CN112753033B - 传感器控制组件和制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器控制组件，该传感器控制组件提供了安全的传感器数据和对传感器的优化操纵。另外，本发明涉及被用在这种传感器控制组件中的传感器单元。另外，本发明涉及包含传感器控制组件的至少一部分的制造设备。另外，本发明涉及用于优化传感器的使用的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器控制组件，该传感器控制组件提供了安全的传感器数据和传感器的优化操纵。另外，本发明涉及被用在这种传感器控制组件中的传感器单元。另外，本发明涉及包含传感器控制组件的至少一部分的制造设备。另外，本发明涉及用于优化传感器的使用的方法。
背景技术
半自动化或自动化的制造设备被广泛地用在工业制造中，并一直是进一步发展的主题。新制造方法(例如增材制造)提供了巨大的机遇，但同时也为将这些方法从研究课题转化为可靠的且普遍适用的制造设备提出了新的挑战。
例如，如增材制造的制造方法提供了可能性，使制造灵活地适配于当前需求、并在几乎没有或没有时间损失的情况下在不同产品之间切换。这使得可以在中心位置捆绑这样的生产，其中订单例如是被全局捆绑的并被分割以由恰有空闲能力的设施生产。此外，这种方法可以不是严格在内部使用的，而是也可以被用于一些提供这种增材制造能力的外部合约工。然而，尽管这样的过程具有普遍适用性，但也出现了若干问题。控制中与标准的微小差异或偏离(例如基于被更换的备件)，导致产品质量的降低，对于如流体引擎中所使用的高质量产品而言，这种产品质量的降低被视为不可接受的。此外，在任意制造设备上单一地基于设备的可用性来灵活地生产部件，可能会导致另外的问题。
例如，将生产移至满足要求和需求的一个不同的制造地点，带来了另外的问题。例如，在制造期间，要确保满足所要求的条件有时候依赖于由生产商相应指示收集的数据而不是由客户收集的数据。在此，针对长期使用提供可靠的传感器数据也带来了特别的挑战。例如，由于所要求的数据后来可能成为争议的主题，因此传感器数据的可靠性必须得到保证，这特别具有挑战性。在此，不仅对传感器数据的有意篡改会引起问题，而且例如传感器随时间丢失其校准的问题也会引起问题。
因此，需要解决这些问题的手段，以使得能够如所要求的那样灵活且有益地使用新方法。
发明内容
这些问题通过在下文和权利要求中所公开的产品和方法来解决。另外的有利实施例在从属权利要求和进一步的描述中公开。这些益处可以被用于使相应的解决方案适用于特定的需要或解决其他问题。
根据一个方面，本发明涉及一种传感器控制组件，用以安全地验证和校准制造设备的传感器，制造设备被用于产品的制造过程中，传感器控制组件包含：
-制造设备的传感器；
-第一处理单元，适于提供由传感器获取的传感器数据的密码校验和；
-分布式数据库，适于接收传感器数据，其中分布式数据库被保护以防篡改；
-第二处理单元，适于基于密码校验和来验证传感器数据，
-第三处理单元，适于基于比较来确定针对校准或者重置的需求，该比较是在限定的制造条件中所获取的传感器数据与在制造过程期间所获取的另外的传感器数据的比较，其中第二处理单元和第三处理单元可以是相同的或不同的处理单元。在此，限定的制造条件可以是相同的或不同的产品的不同制造过程的部分，或者是被监测的特定制造过程的特定部分。例如，除了要在粉末床中生产的产品之外，还可以制备基本结构，并且保存对应的传感器数据，以在制造过程的中间或结束时与传感器数据进行比较。
可以通过这种方式保护其数据的传感器的示例例如是：基于温度的传感器，例如该基于温度的传感器间接地检测在选择性激光熔化(SLM)或在选择性激光烧结中使用的激光器的功率输出、用于电子束熔化(EBM)中的电子束的功率输出或用于在粘合剂喷射中固化粘合剂的射线的功率输出；流量计，该流量计测量施加到制造设备(如激光器)的部件上的实际电流、要熔化在一起的材料在熔化过程之前、期间和/或之后的温度；光学传感器，该光学传感器检测施加新的一层要熔化在一起的材料的涂覆刀的移动或使用这种涂覆刀所施加的粉末的分布的质量；或者在制造过程期间获取图像的光学传感器。
保护分布式数据库以防篡改可以使用对本领域技术人员可用的方法和手段来实现。例如，所述分布式数据库可以被实现为区块链，以通过比较区块链的较旧区块和较新区块之间的连接来确保区块链的包含在较早的区块中的较旧数据不被篡改。此外，分布式数据库可以被实现为加密的数据库，其允许仅由可信方添加新数据和检索旧数据。此外，分布式数据库可以是点对点网络，该点对点网络仅允许指定人员访问和/或受到对应限制的访问。
在本文中所使用的术语“处理单元”是指用于处理数据的数据处理单元。在本文中，例如，生成校验和和密码校验和，执行智能合约，比较测量的值和预定的值，确定对特定情况的反应，生成输出，重新配置数据集的一部分，验证校验和、优选验证密码校验和，生成针对区块链的新区块，将新区块集成在区块链中，等等。例如，这样的处理单元可以存在于计算机、客户端、智能电话和服务器中。例如，这样的处理单元也可以像区块链一样存在于分布式数据库的节点中。
根据另一方面，本发明涉及一种传感器单元，该传感器单元包括传感器和第一处理单元，其中传感器和第一处理单元被不可分离地连接，其中传感器单元适于被使用在本发明的传感器控制组件中。
根据另一方面，本发明涉及一种包含本发明传感器控制的至少一部分的制造装置，其中制造装置优选是用于增材制造的制造设备。通常优选的是，制造设备至少包含本发明的传感器单元。
根据另一方面，本发明涉及一种用于验证和校准本发明的传感器控制组件的传感器的方法，方法包含：
-针对特定的制造条件获取第一传感器数据，并且将第一传感器数据存储在数据存储器和/或分布式数据库中；
-在产品的制造过程期间，获取传感器的第二传感器数据；
-使用第一处理单元来计算传感器数据的密码校验和；
-将第二传感器数据传输至分布式数据库，其中分布式数据库被保护以防篡改；
-基于密码校验和来验证第二传感器数据；
-基于第一传感器数据与第二传感器数据的比较来确定针对校准或重置传感器的需求，其中如有需要，则生成针对校准或重置传感器的信号。在本文中，之前提到的步骤可以(但不是必须)以特定的顺序执行。
在本文中所使用的术语“制造条件”是指使用制造设备的特定状态。例如，这可以是在选择性激光熔化过程期间在特定条件下的熔化过程或在选择性激光熔化过程期间在施加新粉末层的过程中熔化过程的中断。在此，例如，温度传感器提供关于粉末材料表面的温度的传感器数据。例如，“制造条件”也可以是电子束熔化制造过程期间的活动状态。在此，传感器监测电子束源的功耗。
这样的传感器数据例如是在产品使用增材制造的制造过程中获取的。例如，传感器数据还可以包括关于制造环境的温度的信息、关于制造过程的中断的信息、关于制造设备的意外打开的信息、关于电流(如施加到被包含在制造设备中的激光器的经调整的电流)的信息以及类似信息。这些数据稍后可以被用于审查制造过程。例如，可以检查在这种制造期间是否符合所有规格。应指出的是，这种审查对于在此过程期间所获取的传感器数据尤其有利。可以预期的是，随着对应产品的生产更加分散，这项任务将变得越来越重要。在这种背景下，对于未来的生产方法，如依赖于大量多用途设备在不同地点自动创造产品的增材制造，审查制造过程应是非常重要的课题。虽然应该期望产品是相同的，但应注意的是，设备的微小差异以及在对应制造过程中可能所包含的特定参数可能导致产品的重大差异，甚至可能导致产品有瑕疵。因此，尽管存在对应的成本和与之相关的附加工作，但这样的主题与这样的应用也应该更具有高度相关性。
根据另一方面，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有用于执行本发明的方法或操作本发明的传感器组件的程序命令。
根据另一方面，本发明涉及一种用于提供本发明的计算机程序产品的设备，其中设备存储了计算机程序产品和/或提供计算机程序产品，以供进一步使用。
除非另有说明，“计算”、“处理”、“确定”、“生成”、“配置”、“重新配置”等术语和类似术语是指修改数据和/或创建数据和/或转换数据的动作和/或过程和/或步骤，其中数据以物理变量形式呈现或提供。
例如，在本文中所使用的术语“数据存储器”或类似术语是指如RAM(随机存取存储器)的暂时的数据存储器或长期的数据存储器(如硬盘驱动器)或数据存储器单元(如CD、DVD、U盘等)。这样的数据存储器可以额外地包括或连接到处理单元，以允许对存储在数据存储器上的数据进行处理。
在本文中所使用的术语“智能合约”特别包括数据，诸如程序数据或可由程序执行以执行指定的步骤或动作的数据，包括控制命令、指定的值、要求、相互关联的数据(诸如测量值以及响应于与所述测量值相比满足或不满足预定的值的相应动作)。例如，执行智能合约可以通过对应地选择的分布式数据库或运行时环境(如虚拟机)来完成。优选地，用于执行智能合约的这种装置是图灵完备的。通常优选的是，使用分布式数据库的基础设施来执行智能合约。
在本文中所使用的术语“密码校验和”是指优选对对应的数据或对应的数据的一部分使用密码哈希函数而获取的数据校验和。此外，密码校验和可以特别指数字签名或密码验证码，其适于用来验证被用于生成密码校验和以防止篡改的数据。在此，例如可以针对所获取的每个传感器数据或针对完整的所监测的数据来提供这种密码校验和。提供大量的密码校验和通常提供了更高的防篡改保护。例如，针对被包括在分布式数据库中的完整的区块提供这样的密码校验和通常减少了对于处理单元所需的工作负荷，但至少略微降低了数据安全性。
在本文中所使用的术语“分布式数据库”是指分散的数据库,如区块链、分布式分类账、分布式数据存储系统、基于分布式分类账技术的系统、防篡改数据库、云、云服务、云中的区块链或点对点数据库。在本文中，这样的分布式数据库可以是公共数据库(如公共区块链)或者非公共数据库(如私人区块链)。通常优选的是，这样的区块链是非公共的，并且只能由被授权的人员访问。在此，也可以授予外部人员这样的访问权，以允许审查例如特定产品的生产数据。
在本文中所使用的术语“数据区块”是指分布式数据库(如区块链或点对点数据库)的一个区块。区块可以包含关于数据区块大小的数据、区块头、被监测的数据的计数器、传感器数据和/或被监测的数据。所述区块头例如可以包含版本号、校验和或时间戳。
附图说明
参考下文的具体实施方式和附图及其描述来简化对本发明的理解。然而，由于在具体实施方式中所公开的实施例代表提供附加益处以解决特定问题或满足特定需求的实施例，本发明不应被理解为受限于这些实施例。此外，应当理解的是，该图不应被理解为限制本发明的范围，而是公开了进一步解释本发明的优选实施例。
图1示出了本发明的传感器控制组件的一个示例的示意图。
具体实施方式
除非另有说明，下文的实施例包含至少一个处理器和/或数据存储器单元以实现本发明的方法。
根据一个方面，本发明涉及一种传感器控制组件，来安全地验证和校准被用于产品的制造过程中的制造设备的传感器，传感器控制组件包含：
-制造设备的传感器；
-第一处理单元，适于提供由传感器获取的传感器数据的密码校验和；
-分布式数据库，适于接收传感器数据；
-第二处理单元，适于基于密码校验和来验证传感器数据，
-第三处理单元，适于基于比较来确定针对校准或者重置的需求，该比较是在限定的制造条件中所获取的传感器数据与在制造过程期间所获取的另外的传感器数据的比较；
其中第二处理单元和第三处理单元可以是相同的或不同的处理单元。
令人惊讶的是，在基于第一传感器数据(6)与第二传感器数据(6)的比较确定了针对校准或重置传感器(1)的需求的情况下，传感器控制组件允许直接生成针对校准或重置传感器(1)的信号。在此，这样的校准或重置可以立即开始或延迟开始。然而，不需要启动维护过程，而是校准或重置可以在不需要进一步交互的情况下自动进行。例如，这显著地减低了操作员的工作，提高了可靠性并降低了成本。
根据另外的实施例，这样的分布式数据库优选提供另外的加密，该加密将包含在数据库中的数据分成子部段。这允许将对特定数据的访问提供给特定人员。应指出的是，这样的方法在如下的情况中是非常有利的，例如客户被授予审查特定产品的生产数据的权利，而同时对包含在分布式数据库中的关于其他产品的数据保密。备选地或附加地，分布式数据库可以被分成至少两个子数据库，其中这些子数据库例如根据不同的客户而被分成官方部分和非官方部分等等。例如，这样的官方部分可以包含使用增材制造生产的产品的不同层的传感器数据和所述产品的创建数据。而非官方部分可以包含增材制造设备特定的工作条件(基于由客户提供的构建数据)和用于实现这样的结构的内部专用技术。
根据另外的实施例，第一处理单元优选是oracle硬件，更优选是区块链芯片。在本文中所使用的术语“oracle硬件”是指包含安全元件的设备，这些安全元件使得设备能够使用软件安全手段(如密码方法)、机械安全手段(如可锁定的封闭结构)或电子安全手段(如在篡改的情况下删除设备的数据的手段)。通常优选的是，这样的oracle硬件至少包含密钥。通常优选的是，传感器控制组件的处理单元是区块链芯片。应指出的是，尽管由此产生的费用和要求较高，但使用硬件手段对所获取的数据进行加密的可能性被证实是特别有利的。例如，使用硬件手段对所获取的数据进行加密允许安全地提供防篡改的数据集，该数据集是要在制造过程的稍后审查过程中被验证或使用的可靠数据源。
根据另外的实施例，第一处理单元优选适于对包含密码校验和和/或传感器数据的第一数据集加密，并且其中分布式数据库或包含在传感器控制组件中的数据存储器适于直接存储加密的第一数据集或在所述第一数据集被存储在数据存储器和/或分布式数据库中之前对其解密。
根据另外的实施例，第一处理单元适于将传感器数据和密码校验和存储在分布式数据库中。这样的直接存储降低了拦截数据流并可能篡改该数据流的可能点的数目。
根据另外的实施例，传感器数据或密码校验和或者传感器数据和密码校验和两者优选包含传感器的唯一标识符。这允许进一步提高数据安全性。
根据另外的实施例，优选的是，传感器数据和密码校验和被存储在分布式数据库中。虽然可以将对传感器数据的验证步骤置于例如位于制造设备中的数据存储器中，并且利用不同的手段来确保数据可靠性，但通常优选的是还将密码校验和转发至分布式数据库以允许基于该密码校验和来进行另外检查。当然，在这种情况下，即使在转发密码校验和时，仍然可以使用额外的手段来保护在这种数据存储器与分布式数据库之间的通信。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选包含至少两个、更优选至少三个传感器。通常优选的是，所述传感器是不同的传感器，例如选自由以下项组成的组：光学温度传感器、非光学温度传感器、监测被施加到被用于选择性激光熔化中的激光器的电流或电子束的传感器、相机、测量在粉末流设备中的粉末流的传感器、以及监测粉末床的重量的重量传感器。这允许将多种数据捆绑在安全的数据集中，从而允许在确保可靠性的情况下进行更详细的审查。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选包含至少一个第一处理单元，第一处理单元适于处理至少两个传感器的传感器数据。例如，由于处理单元的数目减少了，因此这降低了成本。例如，如果现有的制造设备应被升级以使其能够使用本发明的方法，则这种情况是特别有利的。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选包含至少两个传感器和至少两个第一处理单元，并且其中至少一个第一处理单元、更优选至少两个第一处理单元、甚至更优选至少三个第一处理单元适于处理单个传感器的传感器数据。这通常使得处理能够更快并更可靠。尤其是在对于之后的审查而言，对应的传感器被视为具有较高的重要性的情况下，这是非常有利的。
根据另外的实施例，制造设备优选包含被定位在传感器与所述分布式数据库之间的数据存储器。例如，这样的数据存储器可以被用来在分布式数据库没有与制造设备连接时暂时地存储传感器数据。这样的数据存储器还可以被用来暂时地存储被发送给传感器的命令。例如，优选地，可以不直接执行校准或重置传感器。应指出的是，在制造过程期间直接执行这样的命令可能导致对产品的损坏。例如，在对于制造设备的控制的一些控制特性而言需要所述传感器的情况下，重新校准可能产生问题。
根据另外的实施例，传感器和第一处理单元优选通过第一连接连接，其中第一连接适于不可分离地连接传感器和第一处理单元。优选地，第一连接是直接连接，例如从传感器至处理单元的线缆连接。所述第一连接还可以是电路板的一部分，其中电路板的一部分被连接至传感器或者是传感器的一部分，并且电路板的另一部分被连接至第一处理单元或者是第一处理单元的一部分。通常优选的是，第一连接适于为从传感器传输到第一处理单元的数据提供防篡改保护。例如，第一连接与至传感器和第一处理单元的接口可以被壳体封装，其中所述壳体可以优选被保护以防篡改。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选包含数据存储器，其中数据存储器适于在传感器被激活时始终与第一处理单元连接，并且其中数据存储器适于至少暂时地存储传感器数据和密码校验和。通常优选的是，数据存储器是第一处理单元的一部分。由于对所获取的数据的处理和存储在传感器处被高度地本地化，从而进一步降低了待被存储在分布式数据库中的数据受到篡改的风险，因此数据存储器是第一处理单元的一部分使得能够进一步地提高数据安全性。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选包含将第一处理单元与分布式数据库连接的第二连接，其中数据存储器是第二连接的一部分。通常优选的是，数据存储器与至少两个、更优选至少三个第一处理单元连接。这提供的优点例如在于，针对提供更大量的传感器数据的实施例，所述数据可以被集中地存储在这样的数据存储器上。同时对于其中提供了被保护的传感器单元(包括传感器和第一处理单元以及额外的数据存储器)的实施例，在这样的传感器单元中包括更大的数据存储器使得成本提高。因此，对于这些情况，将被保护的数据存储在中心数据存储器上也可以是有利的。
根据另外的实施例，传感器控制组件优选提供了作为第一处理单元的一部分的第一数据存储器和作为第二连接的一部分的第二数据存储器。这提供的优点例如在于，即便是向分布式数据库提供暂时连接的系统，也可以在无需更多的成本的情况下实现，同时保持更高的安全等级。虽然传感器数据的主要保护是通过第一数据存储器来完成的(并且例如传感器数据被捆绑成各自被保护的小封装)，但是所收集的数据至少被暂时存储在第二数据存储器上，直到数据可以被存储在分布式数据库中。这种系统仅需要更安全地保护小的第一数据存储器，而较大数量的数据被存储在更容易被保护的第二数据存储器上，因为例如，第二数据存储器仅被用于收集旨在引入分布式数据库的安全数据。
根据另外的实施例，数据存储器、更优选是第一数据存储器和/或第二数据存储器，优选适于基于传感器数据执行智能合约。这使得能够立即采取行动，以防止例如因完成对最终显然也存在瑕疵的产品的制造过程而产生的不必要成本。在这种情况下，数据存储器、更优选是第一数据存储器和/或第二数据存储器，可以包含单独的处理单元，或者可以依赖于例如已经提供可用的处理单元。例如，智能合约可以限定针对偏差的阈值，该偏差是通过比较在限定的制造条件下所获取的传感器数据与在制造过程期间所获取的其他的传感器数据而检测到的。例如，如果违反第一阈值，便可以触发重置或校准传感器。例如，如果违反第二阈值(例如，检测到更高的偏差)，便停止制造过程。针对这些情况，智能合约例如可以生成控制消息或控制交易，以优选地停止相应的制造设备，并通知该制造设备制造过程需要中断或重启。例如，基于偏差的程度，可以决定是生成将修复所制造的产品的控制消息或交易，还是重启制造过程以更换损坏的产品。换句话说，利用这些交易或消息，例如可以重新配置制造过程。例如，如果使用控制交易，则这些交易可以被存储在分布式数据库中，并且优选地，分布式数据库的复制机制将交易传输至相应的设备以停止、配置或重启制造过程。
根据另外的实施例，数据存储器、优选是第一数据存储器和/或第二数据存储器、甚至更优选是第二数据存储器，优选适于在将传感器数据传输至分布式数据库之前验证传感器数据。优选地，所述验证是基于密码校验和的。
根据另外的实施例，数据存储器、优选是第一数据存储器和/或第二数据存储器、甚至更优选是第二数据存储器，优选适于提供包含密码校验和的区块，更优选地密码校验和与被监测的数据适于被包含在分布式数据库中。
根据另外的实施例，第二连接优选地适于至少在传感器生成传感器数据时始终将第一处理单元与分布式数据库连接。例如，这允许直接存储所收集的传感器数据，从而进一步改善数据安全性。
根据另外的实施例，数据存储器、优选是第一数据存储器和/或第二数据存储器、甚至更优选是第二数据存储器，优选在传感器生成传感器数据时并非一直与分布式数据库连接。在此，数据存储器与分布式数据库可以仅在传感器生成传感器数据时暂时地连接或者根本不连接。例如，数据还可以被批量地从数据存储器传递至分布式数据库，例如使用U盘或者使用无线连接进行定期连接。
根据另外的实施例，优选使用安全壳体来保护第一连接安全壳体适于防止对传感器与第一处理单元之间的数据流进行篡改。通常优选的是，第一连接和至可选的数据存储器的连接以这种方式得到保护。例如，这种安全封装可以提供一种机制，该机制使得在试图打开安全封装时加密设备硬件产生瑕疵。通常优选的是，传感器被封装在这种安全封装中，以只允许更换包含传感器和加密设备硬件的整个单元，从而避免在两者之间连接一些被篡改的加密设备硬件。
根据另外的实施例，分布式数据库优选包含区块链和/或点对点数据库系统，更优选包含区块链。这类分布式数据库对于通常的应用是尤其有利的。
根据另外的实施例，分布式数据库优选地额外包含数据优先化单元，该数据优先化单元适于基于传感器数据来计算优先级，并且其中优先级被存储在传感器数据中或与传感器数据一起被存储。例如，这可被用于确定由分布式数据库处理传感器数据的优先级。例如，如果具有高优先级的传感器数据应存储在分布式数据库系统中，则密码谜题的难度适于加快验证和存储过程。例如，在传感器数据指示需要优先尽快处理的事件(例如，制造设备的故障)的情况下，这可以是有利的。附加地或替代地，分布式数据库系统基于优先级调整传感器数据在分布式数据库系统的节点网络中的传输速度。例如，在传感器数据需要快速地传输到分布式数据库系统的特定节点的情况下，这可以是有利的。该特定节点例如是用于高优先级传感器数据的特定处理节点，该特定节点能够关闭制造设备和/或制造过程以避免损坏所制造的产品或制造设备/系统。
根据另一方面，本发明涉及包括传感器和第一处理单元的传感器单元，其中传感器和第一处理单元被不可分离地连接，其中传感器单元适于被用在本发明的传感器控制组件中。
根据另外的实施例，传感器单元优选从整体上被保护以防篡改。例如，所述传感器单元可以被设置为封装的单元，其中至少在不满足特定要求(例如电子或物理密钥)的情况下打开该封装的单元会导致包含其中的数据被部分或完全删除。附加地或替代地，这样的过程(即，打开该壳体)可以被检测以被记录或直接传输至分布式数据库。
根据另外的实施例，传感器单元优选包含数据存储器。例如，这允许在维护期间便可以从整体上更换组件的作为安全性的核心部分的这一完整部分，以减少篡改的机会。
根据另一方面，本发明优选涉及包含本发明的传感器控制组件的至少一部分的制造设备，其中制造设备优选是用于增材制造的制造设备。通常优选的是，除了分布式数据存储器和适于至少暂时连接处理单元和分布式数据库的第二连接的一部分之外，制造设备至少还包含传感器，更优选包含传感器和处理单元，甚至更优选包含传感器控制组件。例如，直接提供包含这种系统的完整制造设备，简化了在现有机组中的集成，或者订购某些产品的客户可以信赖将被满足的某些标准。
根据另外的实施例，制造设备优选为增材制造设备，优选为3D打印机。通常优选的是，增材制造设备使用选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化或粘合剂喷射，更优选使用选择性激光熔化或电子束熔化。这些类型的设备具有很高的潜力和可能性来进行柔性生产，但在生产过程中也容易出现轻微偏差。
根据另外的实施例，该设备优选地包含加密设备硬件，优选是区块链芯片，其适于创建密码校验和。例如，直接包括这样的专用硬件进一步提高了安全性和可靠性。
根据另外的实施例，制造设备优选包含无线连接设备。通常优选的是，无线连接设备是连接处理单元和分布式数据库的第二连接的一部分。所述无线连接设备例如可以适于与接口无线连接，该接口本身被连接至计算机、数据存储器或网络。例如，计算机或数据存储器可以是分布式数据库的一部分，或者网络可以与分布式数据库连接。
根据另外的实施例，制造设备优选地包含数据存储器，该数据存储器适于在传感器激活时始终与第一处理单元连接，并且适于至少暂时存储所监测的数据和/或传感器数据以及密码校验和。所述数据存储器还可适于长期存储至少一部分监控数据和/或传感器数据、例如密码校验和。例如，这允许以后审查该数据，并将该数据与分布式数据库的数据进行比较。
根据另外的实施例，制造设备优选地包含第一接口，该第一接口适于将包含所监测的数据和/或密码校验和的数据传输至传送介质。这种传送介质的示例是U盘、CD、DVD或类似介质。通常优选的是，数据以加密的形式存储在传送介质上。在这种情况下，接口优选包含或连接到对存储在传送介质上的数据进行加密的设备。使用这种传送介质提供了如下可能性，即，防止制造设备与可能成为网络攻击目标的中央网络的一直连接。在此，所获取的数据可以批量地传送至分布式数据库。这种接口也可以是备选的第二连接的一部分，以使得即使主要的第二连接被损坏也能够获得对应的数据。
根据另外的实施例，传感器数据和/或密码校验和优选包含制造设备的唯一标识符。这允许进一步提高安全性。例如，这使得即使在制造设备的操作员不得不在未知时间更换传感器的情况下，也能够将特定数据直接关联到特定传感器。此外，这可以会触发一些过程，以重新评估第一传感器数据是否仍可使用或是否需要新的第一传感器。
根据另外的实施例，制造设备优选包含至少一个、更优选至少两个、甚至更优选至少三个本发明的传感器单元。
根据另一方面，本发明涉及用于验证和校准本发明的传感器控制组件的传感器的方法，该方法包括:
-针对特定的制造条件获取第一传感器数据，并且将第一传感器数据存储在数据存储器和/或分布式数据库中，
-在产品的制造过程期间，获取传感器的第二传感器数据，
-使用第一处理单元来计算传感器数据的密码校验和，
-将第二传感器数据和密码校验和传输至数据存储器或分布式数据库，
-基于密码校验和来验证第二传感器数据，
-基于第一传感器数据与第二传感器数据的比较来确定针对校准或重置传感器的需求，其中如果有需要，则生成针对校准或重置传感器的信号。
根据另外的实施例，这些步骤优选被应用于至少两个、更优选至少三个传感器。例如，这提供了可用于以后的审查的更详细的数据集。
根据另外的实施例，传感器数据或密码校验和优选包含传感器或制造设备的至少一个唯一标识符。例如，这提供了提高数据安全性的额外手段，并且使得能够减少第一传感器数据和第二传感器数据错误的相互关联的机会，例如，在随后将额外的本发明的传感器单元集成到本发明的制造设备中的情况下。
根据另外的实施例，传感器数据和密码校验和优选作为区块而被存储在分布式数据库中，其中区块是互连的，优选使用密码哈希函数互连。这使得即使区块例如被存储在可能成为网络攻击点的服务器上并试图篡改数据，也能够可以进一步提高数据安全性。通常优选的是，这样的区块是区块链的一部分。
根据另外的实施例，计算传感器数据的密码校验和优选使用加密设备硬件(优选区块链芯片)来执行。例如，使用这种专用的硬件提高速度，并且通常还提高安全性。
根据另外的实施例，传感器数据和/或密码校验和优选在被发送到分布式数据库之前被加密。通常优选的是，在传感器数据和/或密码校验和离开制造设备之前对它们进行加密。在此，所监测的数据和密码校验和可以被一起加密或单独加密，优选一起加密。例如，这进一步提高了数据安全性。
根据另外的实施例，方法优选适于提供传感器的基本规则的数据流，优选地，其中数据流的不规则性触发预定的动作，例如对应的信号、在数据存储器中的对应的通知或停止当前生产。在此，这种预定的动作及其触发可以例如通过例如存储在分布式数据库(如区块链)中的智能合约来指定。在此，包含新的所监测的数据的输入区块可以例如基于这样的智能合约来触发评估，以识别特定限制是否被满足并且某个动作是否必须触发。在此，这种动作不一定导致例如制造过程的中止，但也可以简单地为某些主管者或控制者提供信号或标记，以立即或在制造过程完成后审查该过程。
通常优选的是，方法优选还适于在生产的不同间隔之间进行区分，以例如指定生产的关键阶段(其中中断是不可接受的)和非关键阶段(中断是可容忍的)。例如，这可用于在这种中断将导致瑕疵产品的情况下停止生产，而在产品未遭受这种中断的情况下维持生产。这也可用于在以多个层生产多个产品的情况，其中制造设备在产品的两个层之间停止，从而获得没有瑕疵产品。在这种情况下，优选可以针对不同的生产和一个生产周期的不同部分选择不同的动作。
在本文中所使用的短语“基本规则的数据流”是指具有预定的时间间隔的数据流，以用于为分布式数据库提供新数据，例如正监测的数据和密码校验和。这里指的是实时时间而不是向分布式数据库提供数据的时间。特别地，如果传感器控制组件在传感器激活的时间期间没有直接地且一直与分布式数据库连接，那么所获取的监测数据和/或传感器数据可被暂时存储在数据存储器中以收集数据，直至下一个或后面的一些区块被发送到分布式数据库。在此，分布式数据库中所包含的智能合约也可以下载到数据存储器中，以提供如下的可能性：即使与分布式数据库没有暂时连接的情况下，也可以基于智能合约来持续执行检查和审查。
根据另外的实施例，预定的传感器数据优选触发预定的动作，优选地，其中方法被用于使用制造设备的制造过程，其中预定的传感器数据监测制造过程，并且其中预定的动作影响或停止制造过程，向监管制造设备的人员提供信号和/或生成附加数据，该附加数据将被包括在所监测的数据中或附接到所监测的数据。在此，通常优选的是，使用智能合约。
根据另外的实施例，智能合约优选被用于控制由预定的传感器数据触发的预定的动作，其中智能合约优选被存储在分布式数据库中。
根据另一方面，本发明优选地涉及具有程序命令的计算机程序产品，以执行本文所公开的方法或操作本文所公开的传感器组件。
根据另一方面，本发明优选涉及一种用于提供本文所公开的计算机程序产品的设备。
下面基于图中所示的具体示例来描述本发明。在此，应当理解的是，所述附图仅旨在说明本发明，而非限制在本文所要求保护的范围。所述范围仅受限于随附的权利要求。
图1示出了本发明的传感器控制组件的一个示例的示意图。
在此，两个传感器1被嵌入在3D打印设备中，该3D打印设备是在产品制造过程中使用的制造设备11的一个示例。作为oracle硬件的第一处理单元2与提供传感器数据6的密码校验和的每个传感器1连接，该传感器数据又被转发到位于制造设备11中的本地数据存储器3。在此，所述传感器1和第一处理单元2被封装在安全壳体9中以防止篡改，从而得到传感器1和第一处理单元2的不可分离的连接。
在此，在传感器数据被发送到同样包含第二处理单元的分布式数据库4之前，可以基于密码校验对伴随有唯一标识符的传感器数据6进行首次验证，而在分布式数据库中对传感器数据再次检查。同样，源自分布式数据库4的关于校准或重置传感器1的命令7也可以暂时存储在数据存储器3中，直至达到制造设备11的预定状态。例如，这样的命令7可以被推迟，直到本产品的制造过程完成。
此外，第一处理单元2包含优先化单元，该优先化单元适于基于传感器数据6计算优先级。例如，在出现预定情况的情况下，所述优先化单元提供被转发到数据存储器3的优先级，以触发对所述数据的更快处理。例如，这允许显著提高由被包含在数据存储器3中的智能合约5触发的反应的速度，以防止异常情况导致的损害或危险。
分布式数据库4的第二处理单元还实现第三处理单元的功能，并确定是否需要校准或重置传感器1。这种审查基于在分布式数据库4中规定的智能合约5，其指定审查的类型及其条件。基于所述审查，分布式数据库4可以创建发送给传感器1的命令7，以启动这样的校准或重置过程。
然而，在图1所示的示例的情况下，位于制造设备11中的数据存储器3还包含智能合约5，以在与分布式数据库4的连接中断的情况下检查传感器数据6。当连回到分布式数据库4时，数据存储器3优选不仅发送所收集的传感器数据6，还发送与同时执行的智能合约5有关的数据，以在分布式数据库4中对其进行存储和/或检查。同样在这种情况下，分布式数据库4优选将可用的更新的数据(关于例如更新的审查条件、新的或更正的智能合约5等)发送至数据存储器3。在被用于评估的第一传感器数据6在数据存储器3上不可用的情况下(例如数据存储器3已经被重置或存储在数据存储器3上的数据已经毁坏)，所述第一传感器数据6也可以从分布式数据库4下载。这也可以被用于将该第一传感器数据6传输至其他相同的制造设备11，从而允许减少在每个制造设备11上执行本发明的方法所需的步骤数目。在这种情况下，生产可以通过收集产品的生产的第二传感器数据6而直接开始。
虽然分布式数据库4还具有执行智能合约5、作出决定和向传感器1和/或制造设备11发送命令7的功能，但其主要功能是以防篡改的方式存储所获取的数据。在这种情况下，分布式数据库4是区块链，该区块链在所述区块链的相互连接的区块中存储了传感器数据6和其他对应的数据，以防止存储在其中的这些数据被篡改。可以通过各种手段来确保传感器1和/或数据存储器3与分布式数据库4之间的数据交换。可以生成密码校验和来检测篡改。但是，数据交换也例如可以被加密以防止篡改。
在所示的示例中，数据存储器3和分布式数据库4还适于向制造设备11的控制器8发送命令7。例如，如果所获取的特定的传感器数据6表明存在严重问题或甚至危险，从而存在发生损害的风险，或甚至使在制造设备11上工作的操作员有被伤害的风险，那么这样的命令7和触发信号通知操作员或甚至停止制造。
本发明仅为了解释的目的而被进一步详细描述。然而，本发明不应被理解为受限于这些实施例，因为它们代表了提供益处以解决特定问题或满足特定需求的实施例。保护范围应理解为仅受限于随附的权利要求。
Claims (13)
1.一种传感器控制组件，用以安全地验证和校准一个制造设备(11)的一个传感器(1)，所述制造设备被用于一个产品的一个制造过程中，所述传感器控制组件包含：
-一个制造设备(11)的一个传感器(1)；
-一个第一处理单元(2)，适于提供由所述传感器(1)获取的传感器数据(6)的一个密码校验和；
-一个分布式数据库(4)，适于接收所述传感器数据(6)，其中所述分布式数据库(4)被保护以防篡改；
-一个第二处理单元，适于基于所述密码校验和来验证所述传感器数据(6)，
-一个第三处理单元，适于基于一个比较来确定针对校准或者重置的需求，所述比较是在一个限定的制造条件中所获取的传感器数据(6)与在所述制造过程期间所获取的另外的传感器数据(6)的比较；
其中所述第二处理单元和所述第三处理单元能够是相同的或不同的处理单元，
其特征在于，所述分布式数据库(4)或者被包含在数据存储器(3)组件中的一个数据存储器(3)适于基于所述传感器数据(6)来执行一个智能合约(5)，
其中所述智能合约限定针对偏差的多个阈值，所述偏差是通过在所述限定的制造条件中所获取的所述传感器数据(6)与在所述制造过程期间所获取的所述另外的传感器数据(6)的所述比较而检测到的，
其中在违反第一阈值的情况下，所述传感器的所述传感器(1)的校准或重置被触发。
2.根据权利要求1所述的传感器控制组件，其中所述第一处理单元(2)是一个oracle硬件和/或其中所述分布式数据库(4)包含一个区块链和/或一个点对点数据库系统。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的传感器控制组件，其中所述传感器数据(6)或所述密码校验和或者所述传感器数据(6)和所述密码校验和两者包含所述传感器(1)的一个唯一标识符。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的传感器控制组件，其中所述传感器控制组件还包括一个数据优先化单元，所述数据优先化单元适于基于所述传感器数据(6)来计算一个优先级，并且
其中所述优先级被存储在所述传感器数据(6)中或与所述传感器数据(6)一起被存储。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的传感器控制组件，其中传感器控制单元包含一个传感器(1)单元，所述传感器(1)单元包括一个传感器(1)和一个第一处理单元(2)，其中所述传感器(1)和所述第一处理单元(2)被不可分离地连接。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的传感器控制组件，其中所述传感器控制组件包括制造设备(11)，所述制造设备(11)包含一个传感器单元，其中所述制造设备(11)是用于增材制造的一个制造设备(11)。
7.根据权利要求6所述的传感器控制组件，其中所述制造设备(11)包含一个数据存储器(3)，所述数据存储器被定位在所述传感器(1)与所述分布式数据库(4)之间。
8.一种用于验证和校准一个根据权利要求1至4中任一项所述的传感器控制组件的一个传感器(1)的方法，所述方法包含：
-针对一个特定的制造条件获取一个第一传感器数据(6)，并且将所述第一传感器数据存储在一个数据存储器(3)和/或一个分布式数据库(4)中；
-在所述产品的所述制造过程期间，获取所述传感器(1)的一个第二传感器数据(6)；
-使用一个第一处理单元(2)来计算所述传感器数据(6)的一个密码校验和；
-将所述第二传感器数据(6)和所述密码校验和传输给所述数据存储器(3)或所述分布式数据库(4)；
-基于所述密码校验和来验证所述第二传感器数据(6)；
-基于所述第一传感器数据(6)与所述第二传感器数据(6)的比较来确定针对校准或重置所述传感器(1)的一个需求，其中如有需要，则生成针对校准或重置所述传感器(1)的一个信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中计算所述传感器数据(6)的一个密码校验和是使用一个加密设备硬件来执行的。
10.根据权利要求8所述的方法，其中计算所述传感器数据(6)的一个密码校验和是使用一个oracle硬件来执行的。
11.根据权利要求8所述的方法，其中计算所述传感器数据(6)的一个密码校验和是使用一个区块链芯片来执行的。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中预定的传感器数据(6)触发一个预定的动作，其中所述方法被用于一个使用制造设备(11)的一个制造过程，其中所述预定的传感器数据(6)监测所述制造过程，并且其中所述预定的动作影响或停止所述制造过程、将一个信号提供给监督所述制造设备(11)的人员和/或生成附加数据，所述附加数据将被包含在所述传感器数据(6)中或附接至所述传感器数据(6)。
13.一种用于提供一个计算机程序产品的设备，其中所述计算机程序产品具有用以执行一个根据权利要求8至12中任一项所述的方法或用以操作一个根据权利要求1至5中任一项所述的传感器控制组件的程序命令，其中所述设备存储了所述计算机程序产品和/或提供所述计算机程序产品。
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