[發明專利]一種數控機床的數據采集與監控方法及系統

在審

• 申請號: 202110511200.3
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113341879A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 鐘曉剛;喬立中;安鴦;楊宇
• 申請（專利權）人: 中國軟件與技術服務股份有限公司
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種數控機床的數據采集與監控方法，其步驟包括：

1)采集端對數控機床的狀態數據進行采集并發送給服務器端，采集的數據包括各軸電機的電流信號、溫度信號、負載信號、主軸信息、刀具信息、工況、加工程序、機床編號和報警信息；以及通過安裝在數控機床設定關鍵部位外部的振動傳感器采集設定關鍵部位的振動信號并傳輸至服務器端；

2)服務器端根據機床編號、運行時間、工況、加工程序、刀具信息對收到的數據進行分類，得到不同標簽對應的數據集；每一標簽的數據種類包括各軸電機的電流信號、溫度信號、負載信號、主軸信息和振動信號；

3)服務器端根據用戶端發送的請求中指定的標簽，將對應標簽的數據集傳輸至用戶端；

4)用戶端對收到的數據集中各種信號數據進行實時顯示，并對收到的信息實時處理，得到數控機床的健康狀態。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用戶端具有故障類型分析單元；所述故障類型分析單元中預設健康狀態的數據特征，通過對比收到的采集數據特征與健康狀態的數據特征得到差異度，進而得到設備健康狀態。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，得到所述差異度的方法為：設P＝{p₁,p₂,...,p_H}為用戶端收到的數據集中第N種類數據組成的待測樣本數據集合，Q_k＝{q₁,q₂,...,q_H}為第N種類數據第k個預設的健康狀態對應的狀態樣本數據集合；待測樣本數據合集P與狀態樣本數據合集Q_k包括H段樣本，通過公式計算得到第N種類數據與第N種類數據第k個狀態的差異度d(P,Q_k)；其中，p_i表示待測樣本數據集合P的第i個樣本，q_j表示狀態樣本數據集合Q的第j個樣本。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，通過公式計算最小的差異度，將最小差異度所對應的健康狀態作為待測樣本的健康狀態；其中M為預設健康狀態樣本的數量。m為差異度最小的健康狀態樣本的序號。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用戶端還包括故障位置分析單元和故障解決方案單元；所述故障位置分析單元依據故障類型分析單元的結果，通過各部位健康度判斷故障發生位置；所述故障解決方案模塊預設有不同故障的對應解決方案，依據所述故障類型分析模塊和故障位置分析模塊的結果，提供對應的解決方案。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，采集端對采集到的數據進行統計學特征分析，提取數據的統計學特征包括但不限于均值、方差、峰值、均方根和峭度指標。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，采集端通過安裝在機床設定關鍵部位外部的振動傳感器采集設定關鍵部位的振動信號，安裝在機床的關鍵位置包括：機床主軸外殼、絲母、軸承座和夾具外殼。

8.一種數控機床的數據采集與監控系統，其特征在于，包括采集端、服務器端和用戶端；其中，

所述采集端，用于對數控機床的狀態數據進行采集并發送給服務器端，采集的數據包括各軸電機的電流信號、溫度信號、負載信號、主軸信息、刀具信息、工況、加工程序、機床編號和報警信息；以及通過安裝在數控機床設定關鍵部位外部的振動傳感器采集設定關鍵部位的振動信號并傳輸至服務器端；

所述服務器端，用于根據機床編號、運行時間、工況、加工程序、刀具信息對收到的數據進行分類，得到不同標簽對應的數據集；每一標簽的數據種類包括各軸電機的電流信號、溫度信號、負載信號、主軸信息和振動信號；以及根據用戶端發送的請求中指定的標簽，將對應標簽的數據集傳輸至用戶端；

所述用戶端，用于對收到的數據集中各種信號數據進行實時顯示，并對收到的信息實時處理，得到數控機床的健康狀態。