数控机床远程监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明在于提供一种基于无线通信网络对数控机床进行远程监测的数控机床远程监测系统，具有这样的特征，包括：振动采集单元，采集由数控机床产生的振动信号；信号放大单元，将获取到的振动信号进行放大后输出振动放大信号；信号转换单元，接收放大振动信号，进行模数转换发出数字振动信号；机床侧通信单元，通过无线通信网络将数字振动信号相对应的网络振动信号发出；控制侧通信单元，通过无线通信网络接受网络振动信号；存储单元，存储振动正常阈值；对比单元，对网络振动信号进行分析生成对比数据；控制单元，将振动正常阈值发送到对比单元，控制对比数据的生成；显示单元，显示对比数据。
【专利说明】数控机床远程监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控机床远程监测系统，特别涉及一种基于无线通信网络对数控机床进行远程监测的数控机床远程监测系统
【背景技术】
[0002]GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展而来的一种新型承载业务，目的是为用户提供分组形式的数据服务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、频带、突发结构跳频规则以及TDMA帧结构。新兴的GPRS技术具有实时在线、按流量计费、高速数据传输等优点，可从根本上解决传统有线数据传输的弊端，更加贴近专业数据传输的要求，在工程实践中得到了越来越广泛的应用。因此，随着数据通信技术的快速发展，以GSM/GPRS无线网络为平台，通过选用GPRS无线终端实现数据的远程采集，具有较强的研究意义。GPRS模块永远在线、价格便宜，加之GSM/GPRS网络覆盖范围广，特别适合进行频繁的流量数据传输。因此，将传统系统中单片机采集的数据通过串口传输到GPRS模块，并通过该模块与PC机进行无线通信，就可实现新型的无线数据采集，系统硬件结构并不需做很大改动，只需在软件功能上加以拓展。
[0003]目前，对数控机床的故障诊断有许多方法，而基于振动信号的诊断是普遍采用的方法之一。当机器运行过程中发生异常时都会引起振动信号的变化，一般来说，机床故障的60%?70%是通过振动和由振动辐射出的噪声反映出来的。因此，可根据对振动信号的分析，掌握机床的故障情况，包括故障的原因、部位以及劣化程度。实际上，由于结构上的原因，机床工作伴随着振动是正常现象，也就是说，振动本身不能作为故障特征，只有异常振动信号才可能包含某种故障信息。对出现故障的机床振动信号进行时域和频域分析，利用传统的频谱分析、细化谱分析以及解调分析相结合的方法，将其与正常状态下的机床振动信号进行比较，从而提取该故障的特征，通过对故障特征作必要研究与分析，提出行之有效的诊断方法。
[0004]本发明将GPRS与根据振动信号诊断数控机床故障结合在一起，实现了对数控机床的远程监测，解决了数控机床监测耗时、监测效率低、数据分析困难等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目地在于提供一种基于无线通信网络对数控机床进行远程监测的数控机床远程监测系统。
[0006]本发明提供的一种数控机床远程监测系统，具有这样的特征，包括:振动采集单元，设置在数控机床上，采集由数控机床产生的振动信号；信号放大单元，将获取到的振动信号进行放大后输出振动放大信号；信号转换单元，与信号放大单元相连，接收放大振动信号，进行模数转换发出数字振动信号；机床侧通信单元，与信号转换单元相连，通过无线通信网络将数字振动信号相对应的网络振动信号发出；控制侧通信单元，通过无线通信网络接受网络振动信号；存储单元，存储与数控机床在正常工作时的振动信号范围相对应的振动正常阈值；对比单元，与将振动正常阈值与网络振动信号进行对比生成对比数据；控制单元，将振动正常阈值发送到对比单元，控制对比数据的生成；显示单元，与控制单元相连，显示振动正常阈值、网络振动信号以及对比数据。
[0007]在本发明的数控机床远程监测系统中，还可以具有这样的特征:其中，振动采集单元为加速度传感器。
[0008]在本发明的数控机床远程监测系统中，还可以具有这样的特征:其中，信号转换单元为嵌入式处理器。
[0009]在本发明的数控机床远程监测系统中，还可以具有这样的特征:其中，嵌入式处理器为MSP430FG439单片机。
[0010]在本发明的数控机床远程监测系统中，还可以具有这样的特征:其中，机床侧通信单元包括Internet协议处理器和调制解调器。
[0011 ] 在本发明的数控机床远程监测系统中，还可以具有这样的特征:其中，机床侧通信单元为NW18无线模块。
[0012]发明作用与效果
[0013]综上所述，本发明的作用和效果在于:
[0014]本发明中的数控机床远程监测系统设有的机床侧通信单元可以将振动采集单元采集的由数控机床产生的振动信号通过无线通信单元发给控制侧通信单元。控制单元获取到与控制侧通信单元接收到的与振动信号相对应的网络振动信号。控制单元将网络振动信号发送到对比单元并利用现有的分析方法将振动正常阈值与网络振动信号进行比较分析。实现了对数控机床的远程监测，解决了数控机床监测耗时、监测效率低、数据分析困难等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明中实施例中数控机床远程监测系统的结构示意图；
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]图1是本发明中实施例的数控机床远程监测系统的结构示意图。
[0018]如图1所示，本实施例中，数控机床远程监测系统100包括:振动采集单元1、信号放大单元2、信号转换单元3、机床侧通信单元4、远程管理中心5。
[0019]本实施例中，振动采集单元I，为加速度传感器JF103，设置在数控机床上，采集由数控机床产生的振动信号。信号放大单元2，为信号调理电路，与振动采集单元I相连，将获取到的振动信号进行放大后输出振动放大信号。信号转换单元3，为MCU系统，有A/D数据转换功能，为嵌入式处理器，在这里采用基于MSP430FG439的单片机系统。信号转换单元3与信号放大单元2相连，接收放大振动信号，进行模数转换发出数字振动信号。机床侧通信单元4，为NW18无线模块，包括Internet协议处理器和调制解调器。Internet协议处理器用于对信息数据安装TCP/IP协议进行IP包的封装。调制解调器用于机床侧通信单元4的无线上网。机床侧通信单元4与信号转换单元3相连，相对应的MSP430FG439的单片机系统与NW18无线模块通过RS-232串口相连。机床侧通信单元4通过无线通信网络将数字振动信号相对应的网络振动信号发出，无线通信网络为GPRS。远程管理中心5与机床侧通信单元4相连，为带有数据分析软件的PC机。远程管理中心5实时接收并保存网络振动信号，对网络振动信号进行分析和处理。远程管理中心5包括控制侧通信单元5a、存储单元5b、对比单元5c、控制单元5d、以及显示单元5e。控制侧通信单元5a,与控制单元5d相连，通过无线通信网络接受网络振动信号。存储单元6，与控制单元5d相连，存储与数控机床在正常工作时的振动信号范围相对应的振动正常阈值以及控制侧通信单元5a接收到的网络振动信号；对比单元5c，与控制单元5d相连，为数据分析软件，具有可视化的操作界面。对比单元5c将振动正常阈值与网络振动信号进行对比生成对比数据以及分析、比较等其他数据处理功能；控制单元5d，将振动正常阈值发送到对比单元5c，控制对比单元5c生成对比数据；显示单元5e,与控制单元5d相连,接受来自控制单元5d的控制命令,显示振动正常阈值、网络振动信号、对比数据以及其他处理结果。
[0020]当振动采集单元I采集由数控机床产生的振动信号，信号放大单元2获取此振动信号，并进行放大处理后发出。信号转换单元3接收到放大振动信号，进行模数转换发出数字振动信号，机床侧通信单元4将数字振动信号通过无线通信网络发出。远程管理中心5的控制侧通信单元5a接收到与数字振动信号相对应的网络振动信号。控制单元5d获取到网络振动信号后发送到存储单元5b进行存储，同时的把振动正常阈值和网络振动信号，发送到对比单元5c进行分析。控制单元5d获取到分析对比数据、振动正常阈值以及网络振动信号后发送到显示单元5e显示。
[0021]实施例的作用与效果
[0022]综上所述，本实施例的作用和效果在于:
[0023]本发明中的数控机床远程监测系统设有的机床侧通信单元可以将振动采集单元采集的由数控机床产生的振动信号通过无线通信单元发给控制侧通信单元。控制单元获取到与控制侧通信单元接收到的与振动信号相对应的网络振动信号。控制单元将网络振动信号发送到对比单元并利用现有的分析方法将振动正常阈值与网络振动信号进行比较分析。实现了对数控机床的远程监测，解决了数控机床监测耗时、监测效率低、数据分析困难等问题。
[0024]上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于无线通信网络对数控机床进行远程监测的数控机床远程监测系统，其特征在于，包括: 振动采集单元，设置在所述数控机床上，采集由所述数控机床产生的振动信号； 信号放大单元，将获取到的所述振动信号进行放大后输出振动放大信号； 信号转换单元，与所述信号放大单元相连，接收所述放大振动信号，进行模数转换发出数字振动信号； 机床侧通信单元，与所述信号转换单元相连，通过所述无线通信网络将所述数字振动信号相对应的网络振动信号发出； 控制侧通信单元，通过所述无线通信网络接受所述网络振动信号； 存储单元，存储与所述数控机床在正常工作时的振动信号范围相对应的振动正常阈值； 对比单元，与所述将所述振动正常阈值与所述网络振动信号进行对比生成对比数据； 控制单元，将所述振动正常阈值发送到所述对比单元，控制所述对比数据的生成； 显示单元，与所述控制单元相连，显示所述振动正常阈值、所述网络振动信号以及所述对比数据。
2.根据权利要求1所述的数控机床远程监测系统，其特征在于: 其中，所述振动采集单元为加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的数控机床远程监测系统，其特征在于: 其中，所述信号转换单元为嵌入式处理器。
4.根据权利要求3所述的数控机床远程监测系统，其特征在于: 其中，所述嵌入式处理器为基于MSP430FG439的单片机系统。
5.根据权利要求1所述的数控机床远程监测系统，其特征在于: 其中，所述机床侧通信单元包括Internet协议处理器和调制解调器。
6.根据权利要求1所述的数控机床远程监测系统，其特征在于: 其中，所述机床侧通信单元为NW18无线模块。
【文档编号】G05B19/406GK103454970SQ201310347012
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】陈晓荣, 奚传立, 殷弋, 张翌, 张运涛 申请人:上海理工大学