【RT-Thread作品秀】基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器故障智能檢測設(shè)備

2020/12/14 作者：andy7788

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基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器故障智能檢測設(shè)備

作者：徐華

應(yīng)用背景

在智能制造時代，隨著工廠設(shè)備自動化程度不斷越高，設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)工作在生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。預(yù)測性維護(hù)技術(shù)是未來智慧工廠重要構(gòu)成部分，通過部署各種傳感器，采集工廠設(shè)備各種運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，研究檢測數(shù)據(jù)分析、預(yù)測算法微型化實現(xiàn)，快速便捷的對工業(yè)設(shè)備健康狀況進(jìn)行檢測，在設(shè)備健康狀況發(fā)生惡化之前做出合理的維護(hù)決策，消除設(shè)備的安全隱患。

實現(xiàn)功能

本項目基于RT-Thread、STM32開發(fā)板（NUCLEO-H743ZI2做了演示版本，ART-Pi只驗證調(diào)試了傳感器，跑通了流程，存在模擬i2c通信效率問題）、STM32 LSM6DSOX傳感器、1.12寸OLED屏，SHT31溫濕度傳感器（溫濕度數(shù)據(jù)暫時未參與建模）以及按鍵和指示燈設(shè)計一個MEMS振動監(jiān)控設(shè)備。實際要求是利用檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測機(jī)器的健康狀況，但本項目只是一個原型設(shè)計，驗證MCU采集傳感器數(shù)據(jù)，并驗證運(yùn)行CNN學(xué)習(xí)模型離線預(yù)測的可行性，最終預(yù)測結(jié)果輸出到OLED屏。

RT-Thread 使用情況概述

本項目功能基于RT-Thread開發(fā)，由于使用了Tensorflow，采用C/C++混合編程。NUCLEO-H743ZI2和ART-Pi開發(fā)板分別基于KEIL MDK和RT-Thread Studio開發(fā)。I2C分別采用了STM32HAL庫（H743）和RT-Thread GPIO軟件模擬（H750）調(diào)試開發(fā)。

硬件框架說明

NUCLEO-H743ZI2開發(fā)板，傳感器及OLED屏幕接I2C2_SDA和I2C2_SCL。BUTTON接PD_1, 指示燈接PD_0。引腳對照如下：

ART-Pi開發(fā)板，傳感器及OLED屏幕接PH11和PH12。BUTTON接PH14, 指示燈接PC7。

軟件框架說明

程序大體工作流程如下：

軟件模塊說明

NUCLEO-H743ZI2開發(fā)板軟件：

Source目錄：Tensorflow Lite for Micro相關(guān)代碼，收集傳感器數(shù)據(jù)，基于訓(xùn)練的模型預(yù)測傳感器狀態(tài)，并在OLED上顯示結(jié)果；

Applications目錄：main.c為主程序，其中增加了RT-Thread shell commands用于測試和調(diào)試。Sht31_sensor命令用于讀取溫濕度傳感器值，實際暫時未參與建模和預(yù)測；sh1107g_oled命令為OLED顯示測試命令；collect命令采集各狀態(tài)傳感器數(shù)據(jù)，輸出到PC側(cè)，整理標(biāo)注后用于建模。Check命令為采集預(yù)測功能。主程序啟動后，屏幕上顯示提示信息，按button，開始運(yùn)行。

Sensors：分別為LSM6DSOX，SHT31，OLED的驅(qū)動程序。

首先以RT-Thread shell commands形式，調(diào)試用到的各個外圍設(shè)備。其中collect命令調(diào)試LSM6DSOX，并采集數(shù)據(jù)用于建模，采集的數(shù)據(jù)歸為四類，在PC上構(gòu)建CNN并訓(xùn)練模型，并保存模型文件。