CN108597055A - 具有自订容忍值的智能机械监控设备 - Google Patents

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Abstract

一种具自订容忍值的智能机械监控设备，包括震动侦测装置，装设于机台上并连接一主机，主机包括撷取单元、傅立叶转换单元，用以将该切割震动数据进行傅立叶转换为一转换数据，以及一分析单元，用以切割该转换数据再读取其峰值进行分析得到一容忍值，通过一数据库单元储存一容忍值，并根据该容忍值建立一运作行为模型，使本案能有效分辨元件正常运作与其它故障之情况，该机械设备根据该容忍值决定是否回传信息至远程监控平台，以解决周期性大量数据回传导致信息无法即时更新与浪费网络带宽问题。

Description

具有自订容忍值的智能机械监控设备
技术领域
本发明涉及一种机械设备，尤指一种具有智能监控功能的机械设备。
背景技术
智能制造是工业制造领域的发展趋势，也是提高制造企业生产效率和管理水平的重要手段。过去企业在制造系统中，会使用人工或简易的系统来监控加工设备，这些监控手段只能满足简单的现场设备监控需求。随着企业规模的扩大，生产部门和外围子公司的增多，该如何通过更有效率的远程监控系统，同时对生产线进行远程监视、检测和控制是当务之急。
Internet网络作为信息传递和信息共享的载体，为先进制造技术的应用和发展提供了强有力的基础支持，特别是打破了地域的限制，为远程监控的实现奠定了平台，把制造过程的集成技术推向了更高的阶段。但是现有的机械设备虽可将数据回传至云端储存，但绝大多数是正常的生产数据，现有的监控方式无法选择只能固定周期性上传数据，这种监控技术只会造成系统处理与储存之负担。
推究其原因，是由于现有的机械设备无法分辨故障的原因，也无法自动选择要上传哪些数据，以轴承为例，倘若使用传统建模方式将无法分辨正常运作的轴承或内轴承、滚珠损伤与外轴承损伤等频率有何不同，也无法达到适时适效的监控目的。
再者，一般于生产进行中，最容易发生人为疏失造成生产错误，机械设备一但开始进行生产运转后不太可能临时中止其动作，因此生产运转前之生产组件与材料检查是非常重要的工作，而现有的机械设备亦缺少对生产前用料管制的方法与功能，如发生用料疏失，亦无法及时发现停止，徒增企业成本的损耗。另一方面，当机械设备发生故障需要原厂工程师到场维修时，往往无法确认工程师实际维修时数为何，无法有效计算生产成本达到监控目的。
由此，本案发明人鉴于上述缺失，乃搜集相关数据，经多方评估、考量，并以从事此业累积之多年经验，经由不断试作、修改，始设计出此种发明专利者。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，本发明提出具自订容忍值的智能机械设备，具有即时数据回传功能，使用者可以根据机械设备数据变化特性来设定回传事件触发，根据各机械设备参数数值变化自订容忍数值调整回传频率，以内差法、平均法、等宽分割法、等深分割法与装箱法等方式进行数据填充以利云端储存。以故障发生时之频率最高值(及其周围)进行建模，有效分辨元件正常运作与其他故障之情况，可有效解决传统方法无法区分相似群组之问题。
本发明另一目的，是将所需生产组件与材料数据生成QR Code(工单)让机边电脑进行扫描输入相关数值，对生产的组件与材料(RFID)进行监控，避免人为疏失与误植所造成之相关财产损失。
本发明再一目的是以卫星定位设定工程师与机械设备的容许距离数值，在容许距离数值内手持装置应用程式才会进行计时动作，当工程师必须离开一段时间或是进行休息行程时，系统可以手动或是自动进行计时暂停计时，自动计算精确的维修时间。
为达上述目的，本发明采用之技术手段包括将一震动侦测装置，装设于一机台上，用以侦测该机台之一震动数据；以及一主机，信号连接于该震动侦测装置，该主机包括一撷取单元，用以接收该震动数据，并切割该震动数据传送一切割震动数据；一傅立叶转换单元，连接于该撷取单元，该傅立叶转换单元用以将该切割震动数据进行傅立叶转换为一转换数据；一分析单元，连接于该傅立叶转换单元，该分析单元用以切割该转换数据再读取其峰值进行分析得到一容忍值；以及一数据库单元，连接于该分析单元，该数据库单元用以储存至少一容忍值，并根据该至少一容忍值建立一故障模型。
于一较佳实施例中，该震动侦测装置可为震动感测器或扭矩传感器，用以收集、侦测机台生产过程中产生的振动频率或转速数据。
于一较佳实施例中，该故障模型包含温度、震动、声音或生产参数的容忍值。
于一较佳实施例中，该主机判断该转换数据是否超过该容忍值，若是则加入时间对象后回传至该云端数据库；若否则继续监测该震动数据。
于一较佳实施例中，该主机还包含一预先储存的连续参数，该连续参数可为温度、震动、声音、转速。
于一较佳实施例中，该主机接收该震动数据并与该连续参数比对是否一致，若是，则依时间先后排序将该震动数据储存至该云端数据库，若否，则使用内插、等分、等比例或平均数方法整理、分析该数据。
于一较佳实施例中，该故障模型系由该撷取单元取单位时间内同类型故障的峰值后传输至该分析单元进行判断产生。
于一较佳实施例中，该机台连接一材料监控系统，且连接一机边电脑，该机边电脑扫描输入一元件生成一工单，该工单与该数据库系统进行数据比对，若数据正确，则执行生产流程，若否，该材料监控系统显示错误并指示该机边电脑重新执行扫入工单与再次确认的动作。
于一较佳实施例中，该材料监控系统，具有三组识别ID(RFID Tag)，分别监控装设于该机台内的一生产模具或一生产刀具或至少一生产材料。
于一较佳实施例中，机台连接一卫星定位系统，该卫星定位系统包含一计时单元与一距离侦测单元，该距离侦测单元与一手持装置通信连接，判断该机台与该手持装置间是否为合理距离，若是，则计时单元开始计时，若否，该计时单位停止计时。
详言之，本发明具有以下功效
1.必要时才进行云端储存，降低数据库负载与网络流量负担。
2.以故障峰值建立判断模型，有效判断故障原因，并对故障原因进行精确的分类。
3.生产前对材料与组件进行QR Code管制，避免生产错误或用料错误的人为疏失。
4.使用卫星定位技术精确计算维修工程师的维修时间，方便客户计算机台利用率与成本。
附图说明
图1为本发明系统流程图；
图2为本发明峰值表示意图；
图3为本发明材料监控系统与机台示意图；
图4为本发明材料监控系统之识别ID示意图；
图5为本发明卫星定位系统示意图。
符号说明
1 震动侦测装置
2 机台
3 主机
31 撷取单元
32 傅立叶转换单元
33 分析单元
34 数据库单元
4 故障模型
步骤 401～405
5 故障侦测监控
6 材料监控系统
61 生产模具
62 生产材料
63 生产刀具
64 机边电脑
65 数据库(ERP)系统
7 卫星定位系统
71 计时单元
72 距离侦测单元
73 手持装置。
具体实施方式
以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明揭露一种具自订容忍值的智慧机械监控设备，请参照图1，包括一震动侦测装置1，装设于一机台2上，震动侦测装置1可以用来收集、侦测机台2生产过程中产生的振动频率、转速等数据，可为震动感测器或扭矩传感器，当震动侦测装置1截取到一定已知故障及已知的正常震动数据之后，将该数据会传送至一主机3，主机3再对异常数据进行处理建模，该主机3包括:一撷取单元31、一傅立叶转换单元32、一分析单元33以及一数据库单元34，该数据库单元34可为云端储存技术。
本发明揭露一种故障侦测方法，包含一建立故障模型4以及一故障侦测监控5，机台首次使用时会预先执行建立故障模型4，其步骤如下:
401数据侦测：震动侦测装置1收集生产时已知的故障与震动数据；
402数据撷取：震动侦测装置1将数据传送至主机2中的撷取单元31；
403傅立叶转换：撷取单元31接收数据后，首先使用傅立叶单元32把截取到的震动数据各别进行时域转换频域，并将结果切割成多笔以每秒为单位的转换数据再传送至分析单元33；
404数据分析：分析单元33接收读取其转换数据进行分析，分析单元33再将多笔分析完成后的异常及正常数据进行比较，切割该转换数据再读取其峰值进行分析得到一容忍值，并传输至数据库单元34；
405故障侦测模型建立：数据库单元34储存至少一容忍值，并根据至少一容忍值建立一故障模型，故障模型包含各生产参数的容忍值。
第二次以及后续生产执行故障侦测监控5，其步骤如下：
501数据撷取：撷取单元31接收震动侦测装置1的数据；
502数据切割：把从主轴截取到的未知数据切割成每秒为单位的大小；
503傅立叶转换：傅立叶转换单元32进行傅立叶读取其峰值并与建立好的故障模型(容忍值)进行判断；
504故障侦测：若生产参数异常超过故障模型里的数值(容忍值)则输出其故障类型至数据库单元34。
于较佳实施例中实际操作时，该数据库单元34为云端数据库。机械设备端(机台2)装设震动侦测装置1，该震动侦测装置1会侦测使用者自定的数值，包含正常值与容忍值(容忍值的建立，参考前述故障侦测方法)，该些数值可为温度、震动、声音或与生产相关的任何参数，主机2判断该些参数是否超过容忍值，若是则加入时间对象后回传至云端数据库；若否则继续监测使用者自订的参数。
在云端数据库端，数据库单元34接收正常值与容忍值后，判断是否于单位时间内收到连续数据，若是则依时间先后排序储存，若否则使用内插、等分、等比例或平均数等方法进行数据整理。
以轴承之故障侦测为例，使用者可以根据机械设备资讯变化特性来设定回传事件触发，图2为计算过后的峰值表，可以观察出各类型不同的故障峰值都落在不同的点，从峰值表中找出各类型数据的最大值与最小值建立故障模型。
容忍值亦可由接收端反推而得，以温度侦测为例，如机台2生产时的温度，每一单位时间的变化超过设定温度(正常值)的变化时，就会触发异常事件回传。
以上表为例，数据库单元34根据两笔异常数据即可还原。
本发明关于数据撷取时间段的设定，是设定12000笔的数据等于1秒，取“1”秒同类型故障的峰值做判断，假设截取3000笔的一种故障类型与9000笔一种的故障类型，分析单元32会将这两笔数据前后结合进行运算，由于故障模型建立是以1秒为基础单位，而数据库单元34读取到的数据笔数越多，则判断出故障的类型成功率则越高。
请参照图3，本发明一种具自订容忍值的智能机械监控设备，还包含一材料监控系统6，使用于机台2，材料监控系统6具有射频识别功能，能识别生产组件与材料，具有三组识别ID(RFID Tag)，分别监控生产模具61、生产材料62以及生产刀具63，三组识别ID(RFIDTag)经由以太网连接一机边电脑64，机边电脑64将所需生产组件与材料信息生成QR Code(工单)让机边电脑64进行扫描输入，于操作时，机边电脑64预先输入工单，输入后与云端或是数据库(ERP)系统65获取当次所有生产数据(如材料名称、生产数量、其他信息等)，获取数据后进行数据比对，确认全部生产数据是否正确吻合，若是，执行生产流程，若否则系统显示错误，指示重新执行扫入工单与再次确认的工作程序。
请参照图5，本发明一种具自订容忍值的能机械监控设备，还包含一卫星定位系统7，使用于机台2，卫星定位系统7包含一计时单元71与一距离侦测单元72，于操作时，距离侦测单元72与一手持装置73通信连接，于操作时，手持装置73安装维修APP后，即可与云端数据库比对距离信息(GPS)，经由距离侦测单元72连续比对与机台2的距离，判断是否为预先设定的合理范围，若是，则计时单元71开始计算维修时间；开启计时后，若距离侦测单元72侦测非合理距离，则计时单元暂停计时，直到距离侦测单元72侦测到合理距离后才会继续连续计时。
手持装置73与机台2之全球卫星定位信息必须相当接近于容许范围内，其维修计时手持装置73内装设的应用程式方可进行计时动作，当维修人员必须离开一段时间或是进行休息行程时，卫星定位系统7可以手动或是自动进行计时暂停计时，反之则会恢复计时之动作。

Claims (10)

1.具自订容忍值的智能机械监控设备，包括:
一震动侦测装置，装设于一机台上，用以侦测该机台之一震动数据；以及
一主机，通信连接于该震动侦测装置，包括：
一撷取单元，用以接收该震动数据，并切割该震动数据传送一切割震动数据；
一傅立叶转换单元，连接于该撷取单元，该傅立叶转换单元用以将该切割震动数据进行傅立叶转换为一转换数据；
一分析单元，连接于该傅立叶转换单元，该分析单元用以切割该转换数据再读取其峰值进行分析得到一容忍值；以及
一数据库单元，连接于该分析单元，该数据库单元用以储存至少一容忍值，并根据该至少一容忍值建立一故障模型。
2.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该震动侦测装置可为震动感测器或扭矩传感器，用以收集、侦测机台生产过程中产生的振动频率或转速数据。
3.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该故障模型包含温度、震动、声音或生产参数的容忍值。
4.如权利要求3所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该主机判断该转换数据是否超过该容忍值，若是则加入时间对象后回传至该云端数据库；若否则继续监测该震动数据。
5.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该主机还包含一预先储存的连续参数，该连续参数可为温度、震动、声音、转速。
6.如权利要求5所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该主机接收该震动数据并与该连续参数比对是否一致，若是，则依时间先后排序将该震动数据储存至该云端数据库，若否，则使用内插、等分、等比例、平均数方法整理、分析该数据。
7.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该故障模型系由该撷取单元取单位时间内同类型故障的峰值后传输至该分析单元进行判断产生。
8.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该机台连接一材料监控系统，且连接一机边电脑，该机边电脑扫描输入一元件生成一工单，该工单与该数据库系统进行数据比对，若数据正确，则执行生产流程，若否，该材料监控系统显示错误并指示该机边电脑重新执行扫入工单与再次确认的动作。
9.如权利要求8所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该材料监控系统，具有三组识别ID(RFID Tag)，分别监控装设于该机台内的一生产模具或一生产刀具或至少一生产材料。
10.如权利要求1所述的具自订容忍值的智能机械监控设备，其特征在于，该机台连接一卫星定位系统，该卫星定位系统包含一计时单元与一距离侦测单元，该距离侦测单元与一手持装置通信连接，判断该机台与该手持装置间是否为合理距离，若是，则计时单元开始计时，若否，该计时单位停止计时。
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