CN111948978A - 一种基于数控机床用数据采集、监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数控机床用数据采集、监控系统，包括数据采集单元、数据处理层、监控中心交互单元、大数据库存储模块和移动监控终端，所述数据采集单元通过第一无线通讯模块与数据处理层实现无线双向连接，且移动监控终端通过第二无线通讯模块与数据处理层实现无线双向连接，本发明涉及数控机床技术领域。该基于数控机床用数据采集、监控系统，可实现将采集的多个数控机床数据信息进行分通道资源化处理，很好的达到了缩短数据分析时间，来增强监控中心机床监控的时效性的目的，实现了将多个采集的数据进行分析处理，加快数据处理速度，实现了将采集的数据进行一一对比识别分析，大大提高了数控机床数据分析的精确性。

Description

一种基于数控机床用数据采集、监控系统

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种基于数控机床用数据采集、监控系统。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件，综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术。基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置，数控机床的数据采集系统是为数控机床配置的辅助功能设备，其主要作用是实现数据采集、系统监控程序管理等功能，包括检测安装在机床上的光棚的位置或角度反馈信号，监控系统实时的运动轨迹，实时检测驱动器输出的电机电流信号，监控电机的实际负载状况，将以上数据存人数据采集系统所配备的硬盘中，供用户分析查询以及相关数据的备份，协同数控系统进行程序的加工，实现加工程序的管理加工工艺配置和加工程序在数控系统和数据采集系统之间的相互传输，将运动控制与状态监控有机地统一起来，双方可以单独工作，也可协调工作，而这些的实现，仅靠设置参数和操作按钮就可完成，数控机床采集数据的传输方式分为两种，一种是硬件传输，另一种是网卡传输，网卡数据传输可节省布线成本，因此受到广泛使用。

目前的数控机床的数据智能采集和监控大多直接将多个数控机床采集的信息通过网络无线传输到监控中心进行分析处理，然而，这样的采集数据分析处理方式只能将单个采集的数据进行分析处理，处理数据较慢，经常出现数据采集系统延迟或采集系统与现实机床运行情况存在差别，不能实现将采集的多个数控机床数据信息进行分通道资源化处理，无法达到缩短数据分析时间，来增强监控中心机床监控的时效性的目的，不能实现将采集的数据进行一一对比识别分析，大大降低了数控机床数据分析的精确性，从而给人们的数控机床监控和排障工作带来了极大的不便。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于数控机床用数据采集、监控系统，解决了现有的采集数据分析处理方式只能将单个采集的数据进行分析处理，处理数据较慢，经常出现数据采集系统延迟或采集系统与现实机床运行情况存在差别，不能实现将采集的多个数控机床数据信息进行分通道资源化处理，无法达到缩短数据分析时间，来增强监控中心机床监控的时效性的目的，不能实现将采集的数据进行一一对比识别分析，大大降低了数控机床数据分析精确性的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于数控机床用数据采集、监控系统，包括数据采集单元、数据处理层、监控中心交互单元、大数据库存储模块和移动监控终端，所述数据采集单元通过第一无线通讯模块与数据处理层实现无线双向连接，且移动监控终端通过第二无线通讯模块与数据处理层实现无线双向连接，所述数据处理层包括中央处理模块、时间排序模块、对比数据提取量化模块和数据分类对比分析单元，所述中央处理模块的输出端分别与时间排序模块和对比数据提取量化模块的输入端电性连接，且时间排序模块的输出端与采集数据分类单元的输入端电性连接，所述对比数据提取量化模块的输出端与对比数据分类单元的输入端电性连接，且采集数据分类单元和对比数据分类单元的输出端均与数据分类对比分析单元的输入端电性连接，所述数据分类对比分析单元与中央处理模块实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元包括主轴输出功率分析模块、运行状态分析模块和故障分析模块。

优选的，所述数据处理层分别与监控中心交互单元和大数据库存储模块实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元与大数据库存储模块实现双向电性连接。

优选的，所述采集数据分类单元内根据数据采集的时间分类出N个时间段任务数据，且对比数据分类单元内根据对比数据提取量化模块量化的对比资源分类出N种类型对比资源。

优选的，所述中央处理模块通过第一无线通讯模块与数据采集单元实现无线双向连接，且中央处理模块通过第二无线通讯模块与移动监控终端实现无线双向连接。

优选的，所述数据采集单元是由N个数据采集模块组成，且每个数据采集模块安装于一台数控机床内，所述数据采集模块包括机床硬件数据采集模块和机床网卡数据采集模块。

优选的，所述中央处理模块与监控中心交互单元实现双向电性连接，且监控中心交互单元分别与对比数据提取量化模块和数据分类对比分析单元实现双向电性连接。

优选的，所述监控中心交互单元包括监控中心处理器、数据实时刷新模块、故障报警模块、显示模块和客户端交互模块，所述监控中心处理器分别与数据实时刷新模块、故障报警模块、显示模块和客户端交互模块实现双向电性连接。

优选的，所述故障报警模块包括监控中心内的报警组件和数控机床上的三色灯报警组件。

优选的，所述第一无线通讯模块为以太网局域网，将多个数据采集模块与监控中心之间建立无线数据传输网络，且第二无线通讯模块为GSM/GPRS网络通讯协议，将监控中心与外界的移动监控终端之间建立无线数据传输网络。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于数控机床用数据采集、监控系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于数控机床用数据采集、监控系统，通过数据处理层包括中央处理模块、时间排序模块、对比数据提取量化模块和数据分类对比分析单元，中央处理模块的输出端分别与时间排序模块和对比数据提取量化模块的输入端电性连接，且时间排序模块的输出端与采集数据分类单元的输入端电性连接，对比数据提取量化模块的输出端与对比数据分类单元的输入端电性连接，且采集数据分类单元和对比数据分类单元的输出端均与数据分类对比分析单元的输入端电性连接，数据分类对比分析单元与中央处理模块实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元包括主轴输出功率分析模块、运行状态分析模块和故障分析模块，采集数据分类单元内根据数据采集的时间分类出N个时间段任务数据，且对比数据分类单元内根据对比数据提取量化模块量化的对比资源分类出N种类型对比资源，可实现将采集的多个数控机床数据信息进行分通道资源化处理，很好的达到了缩短数据分析时间，来增强监控中心机床监控的时效性的目的，实现了将多个采集的数据进行分析处理，加快数据处理速度，很好的避免了出现数据采集系统延迟或采集系统与现实机床运行情况存在差别的情况发生，实现了将采集的数据进行一一对比识别分析，大大提高了数控机床数据分析的精确性，从而大大方便了人们的数控机床监控和排障工作。

(2)、该基于数控机床用数据采集、监控系统，通过监控中心交互单元包括监控中心处理器、数据实时刷新模块、故障报警模块、显示模块和客户端交互模块，监控中心处理器分别与数据实时刷新模块、故障报警模块、显示模块和客户端交互模块实现双向电性连接，可方便监控人员与整个数控机床数据采集监控系统进行很好的交互，监控人员只需通过操作监控中心计算机即可完成对多个数控机床的远程监控。

(3)、该基于数控机床用数据采集、监控系统，通过故障报警模块包括监控中心内的报警组件和数控机床上的三色灯报警组件，可实现在监控中心和数控机床上两个位置同时设置故障报警组件，方便监控人员通过两者监控中心故障报警组件的对比来确认数控机床故障的发生情况，从而确保了故障监控的准确性。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明数据处理层结构的原理框图；

图3为本发明监控中心交互单元的结构原理框图；

图4为本发明数据分类对比分析单元的结构原理框图；

图5为本发明数据采集模块的结构原理框图。

图中，1数据采集单元、11数据采集模块、111机床硬件数据采集模块、112机床网卡数据采集模块、2数据处理层、21中央处理模块、22时间排序模块、23对比数据提取量化模块、24数据分类对比分析单元、241主轴输出功率分析模块、242运行状态分析模块、243故障分析模块、25采集数据分类单元、26对比数据分类单元、27时间段任务数据、28对比资源、3监控中心交互单元、31监控中心处理器、32数据实时刷新模块、33故障报警模块、34显示模块、35客户端交互模块、4大数据库存储模块、5移动监控终端、6第一无线通讯模块、7第二无线通讯模块。

具体实施方式

下面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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于数控机床用数据采集、监控系统，包括数据采集单元1、数据处理层2、监控中心交互单元3、大数据库存储模块4和移动监控终端5，大数据库存储模块4对采集的数据进行存储，数据采集单元1是由N个数据采集模块11组成，且每个数据采集模块11安装于一台数控机床内，数据采集模块11包括机床硬件数据采集模块111和机床网卡数据采集模块112，数据采集模块11内的机床硬件数据采集模块111和机床网卡数据采集模块112分别对数控机床上的主轴输出功率、三色灯状态信息、电压数据、电流数据、刀具位置以及启动工作状态数据信息进行采集，数据采集单元1通过第一无线通讯模块6与数据处理层2实现无线双向连接，且移动监控终端5通过第二无线通讯模块7与数据处理层2实现无线双向连接，监控中心交互单元3包括监控中心处理器31、数据实时刷新模块32、故障报警模块33、显示模块34和客户端交互模块35，监控中心处理器31分别与数据实时刷新模块32、故障报警模块33、显示模块34和客户端交互模块35实现双向电性连接，数据实时刷新模块32会对传输的数据进行实时刷新，监控中心处理器31会控制故障报警模块33进行报警，来提醒监控人员进行故障排查，监控人员可将监控中心交互单元3内的客户端交互模块35进行登录，登录成功后，监控人员可通过客户端交互模块35向系统内输入需要对比的设定数据，监控中心处理器31会控制显示模块34进行显示，故障报警模块33包括监控中心内的报警组件和数控机床上的三色灯报警组件，第一无线通讯模块6为以太网局域网，将多个数据采集模块11与监控中心之间建立无线数据传输网络，且第二无线通讯模块7为GSM/GPRS网络通讯协议，将监控中心与外界的移动监控终端5之间建立无线数据传输网络，数据处理层2包括中央处理模块21、时间排序模块22、对比数据提取量化模块23和数据分类对比分析单元24，中央处理模块21通过第一无线通讯模块6与数据采集单元1实现无线双向连接，且中央处理模块21通过第二无线通讯模块7与移动监控终端5实现无线双向连接，中央处理模块21的输出端分别与时间排序模块22和对比数据提取量化模块23的输入端电性连接，时间排序模块22对采集的各个数据根据传输的时间进行排序，且时间排序模块22的输出端与采集数据分类单元25的输入端电性连接，对比数据提取量化模块23的输出端与对比数据分类单元26的输入端电性连接，对比数据提取量化模块23将监控人员预先输入的各对比分析指标设定值进行资源量化处理，然而通过对比数据分类单元26将对比数据分类出多个对比资源28，且采集数据分类单元25和对比数据分类单元26的输出端均与数据分类对比分析单元24的输入端电性连接，采集数据分类单元25内根据数据采集的时间分类出N个时间段任务数据27，采集数据分类单元25将数据分成多个时间段任务数据27，且对比数据分类单元26内根据对比数据提取量化模块23量化的对比资源分类出N种类型对比资源28，数据分类对比分析单元24与中央处理模块21实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元24包括主轴输出功率分析模块241、运行状态分析模块242和故障分析模块243，数据分类对比分析单元24对多个时间段任务数据27和多个对比资源28同时进行分析处理，数据分类对比分析单元24内的主轴输出功率分析模块241可对采集的主轴输出功率进行分析处理，运行状态分析模块242会对数控机床的的状态进行分析处理，故障分析模块243根据数据对比结果进行故障分析，数据处理层2分别与监控中心交互单元3和大数据库存储模块4实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元24与大数据库存储模块4实现双向电性连接，中央处理模块21与监控中心交互单元3实现双向电性连接，且监控中心交互单元3分别与对比数据提取量化模块23和数据分类对比分析单元24实现双向电性连接。

使用前，监控人员可将监控中心交互单元3内的客户端交互模块35进行登录，登录成功后，监控人员可通过客户端交互模块35向系统内输入需要对比的设定数据，监控中心处理器31会控制显示模块34进行显示。

使用时，首先各数控机床上安装的数据采集模块11内的机床硬件数据采集模块111和机床网卡数据采集模块112分别对数控机床上的主轴输出功率、三色灯状态信息、电压数据、电流数据、刀具位置以及启动工作状态数据信息进行采集，并将采集的数据信息通过第一无线通讯模块6传送至数据处理层2内，数据处理层2内的中央处理模块21会控制时间排序模块22对采集的各个数据根据传输的时间进行排序，然后通过采集数据分类单元25将数据分成多个时间段任务数据27，同时中央处理模块21会控制对比数据提取量化模块23将监控人员预先输入的各对比分析指标设定值进行资源量化处理，然而通过对比数据分类单元26将对比数据分类出多个对比资源28。

之后中央处理模块21会控制数据分类对比分析单元24对多个时间段任务数据27和多个对比资源28同时进行分析处理，数据分类对比分析单元24内的主轴输出功率分析模块241可对采集的主轴输出功率进行分析处理，运行状态分析模块242会对数控机床的的状态进行分析处理，故障分析模块243根据数据对比结果进行故障分析，分析处理的结果会传送至监控中心交互单元3内来供监控人员进行观察监控，同时传送至大数据库存储模块4内进行存储，监控中心交互单元3内的数据实时刷新模块32会对传输的数据进行实时刷新，当检测到有故障时，监控中心处理器31会控制故障报警模块33进行报警，来提醒监控人员进行故障排查，同时数据采集层2采集的数据会通过第二无线通讯模块7传送至移动监控终端5，来供不在监控中心的监控人员进行远程监控，这样就完成了该基于数控机床用数据采集、监控系统的整个工作过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于数控机床用数据采集、监控系统，包括数据采集单元(1)、数据处理层(2)、监控中心交互单元(3)、大数据库存储模块(4)和移动监控终端(5)，所述数据采集单元(1)通过第一无线通讯模块(6)与数据处理层(2)实现无线双向连接，且移动监控终端(5)通过第二无线通讯模块(7)与数据处理层(2)实现无线双向连接，其特征在于：所述数据处理层(2)包括中央处理模块(21)、时间排序模块(22)、对比数据提取量化模块(23)和数据分类对比分析单元(24)，所述中央处理模块(21)的输出端分别与时间排序模块(22)和对比数据提取量化模块(23)的输入端电性连接，且时间排序模块(22)的输出端与采集数据分类单元(25)的输入端电性连接，所述对比数据提取量化模块(23)的输出端与对比数据分类单元(26)的输入端电性连接，且采集数据分类单元(25)和对比数据分类单元(26)的输出端均与数据分类对比分析单元(24)的输入端电性连接，所述数据分类对比分析单元(24)与中央处理模块(21)实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元(24)包括主轴输出功率分析模块(241)、运行状态分析模块(242)和故障分析模块(243)。

2.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述数据处理层(2)分别与监控中心交互单元(3)和大数据库存储模块(4)实现双向电性连接，且数据分类对比分析单元(24)与大数据库存储模块(4)实现双向电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述采集数据分类单元(25)内根据数据采集的时间分类出N个时间段任务数据(27)，且对比数据分类单元(26)内根据对比数据提取量化模块(23)量化的对比资源分类出N种类型对比资源(28)。

4.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述中央处理模块(21)通过第一无线通讯模块(6)与数据采集单元(1)实现无线双向连接，且中央处理模块(21)通过第二无线通讯模块(7)与移动监控终端(5)实现无线双向连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述数据采集单元(1)是由N个数据采集模块(11)组成，且每个数据采集模块(11)安装于一台数控机床内，所述数据采集模块(11)包括机床硬件数据采集模块(111)和机床网卡数据采集模块(112)。

6.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述中央处理模块(21)与监控中心交互单元(3)实现双向电性连接，且监控中心交互单元(3)分别与对比数据提取量化模块(23)和数据分类对比分析单元(24)实现双向电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述监控中心交互单元(3)包括监控中心处理器(31)、数据实时刷新模块(32)、故障报警模块(33)、显示模块(34)和客户端交互模块(35)，所述监控中心处理器(31)分别与数据实时刷新模块(32)、故障报警模块(33)、显示模块(34)和客户端交互模块(35)实现双向电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述故障报警模块(33)包括监控中心内的报警组件和数控机床上的三色灯报警组件。

9.根据权利要求1所述的一种基于数控机床用数据采集、监控系统，其特征在于：所述第一无线通讯模块(6)为以太网局域网，将多个数据采集模块(11)与监控中心之间建立无线数据传输网络，且第二无线通讯模块(7)为GSM/GPRS网络通讯协议，将监控中心与外界的移动监控终端(5)之间建立无线数据传输网络。

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