CN1527962A - 通过数据通信连接为机器电子地提供服务的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
利用本发明可以将机器制造商的专家知识随时通过因特网快速送至机器(20)，其中，设置了一台主计算机(主机8)，用于产生和提供与机器相关的数据和/或服务，和一台在机器一侧的工作计算机(客户机21)，该工作计算机通过一个数据通信连接(14)与主计算机连接，并通过该客户机可以实时地采集机器状态信息，将其传送至主计算机，并接收由主计算机借助于一个分析和求值单元根据这些机器状态数据产生的关于机器的数据和/或服务。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，以及用于计算机支持的提供和机器有关的数据和/或服务的装置和对应的方法。
背景技术
在工业自动化技术领域和特别是数值控制的加工机器的领域中，制造商为其它原始配件的制造商(所谓原始设备制造商OEM)提供控制技术和对应的软件成分的形式的服务，这些原始设备制造商制造并推销工业加工机器。
这些OEM一般与其终端客户具有良好的关系，其终端客户常常本身是配件的制造商，并运行和操作从OEM得到的机器和其配件。
这种OEM不仅开发和推销例如机床的设备，而且还提供此外的对于其或者他人向终端客户销售的产品的服务。因为运行的产品通常高度复杂，在提供这些服务中存在高的要求和困难，对于这些服务需要关于其机床操作的众多信息。
在此主要的困难在于，得到对于待维护机器服务所需信息的访问权。这里大部分涉及的是必须直接从机床加工过程中获得的信息。对于这种机床或者其它工业加工机器的对应软件通常是高度专业化的，这涉及到执行实际的控制任务。出于上述的理由针对对机器数据的采集，对机器直接的控制一方通常不提供其它的机器信息。
因为该原因和其它的原因，对于工业加工机器的数值控制和对应软件成分的制造商由于基于知识的信息不能直接或者通过OEM向其终端客户提供，因而不能提供对这种机器的功能的改善。
出于这种原因存在对这种继续进行的机器状态的基础的巨大需求，首先是为了维护和服务的目的，为终端客户尽可能快地和在每个位置上提供服务和机器相关的技术窍门(Know-how)。由此，可以起决定作用地改善这种机器的可用性、其寿命和生产力。
迄今为止还没有公知的方法和装置，在其基础上可以开发允许在所有机器数据的基础上的服务效率的服务或者软件成分。由此也允许了迄今不能实现的自动化服务。迄今不可能的还有，将专门涉及终端客户的加工机器的服务在合理的时间范围内随时提供，因为为此的服务提供者的容量通常是不充足的。
出于这种原因，常规的服务人员向终端客户发送对应的技术窍门，以便在那里现场手动并由此在第一线按照终端客户的专门要求分析机器，现场获得对应的机器数据并由此提供建立的对应服务以及服务效率。
但是，按照这种方式不能提供实时的或者特别是计算密集的服务，例如轴的分析或者其它优化，机器校准，软件服务，机器数据管理或者对机器的其它动态干预。
但是，恰恰是这些对于终端客户特别重要，以便缩短开发时间，提高其市场占有和保证对机器的最大可支配性。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种方法以及一种对应的装置，该方法和装置在没有实际在现场出现的条件下，也可以为终端客户的机器提供制造商或者配件提供者的尤其是计算密集的数据或者服务。
按照本发明上述技术问题是通过一种用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统来解决的，该系统具有下列的特征：
-一台主计算机(主机)，用于产生和提供与机器相关的数据和/或服务，和
-一台在机器一侧的工作计算机(客户机)，该工作计算机通过一个数据通信连接与主计算机连接，通过该客户机可以实时地采集机器状态信息，将其传送至主计算机，并接收由主计算机借助于一个分析和求值单元根据这些机器状态数据产生的关于机器的数据和/或服务。
在此，当主计算机具有一个至机器制造商或机器部件的制造商的上位的计算机系统的通信连接时，则被证明是有利的，通过该通信连接可以保证通过该主计算机上位的计算机系统对该主计算机的系统数据的访问。按照这种方式可以将对所获得的机器数据的分析一方面用于服务程序，特别是软件成分，而另一方面用于这种计算机的计算容量。
如果机器一侧的工作计算机(客户机)相对于主计算机(主机)具有一个唯一的识别手段，特别是一个识别码，则主计算机(主机)可以将由该工作计算机接收的机器状态数据分配给该工作计算机。按照这种方式可以产生具有不同终端客户和机器的关于机器的数据的、内容丰富的档案，该档案可以用于统计目的或者用于建立故障历史。
优选地在主计算机(主机)和工作计算机(客户机)之间的数据通信连接是通过因特网或企业内部互联网的连接。
其中，可以通过经因特网或企业内部互联网从主计算机(主机)得到的指令控制在工作计算机(客户机)一侧对机器状态数据的确定。
如果可以从主计算机(主机)至工作计算机(客户机)传送因特网网页或企业内部互联网网页，用于从其中提供的选项中支持用户的选择，则是特别有效的。
此外，本发明的技术问题还通过一种用于为一个数值控制的工业加工机器计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法来解决，其中，主计算机(主机)和工作计算机(客户机)通过数据通信连接通信，该方法具有下列的方法步骤：
-在工作计算机(客户机)一侧采集机器状态数据，
-通过所述数据通信连接将所采集的机器状态数据传送至所述主计算机(主机)，
-根据这种机器状态数据在主计算机(主机)一侧产生关于机器的数据和/或服务，和
-为工作计算机(客户机)以及其使用者提供该关于机器的数据和/或服务。
其中，如果在工作计算机(客户机)一侧实时采集机器状态数据，则可以证明是特别有利的。
在此也可以实现已经提到的关于数据归档的优点，其中将与机器一侧的工作计算机(客户机)相关的唯一的识别手段，特别是一识别码传送到主计算机(主机)。为此，主计算机(主机)参照该识别手段将从工作计算机接收的机器状态数据分配给该工作计算机。
按照这种方式可以为多个工业加工机器建立具有关于机器的数据的数据库，其中，共同的主计算机(主机)为多个工业加工机器所属的工作计算机(客户机)如上面描述的那样进行关于机器的数据和/或服务的计算机支持的产生和提供，其中，在存储装置中产生并存储具有工作计算机(客户机)的机器状态数据的数据组，并确定配置给该工作计算机的唯一的识别码，以及在该数据组中引入对应于该识别码的信息。
优选地，该机器状态数据包括程序数据或伺服数据或电机数据或逆变器数据或位置数据或传感器数据。此外也可以按照应用确定其它机器状态数据。
按照本发明方法的另一实施方式，工作计算机(客户机)在将机器状态数据传送到主计算机(主机)之前临时存储所采集的机器状态数据。
优选地通过时间控制或者事件控制实现这种通过数据通信连接，将在存储装置中存放的机器状态数据向主计算机(主机)传送。此外，如果在主计算机(主机)一侧对接收的机器状态数据进行自动的分析或者求值，则是具有优势的。
此外，本发明的技术问题还通过一种用于从服务提供者的主计算机通过网络向用户的加工机器的工作计算机计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法来解决的，其中，用户的加工机器的工作计算机支配一个用于对加工机器进行控制和/或检查的系统和用于采集机器状态数据的适当的传感器，并与该网络连接，该方法具有下列的方法步骤：
-从主计算机向工作计算机传送关于机器的数据和/或服务的可支配性的信息，
-在主计算机一侧接收工作计算机对关于机器的数据和/或服务的请求，
-从主计算机向工作计算机传送与工作计算机待采集的必要的机器状态数据有关的信息，
-在主计算机一侧接收包含有必要的机器状态数据的工作计算机的数据，
-通过主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务，和
-从主计算机向工作计算机传送由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务。
为了掌握通过提供服务效率所造成的费用，如果主计算机从工作计算机接收和存储与所请求的关于机器的数据和/或服务的付费有关的信息，则是有优势的。此外，为了掌握用于付费的价格信息下列其它方法步骤被证明是有利的：
-确定一个第一价格信息作为一个预定重复的时间段的固定费用，特是一个月的时间段，
-确定一个第二价格信息作为根据提供的服务可变的费用。
为了计算机支持地提供以优化为目的的服务，根据本发明的另一种优选实施方式，进行下列其它方法步骤：
-产生一种用于记录关于一个服务的数据的数据结构，
-在该数据结构中存储表示用户识别的第一数据，特别是唯一的识别码，和
-在该数据结构中存储表示该服务的识别的其它数据。
在此，下列其它方法步骤被证明是优选的：
-根据为用户提供的服务确定测量数据，和
-在该数据结构中存储表示该测量数据的其它数据。
此外，本发明的技术问题还通过一种用于从服务提供者的主计算机通过网络向用户的加工机器的工作计算机计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的装置来解决，该装置特别具有用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，用户的加工机器的工作计算机支配一个用于对加工机器进行控制和/或检查的系统和一个用于采集机器状态数据的适当的传感器，并与该网络连接，该装置在主计算机一侧具有下列的特征：
-一传输部件，用于
-从主计算机向工作计算机传送关于机器的数据和/或服务的可支配性的信息，
-从主计算机向工作计算机传送与工作计算机待采集的必要的机器状态数据有关的信息，
-从主计算机向工作计算机传送由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务
-一接收部件，用于
-在主计算机一侧接收工作计算机对关于机器的数据和/或服务的请求，
-在主计算机一侧接收包含有必要的机器状态数据的工作计算机的数据，
-一部件，用于通过主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务。
如果用于通过主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务的部件包括一个因特网服务器，而主计算机适当地编程，以便由此产生因特网网页，则该装置可以特别有效地实现。
这里具有优势的是，用户的工作计算机对于加工机器具有唯一的识别手段，特别是一识别码，以及主计算机支配一个存储部件，特别是一个数据库，以便结合识别码记录工作计算机的信息。
最后，本发明的技术问题还通过一种用于通过网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，该装置特别具有用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，所述装置具有下列的特征：
-一个用于将指令加载到自动化系统的部件，其中，这些指令至少控制自动化系统的一个功能或者一个其它方面，
-一个用于通过该网络从自动化系统接收关于用户的系统数据的部件，其中，这些系统数据是根据所加载的指令而收集的，
-一个根据所收集的关于用户的系统数据为该自动化系统产生服务的部件，和
-一个通过该网络将这种服务传送到用户的自动化系统的部件。
其中被证明是有利的是，设置一个用于通过该网络向用户的自动化系统提供对服务选项选择的部件。这同样适用于在用户的自动化系统一侧对服务选项选择的部件。
如果自动化系统支配一个用于通过网络进行通信和接收服务信息的网络接口，并且设置了一个用于在接收服务的基础上产生机器可以执行的程序过程的部件(机器代理)，则可以得到其它优点，其中，网络接口和用于产生机器可以执行的程序过程的部件通过一个预定的数据格式交换数据。如果该网络接口包括一个因特网浏览器，则这点实现的特别有效。
上面描述的按照本发明的方法，可以特别好地用于对工业加工机器的远程投入运行或者远程维护。
此外，还建议一种实施下列措施的子集的应用：
-对工件、工具和升压进行电子测量，以便在工件质量有问题时对问题进行诊断，或者对关系进行展开对话的校正，
-显示过程变量的关联，例如激光功率、进给速度或者工具转速和进给速度，
-在笛卡儿坐标系中利用对好部件/坏部件的校正和估计分析工具轨道，
-利用边界值监视和/或相关监视监测过程变量，
-在加工机器的虚拟模拟中通过执行程序进行程序分析，
-自动建立投入运行记录，以便没有遗漏的对投入运行形成文件，
-自动建立服务和维护记录，以便没有遗漏的对机器历史形成文件，
-对例外和故障情形的诊断进行评估，
-对配置数据、应用数据和程序进行保险和归档，以便重现状态或者识别有问题的变化。
这种在下面也称为ePS(电子产品服务)网络的、按照本发明的在线服务为制造商改善了机器的支配性，并提高了对于用户的机器的支配性。
按照本发明的电子商务的基本设施使得机器制造商可以基本上更简单和有效地维护其用户的机器。所有ePS服务按照一个高的在线可靠性实现。
为机器使用者提供的ePS服务的目的是，使运行费用最低，使机器的寿命得到提高，使产品的质量得到改善，使生产力得到提升和使产品装置的最大支配性得到保证。
附图说明
本发明的其它优点和细节由下面表示的实施方式并结合附图给出。图中分别按原理图，
图1表示用于通过网络提供自动化服务的以及另外或者补充地手动服务的本发明的系统的框图，
图2表示按照本发明用于通过网络为终端用户提供自动化服务和/或数据的系统的一个框图，
图3表示本发明一个优选的实施方式的框图，
图4表示在本发明的基础上、重点在客户机/工作计算机一侧的客户机-服务器结构的另一框图，
图5至图7表示利用本发明的系统进行圆周测试的不同相位和参数。
具体实施方式
图1以高度抽象的程度显示了，如何在因特网连接的基础上使自动服务AS或者为此所需要的数据内容以及软件成分可以供多个具有机器S1...SN的终端用户使用，与这些终端用户双向交换数据。此外还显示了一个常规的手动服务或者工程师功能(例如OEM)的提供者MA，其同样与终端用户和其机器S1...SN进行通信，不过是按常规的方式进行的。这种装置或者这种系统的缺点在于这样的事实，即在基于自动服务的提供者和常规的手动服务提供者之间不进行通信。由此，不能使用在两侧现有的技术专门知识。
图2的表示在左侧图形区域显示了一般的产品链或者机床供应商链。一个对控制硬件和软件负责任的自动化产品的供应商2向一个客户(通常是机床OEM3)销售其产品和提供服务。OEM本身在获得的控制系统基础上利用附加的、自己制造的或者购买的部件构造实际的机床。该机床通常向所谓的终端用户4销售，该终端用户通常涉及生产过程。
按照本发明的自动化服务的提供者1在一个网络特别是因特网连接的基础上，通常建立与所有提到的三方的互逆的通信。优选地按照本发明的自动化服务还与软件工具5或者专门的服务6的其它提供者以及与其它因特网伙伴7联系(见右侧图形区域)。
在图3中显示了图2里的主要部分1，3和4的详细的表示。服务提供商1具有一台电子商务主计算机或主机8，其与一个系统或用户数据库9通信并由一个交互的使用者10操作。通过一个所谓的开放应用程序接口(API)11使得OEM伙伴3可以访问由主计算机8提供的数据内容。
在OEM伙伴3一侧的另一个交互使用者12可以按这种方式，如下面还有进一步解释的那样，可以从对所谓的用户数据或者用户数据库的访问中受益。这优选地通过借助于在OEM伙伴3一侧的主计算机或主机13通过一个网络连接，例如一个因特网连接14实现。为此目的优选地采用可靠通信的措施，例如加密方法(通道加密或者非对称文件加密)以及保证数据完整的方法(例如产生散列值)。
在终端用户4一侧通过对应的接口部件15至19与网络，例如因特网连接14，并由此与服务提供者1和OEM伙伴3的系统连接。该终端用户4一侧的部件既可以是待维护的部件，又可以是提供数据的部件(例如，CNC/PLC系统15，外部设备或者传感器16，控制器17，工作位置计算机以及PC18或者主计算机/主机19)。
图4显示了按照本发明在终端用户的客户系统或者工作计算机21和服务提供者的主计算机8之间的结构和功能关系，以及一个举例的机床20。这里，尤其注重了在终端用户的客户/工作计算机一侧的技术实现。终端用户的该客户系统或者工作计算机21除了其它的之外包括一个具有人机接口(HMI)的控制器，即将控制的区域与机器操作者集成。通过该接口保证了对不同应用的访问。此外，设置了一个包括控制单元NCU和控制核心NCK的数值控制器NC。
工作计算机的人机接口21的控制器具有一个通过网络(优选地通过因特网连接14)至自动化服务的提供者的主计算机8的双向通信连接。其优选地通过一个因特网浏览器23实现，该浏览器在工作计算机的操作系统的软件层面上运行并可以通过因特网网页从主计算机8下载。
机器操作者可以按照常规的方式访问主计算机的网页，以便请求主计算机的特定数据内容。主数据传输从主计算机8至因特网浏览器23进行。通过机器操作者的反应，例如选择特殊的选项或者参数，引起随后通过因特网连接14将由此相关的信息传送回主计算机8。但是，在该阶段工作计算机21和主计算机8之间通信还没有将关于控制的数据传送至主计算机8。
此外，工作计算机/客户机21还具有一个机器操作程序或者机器代理22，其同样在人机接口和数值控制器的上下文中运行，并可以接收主计算机8一侧的命令指示并产生所谓机器可以执行的任务24，25，这些任务可以直接由数值控制器执行。为此，机器代理22通过一个控制接口27(NC接口)与实际的机床20，一个机器人或类似的机器连接。
机器代理22和浏览器23通过一个机器代理接口26通信，该接口将从主计算机8下载的服务或者数据通过浏览器23转换成机器可以执行的形式。在按这种方式产生的机器可以执行的任务24，25中既可以是对实施一条或多条用于执行数值控制的机床命令的指令，又可以是对可支配的机器状态数据或者其它有关控制的数据进行采集的指令。数据采集可以在现存的以所谓过程跟踪或者迹函数而公知机床系统的基础上完成。但是，在本发明的范围内也可以设想将在后面介绍的、更好的用于采集机器状态数据的迹函数。
出于安全性的考虑也可以设想，将机床命令的触发以由机器操作者的手动开启为前提。然后可以将所采集的机器状态数据在与一个任务和该任务的处理顺序关联中从机器代理22传送至主计算机8。这种数据传送在图4中通过只是从左向右进行的、上面的箭头表示。即这样一种传送优选为单向的，且不必包括一种通过因特网的通信连接，而是也可以设想一种任意的其它网络连接，例如通过一种到服务提供者1的本地网络LAN的所谓远距离接入。
在这种关联中首先建议，选择一个可靠的和起码也是快速的通信连接。因为不能总是保证，在巨大的延迟之后才到达主计算机8一侧的服务提供者的、首先实时采集的机器状态数据还能够被足够快地处理，以便及时产生所请求的数据或者服务并传送回工作计算机21。
在服务提供者1的主计算机8一侧可以根据所接收到的机器状态数据为工作计算机21的拥有者或操作者产生多种不同类型的相关数据或者服务。下面给出了可能的举例。
为此，在本发明的基础上描述本文开始提到的ePS服务的具体实现。
CNC/SPS机器装备(SPS表示存储程序控制器)通过因特网与ePS服务器连接。生产过程中的机器数据实时地通过该ePS服务器构成并在那里压缩、分析和求值。从该数据中获得的关于机器状态、机器载荷、处理稳定性、工件质量的结果，以及长时间导出的机器的状态变化，通过因特网传送到用户。
ePS系统为使用者和制造商提供了一种开放的编程接口(API)。由此ePS用户也可以将其本身的应用/机器技术窍门按一个电子服务的形式进行集成。ePS用户可以通过该机器控制器或者通过PC从ePS服务提供中在线激活其所希望的电子服务。
该ePS服务提供包括例如下列电子服务：
-机器服务
-机器性能
-工件服务
-数据管理
-电子销售
ePS服务机器服务“机器服务”支持投入运行(CAR，计算机辅助的实验)并在服务的情况下进行故障分析。
关于服务“机器性能”可以显示从周期重复的CAR测量中的结果变更。电子服务“工件服务”通过对机器数据的实时测量保证了处理稳定性和工件质量。此外，利用该服务通过对NC程序的可视化和其周期控制器中的处理，可能早期识别薄弱的部位。这样，可以在处理过程之前排除已经识别的薄弱部位。
数据管理是对控制数据(如NC程序、机器数据和参数)的一种基于网络的归档和管理服务。这些数据尤其对于不拥有自身EDV基本设施的用户是有用的。该服务允许用户在自身数据丢失时按高的数据可靠性迅速恢复生产。
如果涉及到提高机器/设备的生产力、精度、质量或者处理稳定性，则机器使用者(终端用户)和机器制造商在机器的日益复杂性和机器部件与电子装备部件之间更高的依赖性的条件下，很快地就达到了其极限。
为了提升机器/设备的生产力、精度、质量或者处理稳定性，多数要将一个具有(专门领域的)专家知识的人派往到机器的现场。在极少的情况下，通过一个调制解调器建立从自动化部件(例如一个控制器)至在机器制造商处的一台计算机的点对点连接，而在机器制造商处的专家尝试通过一种“远距离人机接口”进行优化或者排除故障。
按照商业模型在本发明的基础上利用上述系统解决了所描述的问题。这里可以在商业模型(A)和服务(B)的提供之间区别一个例如商业模型(A)的商业模型。
例如商业模型-A包括下列措施：
-通过一个自动化部件记录(实时)数据(例如，程序数据、伺服数据、电机数据、逆变器数据、位置数据、传感器数据)；然后将这些数据存储在一个存储器中；
-然后将数据从该存储器(例如，按时间控制或者事件控制地)通过因特网传送到一台计算机(求值和分析单元)；然后在一台计算机中(通常是自动地和不是由人进行地)对这些数据进行求值/分析/测量；
-然后通过不同的传送途径(例如通过因特网、通过电子邮件、通过移动电话、通过呼机、通过无线电、通过电话等等)做出反应/回答；然后必要时通过记录(实时)数据(例如，程序数据、伺服数据、电机数据、逆变器数据、位置数据、传感器数据)关闭“调节电路”。
通过这种或者一个类似的商业模型，例如商业模型(A)，可以提供例如下列的服务(B)。
在一台计算机中对这些数据的求值/分析/测量意味着例如：
-(从所记录(实时)数据和不是通过对物理现有工件测量)对工件、工具和升压进行电子测量，以便一方面在工件质量有问题时对问题(通过过大的跟踪、不稳定的调节关系、有问题的校正等等)进行诊断，而另一方面对关系进行展开对话的校正。
-显示过程变量的关联，例如激光功率和进给速度或者工具转速和进给速度。从这些求值中可以获得关于处理品质、加工误差等等的结论，并在必要时进行校正。在工具没有问题的状态(良好聚焦的激光、没问题的铣刀状态和几何形状)记录稳定的处理。稳定的处理同时意味着稳定的结果。由此，在很多情况下避免了事后的测量，或者不必等到测量结果来识别问题。
-在笛卡儿坐标系中利用对好部件/坏部件的校正和估计分析(特别是非笛卡儿机床中的)工具轨道。例如在许多并行运动学机器中在关节中的几何错误来源测试技术上是无法得到的。这种错误造成工具的尖端在几何上不正确地运动。这种问题可以通过冗余的测试系统识别和校正。
-利用边界值监视和/或相关监视监测过程变量。利用专家系统对边界值/相关性进行求值，并进行校正或者断开处理。
-在一个虚拟CNC中(包括插值数据、状态调节数据、驱动模拟和机械模型)通过执行程序进行程序分析，并可视化下列行：运行时间的优化，工件的优化，交换工具的优化，冲突监视，几何数据监视，等等。
-自动建立投入运行记录，以便没有遗漏的对投入运行形成文件。其中进行一系列测量，例如圆周测试、定位测量、速度特性测量、驱动电流和力矩测量。这些测量一方面显示了在投入运行是机器的状态没有问题。另一方面它们也起到了机器的“电子指纹”的作用，其适合于在运行期间提前识别机器的磨损变化。构成电子指纹的这些测量可以组成一个宏并可以然后按同样的方式以所谓批处理的形式周期的重复(诊断批处理)。
-例如一个周期重复的圆周测试可以用来识别作为球形滚动轴(Kugelrollspindel)或者从联动装置或者例如带齿皮带的其他传动机构的磨损结果的松动或者周期的干扰。
图5至图7中示出了一个通过所述按照本发明的ePS系统执行的这种圆周测试的例子，其中分别用图形整理了为自动化服务“圆周测试”的提供者通过因特网通信、在主计算机一侧出现的所采集的机器状态数据。按照这种方式，既可以由在制造商处的一位专家手动进行所求的对机器的干预，也同样可以将其优选地通过一个电子服务经因特网连接实现，其中在需要时将对应的校正数据传送至工作计算机。
为此，首先选择测量方法并随后选择待测量的平面x-y，x-z或z-y(参看图5选择x-y平面)。在下面预定实施该圆周测试的参数。其尤其是直径D，圆心C，误差带T，进给速度F和方向(顺时针或者逆时针)，由此确定了预定的圆形路径P(见图6)。
图7示出了借助于所述参数确定由机器描述的圆的实际位置值，即可能与理想路径P偏差的测量轮廓M。此外，显示了一个相对于给定的圆心C的可能的移动C-Offset。存在对确定的数据归档的可能性，其中为此将数据与一个所测试机器以及必要时终端用户的识别码I结合。
在这样确定的不规则性的基础上可以自动地通过制造商对应的软件产生校正措施，并且作为自动服务对造成影响的参数或者机器的部件进行适应或者补偿。
轴操纵的不规则性可以通过不规则的电流变化或者速度变化(波纹度测量)识别。由于摩擦条件变化引起的状态调节器的不稳定性可以通过动态定位特性(过调节)识别。测量的目的是避免机器由于磨损造成的停机，由此提早和自动地识别磨损(长时间磨损诊断)，并可以一方面及时提供有关的部件(例如通过经电子销售的自动定货)，而另一方面可以在计划的维护时间段中进行更换。
在使用外部测量装置(例如，ballbar或激光测量系统)的条件下可以内部测量系统实现另一个目标，以便在重复测量中可以放弃外部测量装置。
例如在一个只有电机测量系统使用的圆周测试中，在联动装置或者在球形滚动轴中的松动不是能容易识别的，而其在应用一个ballbar的条件下则可以容易地看出。如果同时记录多个参数(例如，测量系统附加的跟踪和电流)，则仍然可以识别以对应的承受关系为前提的一个松动。
从对不同来源(例如，外部路径信号，线性测量尺度或电机测量系统)的同一个测量参数的比较中可以得出影响大的对机器状态的结论。
-自动建立服务和维护记录，以便没有遗漏的对机器历史形成文件(参见图7显示的归档的可能性)。由此，在有问题时地机器的远程诊断变得极其容易。结构上的问题可以通过对确定故障的频度分析及早地识别和排除。
专家网络的构建可以关于处理的问题通过ePS主机在不同的领域中交换。例如可以在有问题时从机器出发直接将询问向在一个定义的范围的其它专家发送。
-对例外和故障情形的诊断进行评估。这里，将故障清单、出现的报警、参数、在出现故障(例如，PLC状态、I/O的状态、作为应急监视器的额定-实测位置)时刻的当时机器状态，按照航线记录器的形式记录并立即通过网络既提供给机器运营商又提供给供货商的服务技术人员(服务历史)。同时通过可以配置的名单通过SMS或者电子邮件将问题告知特定的人员。由此可以为运营商提供用于排除故障的对话形式的帮助。如果这没有导致故障排除的话，则可以结合上述标准的测量进行一个快速和有效的远程诊断。如果由此没有取得成功，则尝试借助于多媒体远程服务解决该问题。由此，至少可以部分地取代现场的服务投入。在服务投入不可避免的情况下，可以更好地为其提供。
通过对应的数据交换对维护计划进行监视。必要时可以在不能遵守时可以临时封闭机器。这可以通过对应的回复功能进行控制。
按工具轨道、点和它们至一个虚拟工件表面的连网(表面反馈)的形式可视化NC程序，该虚拟工件表面可以通过来自不同的方向和来源的不同的灯光加以检验。
按同样的方式对控制关系(插入的点，状态调节关系)进行可视化。
-向例如EPP系统的上级系统发送机器状态数据，以便实现对整体加工的优化和对生产计划的改善。
-对配置数据、应用数据和程序进行保险和归档，目的是可以随时访问控制数据的所有版本，以便必要时能够重现状态或者识别有问题的变化(数据比较)。为小公司通过远距离服务器提供了有意义的完全备份的可能性。
对于自动化部件(控制、驱动)和其它机器部件(工件清单、产品描述等)的产品数据可以随时通过ePS主机获得。
为了进行所述的改善、优化等，不需要具有专家知识的人被派往机器所在的现场。如果没有按照本发明的系统，常常需要甚至多个具有专家知识的人被派往机器。利用本发明通过因特网将专家知识送到机器，而在机器处仅仅机器操作者可供支配，用于确认可能的机器(运行)命令。
浏览器23(见图4)的使用不是必须的，也可以建立与因特网或者一个其它的通信网络的直接连接。针对上面提到的迹函数还可以提及，这样一种函数通常特别优化地提供控制和驱动数据。但是，是否将这种函数设置成直接的或者相关附加的服务或者模块，通常取决于应用。通常有一种所谓“正常的”迹函数，其中一个轨迹在一个固定定义的时刻或事件开始和结束。一旦该轨迹结束，则才触发所采集的机器状态数据的传送。另外，存在设置一种所谓的“无穷”迹函数的可能性。在这种情况下，该轨迹作为应用在背景中运行，并且进行一种从工作计算机送出数据的连续传送。
一个迹函数通常仅仅包含对控制核NCK的读取访问。一种例如通过函数发生器的写访问与迹函数的通常定义矛盾，并因此必须通常作为额外的函数引入到通常的迹函数中。例如，如果对于一定的自动化过程一个函数发生器和一个迹函数必须实现为外部耦合的功能，则这点才是有要求的。
迹函数的配置通常可以离线进行。但是，只要触发了一个轨迹，则在进行的运行中不能改变条件。为此，必须首先停止或中断该轨迹。
在本发明范围内的对于一条轨迹可能的函数例如是机器的代理、故障识别、应用(首先是在具有多个通道和同步反应的复杂的应用)的问题、机器渡越时间偶尔的问题、工具故障或者例如由伸缩或转速计函数进行的逻辑分析。
对于待采集的机器状态数据根据应用存在多种待采集的信息。这包括：
-系统变量、驱动信号、PLC标记以及不同形式的事件，例如状态、状态变化，或者例如报警信号的二进制信号等；
-对本地用户程序数据(例如，NC程序、PLC程序中的标记)的访问；
-按适当的全程变量传送所采集的数据。
所有这些举例提到的数据可以用作对过程跟踪或者迹函数的触发。
在一定的条件下可能存在对于执行过程跟踪或者迹函数的特殊的要求，例如与PLC数据的关联。如果这在对PLC本身没有影响的条件下可行，则对于PLC外设或者在一个用户程序中的信号或标记的访问是优选的。首先对用户程序数据(IO，标记等)的访问和通过用户程序对记录机器状态数据开始点进行同步的可能性，按照本发明的另一个实施方式是优选的。本发明的另一个优选的实施方式包括直至32个PLC信号，这些信号在一个过程跟踪或者迹函数中可以同时被监视。为此，也可以优选地将可用缓冲数据存放在用户程序中。
对机器状态数据的一种采集优选地在所提供的自动服务中适当地完成。如果仅仅采集所需要的信息而这不是经常必要的，则这点实现起来尤其有效。还需要在连续的信号和偶尔的事件之间做出一个明确的决定。只要有可能就在采集期间进行一个数据压缩，但是要考虑渡越时间效应。只是对于不知道或者没定义为何需要待采集的数据的情况，才在采集机器信息的整个频谱。
根据应用优先采用例如环形缓冲存储器，其中原则上将最旧或者离得最远的信息改写，而在一个队列存储器或者所谓的序列中如果队列满了则总是改写最新的信息。
其它的补偿信息可以例如是时标或时间记数值等。在对严重故障的原因进行分析的情况下，过程跟踪或者迹函数的执行尽可能地独立于故障功能进行。即，在一个故障之后在继续运行中将在该故障之前采集的数据可靠存储。在理想的情况下将每个待采集的变量按与机器状态数据的关联视为具有自身时间特性的自身的函数，以便将数据形成保持尽可能低。
按照本发明的另一个优选的结构，时间控制或者事件控制地实现对机器状态数据的采集。也可以自动地产生一个额外的文件或者一个额外的档案，其优选地也可以包括子程序。然后，在一个轨迹文件中设置参考，例如一个该档案或该文件一个指针。按照这种方式可以从头就防止与手动实现该功能有关的、可能的不稳定性。这样，在数据采集许多天之后也可以进行手动归档，其中，在这段时间内配置可能已经改变了。这也可以通过专门的应用规定，由此实现了条件不必通过内部接口满足。
按照本发明的另一个优选的结构，在配置中的改变有分布的部件自动进行。这也适用于采集和提供可用的元信息(关于数据的数据)。人机接口HMI可以在这种关联下用做内部配置的接口。由此，可以实现对于新信号的简单廉价的扩展，其中，新信号简单地通过HMI接口与过程跟踪或者迹函数结合(所谓合并)。
一种可能的控制上述内容的措施优选地提供下列功能：
开始条件(手动、NC程序、PLC、同步、时间控制、连续或通过外部信号)和停止/触发条件(手动、NC程序、PLC、同步、时间控制、通过内部相加溢出或通过外部信号)。
这些触发条件优选地在一定状态内部设置：
-例如，通过单个的位触发，通过在状态变量中从状态Z1改变为状态Z2(精确定义状态过渡)或者通过数字代码位置的文字；
-通过按明确定义的NC程序命令或者所属的命令号形式的触发；
-通过一个预定重要代码的第n次出现触发。
交错的条件同样是可能的，例如：条件A必须满足，然后条件B或者条件C满足，则只要条件E满足，就采集数据直到条件F出现。
在一个意外(例如，工具损坏)和一个停止之后，保证了，只要传送数据，则所有需要的资源尽可能地可用。一旦一个关键故障出现，则重要的是，定义一个与该故障有关的条件，使得排除一个自动的再次启动。
对数据的一种适当的整理优选地在人机接口HMI上进行。按照需要也可以将一个应用结合在一个文件之外。此外，一个串联COM连接可以使得能够(不经在文件中的临时存储)按照块的方式访问一个连续的数据流。除了其它的之外，能够和应该操作三类不同的使用类：
20提供使用如由控制软件制造商至人机接口HMI的应用，例如过程跟踪、IBN或者诊断工具的可视化
21OEM用户(工作计算机或者客户应用)
22基于因特网或者网络的服务
一个过程跟踪优选地具有一个对于使用者开放的结构。开放和自由访问的接口对于配置包含的控制(开始、停止)和对于OEM的分析可能性。
按照本发明的另一个优选的实施方式，对过程跟踪的显示类似一个逻辑分析仪示波器地实现。由此，可以显示不同来源的信号。此外，可以显示对特定程序模块的参考。优选地也提供光标和图像放大功能。如果可以同时显示至少四个信号，则是有利的。此外，优选地提供允许选择信号的滤波器。另外，可以给出差值信号或者设置重要的事件，由此，具有极少知识的用户可以更好地理解所采集的信息以及机器状态数据。
为了保证在数据采集中具有高的稳定性，下列可能性特别适合：
-在一个故障之后应该尽可能地能访问数据。
-在过程跟踪期间的突然的故障应该不会在数据中产生溢出，而在资源紧缺的情况下应该设置了适当的反应。
-在出现故障之后要保证，不能将具有所采集的机器状态数据的文件在随后的时刻删除。
下面还列出了对可能的服务或者数据内容的选择：
和机器有关的服务，如
-对机器运行时间、停机时间和容量的分析
车由分析，如
-单独分析，状态
-轴模拟
-幅度的测量
傅立叶变换和产生波特图，用来
-识别固有频率
-趋势分析
轴优化和轴参数的优化，如
-啮合速度
-加速
-振动
-滤波器
-KV系数
-摩擦补偿
-松动补偿
机器数据的验证，如
-精度和稳定性
-数据存储器的稳定性
-函数和机器数据的稳定性
损耗分析，如
-路径精度
-趋势分析
-关节增加的间隙
-摩擦问题(例如，屏蔽)
-电机和轴之间的传动问题
监视过程，使用例如
-驱动参数
-瞬间载荷或者容量
-力矩
-振动
-转速
-温度
-趋势分析
机器检查，利用
-圆周测试
-测量下列的刚性
-线性轴
-C形轴
机器校准，利用
-测径规
-单个轴校准
-C形轴校准
-工件测量
涉及工件的服务，利用
-工件几何形状
-踪迹准确性测量
-关于当前目标的按表格或图形形式的迹函数
-工件表面和质量
过程分析，利用
-进给速度和切削速度的确定和记录
-测量切削力量，例如关于
-激光功率
-傅立叶变换和频率分析
软件出售和销售，如
-提供新的版本
-提供错误校正(服务包)
-为提供的服务提供通信软件和硬件
本发明的优选实施方式的描述是用来说明。这些实施方式不是详尽的。本发明也不完全限制在给出的形式，而是可以在上面给出的技术精神的范围内进行众多修改和变动。对一个优选的实施方式进行选择和描述，以便说明本发明的原则细节和实际的应用，使得专业人员能够实现本发明。多个优选的实施方式以及其它修改出现在专门的应用领域。
Claims (30)
1.一种用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，该系统具有下列的特征：
-一台主计算机(主机8)，用于产生和提供与机器相关的数据和/或服务，和
-一台在机器一侧的工作计算机(客户机21)，该工作计算机通过一个数据通信连接(14)与主计算机连接，通过该客户机可以实时地采集机器状态信息，将其传送至主计算机，并接收由主计算机借助于一个分析和求值单元根据这些机器状态数据产生的关于机器的数据和/或服务。
2.根据权利要求1所述的用于进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，所述主计算机具有一个至机器制造商或机器部件制造商的上位的计算机系统的通信连接，通过该通信连接可以保证该上位的计算机系统通过该主计算机对该主计算机的系统数据的访问。
3.根据权利要求1或2所述的用于进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，所述机器一侧的工作计算机(客户机)相对于主计算机(主机)具有一个唯一的识别手段(I)，特别是一个识别码，通过该识别手段(I)主计算机(主机)可以将由该工作计算机接收的机器状态数据分配给该工作计算机。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，所述主计算机(主机)和工作计算机(客户机)之间的数据通信连接是一个通过因特网或企业内部互联网的连接。
5.根据权利要求4所述的用于进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，可以通过经因特网或企业内部互联网从主计算机(主机)得到的指令控制在工作计算机(客户机)一侧对机器状态数据的确定。
6.根据权利要求5所述的用于进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，可以从主计算机(主机)至工作计算机(客户机)传送因特网网页或企业内部互联网网页，用于从其中提供的选项中支持用户的选择。
7.一种用于为一个数值控制的工业加工机器计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，主计算机(主机)和工作计算机(客户机)通过一个数据通信连接通信，该方法具有下列的方法步骤：
-在工作计算机(客户机)一侧采集机器状态数据，
-通过所述数据通信连接将所采集的机器状态数据传送至所述主计算机(主机)，
-根据这种机器状态数据在主计算机(主机)一侧产生关于机器的数据和/或服务，和
-为工作计算机(客户机)以及其使用者提供该关于机器的数据和/或服务。
8.根据权利要求7所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，在工作计算机(客户机)一侧实时采集所述机器状态数据。
9.根据权利要求7或8所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，将与机器一侧的工作计算机(客户机)相关的唯一的识别手段(I)，特别是一种识别码传送到主计算机(主机)。
10.根据权利要求9所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，所述主计算机(主机)参照所述识别手段(I)将从一台工作计算机接收的机器状态数据分配给该工作计算机。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，所述机器状态数据包括程序数据或伺服数据或电机数据或逆变器数据或位置数据或传感器数据。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，所述工作计算机(客户机)在将机器状态数据传送到所述主计算机(主机)之前临时存储所采集的机器状态数据。
13.根据权利要求12所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，将所述在存储装置中存放的机器状态数据，经所述数据通信连接时间控制地或者事件控制地传送至所述主计算机(主机)。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，在所述主计算机(主机)一侧对接收的机器状态数据进行自动分析或者求值。
15.一种为多个工业加工机器建立具有关于机器的数据的数据库的方法，其中，一台共同的主计算机(主机)为多个工业加工机器所属的工作计算机(客户机)根据权利要求10至14中任一项所述的方法进行计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务，其中，在一个存储装置中产生具有工作计算机(客户机)机器状态数据的数据组，并确定配置给该工作计算机的唯一的识别码，以及在该数据组中引入对应于该识别码的信息。
16.一种用于从服务提供者的主计算机通过网络向用户的加工机器的工作计算机计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法，特别是根据权利要求7至15中任一项所述的方法，其中，用户的加工机器的工作计算机支配一个用于对加工机器进行控制和/或检查的系统和用于采集机器状态数据的适当的传感器，并与该网络连接，该方法具有下列的方法步骤：
-从主计算机向工作计算机传送关于机器的数据和/或服务的可支配性的信息，
-在主计算机一侧接收工作计算机对关于机器的数据和/或服务的请求，
-从主计算机向工作计算机传送与工作计算机待采集的必要的机器状态数据有关的信息，
-在主计算机一侧接收包含有必要的机器状态数据的工作计算机的数据，
-通过主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务，和
-从主计算机向工作计算机传送由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务。
17.根据权利要求16所述的用于从服务提供者的主计算机通过网络向用户的加工机器的工作计算机计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法，其中，所述主计算机从所述工作计算机接收并存储与所请求的关于机器的数据和/或服务的付费有关的信息。
18.根据权利要求16或17所述的用于计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法，尤其是为了计算机支持地提供以优化为目的的服务，具有下列其它方法步骤：
-产生用于记录关于服务的数据的数据结构，
-在该数据结构中存储表示用户识别的第一数据，特别是唯一的识别码，和
-在该数据结构中存储表示该服务的识别的其它数据。
19.根据权利要求18所述的用于计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法，尤其是为了计算机支持地提供以优化为目的的服务，具有下列其它方法步骤：
-根据为用户提供的服务确定测量数据，和
-在该数据结构中存储表示该测量数据的其它数据。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的用于计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的方法，具有下列其它用于掌握关于付费的价格信息的方法步骤：
-确定第一价格信息作为一预定重复的时间段的固定费用，特是一个月的时间段，
-确定一个第二价格信息作为根据提供的服务可变的费用。
21.一种用于从服务提供者的主计算机通过网络向用户的加工机器的工作计算机计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的装置，该装置特别具有根据权利要求1至6中任一项所述的用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，其中，用户的加工机器的工作计算机支配一个用于对加工机器进行控制和/或检查的系统和一个用于采集机器状态数据的适当的传感器(16)，并与该网络连接，该装置在主计算机一侧具有下列的特征：
-一传输部件，用于
-从主计算机向工作计算机传送关于机器的数据和/或服务的可支配性的信息，
-从主计算机向工作计算机传送与工作计算机待采集的必要的机器状态数据有关的信息，
-从主计算机向工作计算机传送由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务
-一接收部件，用于
-在主计算机一侧接收工作计算机对关于机器的数据和/或服务的请求，
-在主计算机一侧接收包含有必要的机器状态数据的工作计算机的数据，
-一部件，用于通过主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务。
22.根据权利要求21所述的用于在服务提供者的主计算机上计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的装置，其中，通过所述主计算机产生由工作计算机所请求的关于机器的数据和/或所请求的服务的部件包括一个因特网服务器，而该主计算机被适当地编程，以便由此产生因特网网页。
23.根据权利要求21或22所述的用于在服务提供者的主计算机上计算机支持地提供关于机器的数据和/或服务的装置，其中，所述用户的工作计算机对于加工机器具有一个唯一的识别手段，特别是一种识别码，以及所述主计算机支配一个存储部件，特别是一个数据库，以便结合识别码记录工作计算机的信息。
24.一种用于通过一个网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，该装置特别具有一个根据权利要求1至6或21至23中任一项所述用于对数值控制的工业加工机器进行计算机支持的处理和管理的系统，所述装置具有下列的特征：
-一个用于将指令(24，25)加载到自动化系统的部件(22)，其中，这些指令至少控制自动化系统的一个功能或者一个其它方面，
-一个用于通过该网络从自动化系统接收关于用户的系统数据的部件(23)，其中，这些系统数据是根据所加载的指令而收集的，
-一个根据所收集的关于用户的系统数据为该自动化系统产生服务的部件，和
-一个通过该网络将这种服务传送到用户的自动化系统的部件。
25.根据权利要求24所述的用于通过网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，其具有一个用于通过该网络向用户的自动化系统提供对服务选项的选择的部件。
26.根据权利要求25所述的用于通过网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，其具有在用户的自动化系统一侧对服务选项进行选择的部件。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的用于通过网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，其中，所述自动化系统具有一个用于通过网络进行通信和接收服务信息的网络接口，并设置了用于在接收的服务的基础上产生机器可以执行的程序过程(24，25)的部件(机器代理22)，其中，所述网络接口和用于产生机器可以执行的程序过程的部件通过预定的数据格式交换数据。
28.根据权利要求27所述的用于通过网络为自动化系统计算机支持地提供服务的装置，其中，所述网络接口包括一个因特网浏览器(23)。
29.一种应用，将根据权利要求9至20中任一项所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法应用于工业加工机器的远程投入运行或者远程维护。
30.一种应用，将根据权利要求9至20中任一项所述的用于计算机支持地产生和提供关于机器的数据和/或服务的方法应用于实施下列措施的子集：
-对工件、工具和升压进行电子测量，以便在工件质量有问题时对问题进行诊断，或者对关系进行展开对话的校正，
-显示过程变量的关联，例如激光功率、进给速度或者工具转速和进给速度，
-在笛卡儿坐标系中利用对好部件/坏部件的校正和估计分析工具轨道，
-利用边界值监视和/或相关监视监测过程变量，
-在加工机器的虚拟模拟中通过执行程序进行程序分析，
-自动建立投入运行记录，以便没有遗漏地对投入运行形成文档，
-自动建立服务和维护记录，以便没有遗漏地对机器历史形成文档，
-对例外和故障情形的诊断进行评估，
-对配置数据、应用数据和程序进行保险和归档，以便重现状态或者识别有问题的变化。
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