时间序列数据进行相空间重构，从一维时间序列数据中提取出多维信息；
5、步骤s3：根据多维信息预设异常压力监测阈值t；
6、步骤s4，量化相空间中点与点之间的距离，得到相空间中点与点之间距离比；
7、步骤s5：基于异常压力监测阈值t监测闭环zr电机的压力是否出现异常，若相空间中点与点之间当前的距离比大于异常压力监测阈值t时，则判定闭环zr电机存在压力异常，记录异常的时间戳和异常程度，根据不同的异常程度控制直线电机与旋转电机的工作状态。
8、进一步的，所述步骤s1通过闭环zr电机的压力传感器获取连续的时间序列数据，对数据进行清洗和预处理包括：
9、步骤s1-1：将压力传感器安装在闭环zr电机内的运动载件上；
10、步骤s1-2：设置数据采集系统的采样频率为100 hz，开始连续采集压力数据；
11、步骤s1-3：将采集到的压力数据与对应的时间戳关联，形成连续时间序列数据；
12、步骤s1-4：对连续时间序列数据进行质量检查。
13、进一步的，所述步骤s1-4中对连续时间序列数据进行质量检查包括：
14、步骤s1-4-1：绘制所述连续时间序列数据的时间序列图以可视化检查异常值和趋势；
15、步骤s1-4-2：计算所述连续时间序列数据的基本统计量，包括均值、标准差、最小值和最大值；
16、步骤s1-4-3：根据所述基本统计量确定所述连续时间序列数据中存在超出预设正常范围的值；
17、步骤s1-4-4：识别所述连续时间序列数据中的异常值。
18、进一步的，所述步骤s1-4-4中识别所述连续时间序列数据中的异常值包括：
19、a.利用z-score方法确定所述连续时间序列数据中的异常值；
20、b.替换所述连续时间序列数据中大于预定阈值或小于预定阈值的观测值；
21、c.对经步骤c处理后的连续时间序列数据进行iqr方法异常值检测。
22、替换所述连续时间序列数据中大于预定阈值或小于预定阈值的观测值包括：
23、d.计算所述连续时间序列数据的第一四分位数和第三四分位数；
24、e.计算iqr，其中iqr为所述第三四分位数与所述第一四分位数之差；
25、f.确定下限阈值，其中下限阈值为所述第一四分位数减去1.5倍iqr；
26、g.确定上限阈值，其中所述上限阈值为所述第三四分位数加上1.5倍所述iqr；
27、h.替换所述连续时间序列数据中小于所述下限阈值或大于所述上限阈值的观测值；
28、i.检测所述连续时间序列数据中的缺失值；
29、j.填充或删除所述时间序列数据中的缺失值。
30、进一步的，所述步骤s2中对清洗和预处理后的连续时间序列数据进行相空间重构，从一维时间序列数据中提取出多维信息包括：
31、步骤s2-1：计算清洗和预处理后的连续时间序列数据的自相关函数；
32、步骤s2-2：将自相关函数的第一个零交叉点，作为延迟时间τ；
33、步骤s2-3：使用cao方法确定嵌入维数m；
34、步骤s2-4：重构相空间：对于连续时间序列数据中的时间点t，构造一个延时向量x(t)，该延时向量x(t)的计算公式为；
35、步骤s2-5:对于连续时间序列中的每一个时间点t，都执行一次步骤 s2-4，直到没有足够的时间点t来构造完整的延时向量x(t)为止，最终得到点集x，x的集合表示式为，其中n表示可构造的延时向量的数量。
36、进一步的，所述步骤s3中根据多维信息预设异常压力监测阈值t包括：
37、步骤s3-1: 确定异常检测指标：
38、a.分析从步骤s2中获得的多维信息，识别与正常操作条件相关的统计特性，包括均值、标准差与分布形态；
39、b.依据所述统计特性，定义一组或多组异常检测指标i，所述异常检测指标i用于表征闭环zr电机在正常操作条件下的典型行为；
40、步骤s3-2: 定义异常检测阈值范围并计算阈值t：
41、c.基于步骤s3-1中定义的异常检测指标i，确定一个或多个异常检测阈值范围r，所述异常检测阈值范围r涵盖所有正常操作条件下的数据点；
42、d.对于每种异常检测指标i，计算一个或多个阈值t，所述阈值t位于正常操作条件下数据点分布的边界之外;
43、e.采用z-score方法来确定阈值t，区分正常操作条件下的数据点与异常数据点；
44、步骤s3-3: 验证阈值t的有效性：
45、f.比较由阈值t识别出的异常数据点与已知的历史故障记录，验证阈值t的有效性和准确性；
46、g.根据验证结果调整异常检测指标i和/或阈值t，直至达到预定的准确度标准；
47、步骤s3-4: 阈值t的标准化与文档化：
48、h.将最终确定的阈值t及其对应的异常检测指标i标准化，并记录于闭环zr电机异常压力监测系统的文档中。
49、进一步的，所述步骤s4中量化相空间中点与点之间的距离并计算距离比包括：
50、步骤s4-1：根据从步骤s2-5中获取的重构相空间中的点集x,算任意两个点x(ti)和x(tj)的欧几里得距离dij,计算公式为，其中xi(k) 表示x(ti)的第k个元素，其中xj(k) 表示x(tj)的第k个元素,其中m表示嵌入函数；
51、步骤s4-2：构建距离矩阵：对于所有点对,计算距离dij，并将其存储在距离矩阵d中，其中；其中距离矩阵d的大小为n×n，其中n是重构相空间中点集x中点的数量；
52、步骤s4-3：计算距离比：对于每一个点x(ti)，计算其与其他点的距离比ri，定义为该点与其最邻近点之间的距离与该点与其他所有点的平均距离之比ri，其计算公式为，其中表示点与其最近邻点之间的距离，表示点x(ti)与其他所有点的平均距离。
53、步骤s4-4：归一化距离比：对于计算出的距离比ri，进行归一化距离比，以确保所有距离比都在相同的范围内，其计算公式为，其中min(r)表示所有距离比中的最小值,max(r)表示和所有距离比中的最大值；
54、步骤s4-5：将计算出得到的相空间中点与点之间距离比进行保存，用于后续的异常检测分析。
55、进一步的，所述步骤s5中基于异常压力监测阈值t监测闭环zr电机的压力是否出现异常，若相空间中点与点之间当前的距离比大于异常压力监测阈值t时，则判定闭环zr电机存在压力异常，记录异常的时间戳和异常程度，并根据异常的严重程度采取相应的响应措施包括：
56、步骤s5-1：对于每一个距离比，比较其与异常压力监测阈值t的大小关系，若＞t，则判定闭环zr电机在对应的时间点ti存在压力异常；
57、步骤s5-2：对于每一个被标记为异常的点，记录异常信息；
58、步骤s5-3：评估异常的严重程度，定义不同的严重程度级别，包括轻微、中等、严重，并为每个级别设定相应的阈值；
59、步骤s5-4:当异常的严重程度高于预设的轻微异常阈值时，发出警告信号；当异常的严重程度高于预设的中等异常阈值时，减小旋转电机的转速与扭矩；当异常的严重程度高于预设的严重异常阈值时，停止直线电机与旋转电机的运行。
60、一种高精度闭环直线旋转电机，包括电机壳体、直线电机、旋转电机、压力传感器与运动载件，所述直线电机与旋转电机均安装在电机壳体内，在旋转电机的输出端驱动连接有电机输出轴，旋转电机通过联轴器与电机输出轴相互连接，所述运动载件安装在直线电机的一侧，压力传感器安装在运动载件上。
61、本发明的优点在于：
62、1.本发明通过连续监测闭环zr电机的压力变化，并结合相空间重构技术，实现了对电机运行状态的高精度监测与异常检测，本发明通过相空间重构技术，可以从一维时间序列数据中提取出多维信息，增强了对异常事件的检测能力，通过量化相空间中点与点之间的距离并计算距离比，能够在早期阶段就识别出异常情况，即使是在压力变化非常微小的情况下也能做到这一点，提高了异常检测的灵敏度，从而显著提高了监测精度，有助于及时发现潜在的异常情况，降低非计划停机风险，从而显著提升设备的可用性和生产效率。
63、2.本发明通过自动化数据采集、清洗、预处理以及智能化的异常检测阈值设定，不仅提高了监测系统的智能化水平，还简化了数据处理流程，确保了监测系统的稳定性和准确性。
1.一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s1通过闭环zr电机的压力传感器获取连续的时间序列数据，对数据进行清洗和预处理包括：
3.根据权利要求2所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s1-4中对连续时间序列数据进行质量检查包括：
4.根据权利要求3所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s1-4-4中识别所述连续时间序列数据中的异常值包括：
5.根据权利要求4所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述替换所述连续时间序列数据中大于预定阈值或小于预定阈值的观测值包括：
6.根据权利要求1所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s2中对清洗和预处理后的连续时间序列数据进行相空间重构，从一维时间序列数据中提取出多维信息包括：
7.根据权利要求6所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s3中根据多维信息预设异常压力监测阈值t包括：
8.根据权利要求6所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s4中量化相空间中点与点之间的距离并计算距离比包括：
9.根据权利要求8所述的一种高精度闭环直线旋转电机的压力监测方法，其特征在于，所述步骤s5中基于异常压力监测阈值t监测闭环zr电机的压力是否出现异常，若相空间中点与点之间当前的距离比大于异常压力监测阈值t时，则判定闭环zr电机存在压力异常，记录异常的时间戳和异常程度，并根据异常的严重程度采取相应的响应措施包括：
10.一种高精度闭环直线旋转电机，其特征在于，包括电机壳体、直线电机、旋转电机、压力传感器与运动载件，所述直线电机与旋转电机均安装在电机壳体内，在旋转电机的输出端驱动连接有电机输出轴，旋转电机通过联轴器与电机输出轴相互连接，所述运动载件安装在直线电机的一侧，压力传感器安装在运动载件上。
