一种数控机床故障预诊断与远程监控系统

技术领域

本发明涉及故障预诊断与远程监控技术领域，尤其是涉及一种数控机床故障预诊断与远程监控系统。

背景技术

随着现代机械越来越复杂，对人们提出的要求也越高。机器故障引起的事故和利润影响可以是很惨重的。分析、判断、更换采购和置换，调试往往要花费很多人力物力和时间。生产管理、设备管理、订单管理都离不开对现场生产情况的及时把握，并且当今市场对远程服务，远程在线工程支持有强烈需求。

基于以上需求，使用高精度的信息采集装置将数控机床运行实时状态及信息故障预警信息通过远程无线终端发送到中心服务器上是必须的，再由中心服务器存储、分析、统计数据，并将现场生产情况及时反馈给管理人员，由他们做出正确的响应，以提高客户服务质量。生产处于安全，高效，减少中断。通过远程无线监控，实现预知维修，减少机床停机时间；合理预测机床寿命，使机床在保质、保产情况下超期服役；方便对机床使用情况进行质量跟踪，不断提高机床质量。

为了解决以上问题，专利号为CN111933177A的中国发明专利提出基于机器声波识别智能故障分析方法及系统，涉及机器故障分析技术领域，包括采集海量机器故障声波作为故障声波样本，对故障声波样本训练获取当前故障下的故障声波模型；采集当前故障下的海量机器故障混音作为故障混音样本，通过故障混音样本与故障声波模型获取当前故障的外界杂音模型；采集当前机器混音并对比故障声波数据库中外界杂音模型获取故障类型。本发明通过对比分析模块根据待比对波形与故障声波模型相似度是否超过相似度阈值确定为当前故障类型；实现混音分离，从而达到机器声波故障监测，降低声波叠加造成混合音的影响，声波过滤解决机器声音采集准确，提高机器故障类型的识别与辨认，便于维修。

该基于机器声波识别智能故障分析方法及系统存在以下缺点：

简单的声波识别在灵敏度上不高，容易受到诸多外界因素的干扰，例如噪音，这就导容易产生误判，最终浪费人力物力。

发明内容

本发明主要是解决现有数控机床远程在线支持技术无法满足市场需求的问题，提供了一种数控机床故障预诊断与远程监控系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种数控机床故障预诊断与远程监控系统，其特征在于，包括：

远程无线监控终端，用于监控采集数控机床运行的信息数据，连接着一个高灵敏度音频采集装置；

联通基站，接收各地机床的信息数据；

中心机房，通过互联网与联通基站连接，

机房服务器，将接收到的信息数据存进机房服务器，管理人员可以通过互联网随时查看服务器中的数据并进行远程控制。

将各数控机床的数据都保存在机房服务器中可以供管理人员随时查看并通过大数据合理计算机床的寿命，使机床在保质、保产情况下超期服役。

作为一种优选方案，所述远程无线监控终端包括中央处理器和连接在中央处理器上的WIFI模块、GPS模块、3G/GPRS模块、信号调理电路、FLASH存储器、工业显示屏和键盘。

作为一种优选方案，所述信号调理电路上接有信号隔离模块，所述信号隔离模块还连接防浪涌模块，用于保护设备不受外界的影响，使被保护的设备更安全。

作为一种优选方案，所述防浪涌模块上接有数控机床控制盒输出电源、485/232接口、10/100Mbps以太网接口、第一USB数据接口、第二USB数据接口、开关量接口、1-20mA接口、1-5V接口和传感器接口。

作为一种优选方案，所述开关量接口、1-20mA接口、1-5V接口和传感器接口共用一个主通道，多通道数据采集可以提高采集效率，可以同时采集多个信号，从而提高采集效率，减少采集时间，提高采集效率。

作为一种优选方案，10/100Mbps以太网接口连接数控机床的控制盒，第一USB数据接口连接高灵敏度音频采集装置，第二USB数据接口连接温度传感器，用于实现通过外设控制数控机床，并对机床的音频数据和温度数据进行实时采集。

作为一种优选方案，所述高灵敏度音频采集装置由若干麦克风并联组成，用于减轻外界噪音的影响。

作为一种优选方案，所述GPS模块通过天线匹配器连接GPS天线，所述WIFI模块通过天线匹配器连接WIFI天线，所述3G/GPRS模块设有SIM卡槽，3G/GPRS模块依次通过天线匹配器和天线防雷击器连接3G/GPRS天线，使用天线匹配器可以减少驻波，使信号在传输中能量损耗最小。

作为一种优选方案，所述中央处理器、信号调理电路和3G/GPRS模块之间接有DC-DC变换器，用于将输入电压转换后有效输出固定电压。

作为一种优选方案，所述DC-DC变换器和防浪涌模块之间接有过压过流保护电路和电源防接反电路，用于及时检测电流异常，进而开启保护机制，使得电路能够快速切断故障部分，避免因为漏掉故障而引起的灾难性后果，另外一旦被保护电路的电源极性反接，电源防接反电路的保护用场效应管会形成断路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路。

因此，本发明的优点是：

1.通过远程无线监控终端将机床的实时信息数据和故障信息发送到中心服务器上，由中心服务器反馈给管理人员，由他们做出正确的响应，生产安全且高效；

2.管理人员可以通过互利网查看机床的实时信息数据来对机床使用情况进行质量跟踪，不断提高机床质量；

3.管理人员可以通过分析中心服务器中存储的大量机床数据合理预测机床寿命，使机床在保质、保产情况下超期服役；

4.管理人员还可以使用专用软件对信息数据进行分析，实现预知维修，减少机床停机时间。

附图说明

图1是本发明的系统架构图；

图2是本发明的远程无线监测终端系统框图；

图3是本发明的远程无线监测终端系统接口示意图；

图4是本发明的高精度音频采集装置的电路原理图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

本发明提供一种数控机床故障预诊断与远程监控系统，包括远程无线监控终端、联通基站和中心机房，远程无线监控终端连接着一个高灵敏度音频采集装置，用于监控采集数控机床运行的所有信息数据，包括音频采集设备采集的音频数据、温度传感器采集的温度数据、GPS模块采集的定位数据，联通基站用于接收各地机床的信息数据，中心机房通过互联网与联通基站连接，用于将接收到的信息数据进行初步处理并存进机房服务器，管理人员可以通过互联网随时查看服务器中的信息数据并进行远程控制，合理计算机床的寿命，使机床在保质、保产情况下超期服役，还可以根据其中的定位数据控制对应的数控机床锁机，而且管理人员可以通过专用软件来分析机房服务器中的温度数据和音频数据，实现预知维修，减少机床停机时间。

实施例一:

图2为本发明的第一个实施例，远程无线监控终端包括中央处理器和连接在中央处理器上的WIFI模块、GPS模块、3G/GPRS模块、信号调理电路、FLASH存储器、工业显示屏和键盘，GPS模块通过天线匹配器连接GPS天线，所述WIFI模块通过天线匹配器连接WIFI天线，所述3G/GPRS模块设有SIM卡槽，3G/GPRS模块依次通过天线匹配器和天线防雷击器连接3G/GPRS天线，使用天线匹配器可以减少驻波，使信号在传输中能量损耗最小，中央处理器、信号调理电路和3G/GPRS模块之间接有DC-DC变换器，用于将输入电压转换后有效输出固定电压，DC-DC变换器和防浪涌模块之间接有过压过流保护电路和电源防接反电路，用于及时检测电流异常，进而开启保护机制，使得电路能够快速切断故障部分，避免因为漏掉故障而引起的灾难性后果，另外一旦被保护电路的电源极性反接，电源防接反电路的保护用场效应管会形成断路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路，信号调理电路上接有信号隔离模块，信号隔离模块还连接防浪涌模块，用于保护设备不受外界的影响，使被保护的设备更安全，防浪涌模块上接有数控机床控制盒输出电源、485/232接口、10/100Mbps以太网接口、USB数据接口、开关量接口、1-20mA接口、1-5V接口和传感器接口，开关量接口、1-20mA接口、1-5V接口和传感器接口共用一个主通道，多通道数据采集可以提高采集效率，可以同时采集多个信号，从而提高采集效率，减少采集时间，提高采集效率。

实施例二:

图3图4为本发明的第二个实施例，与实施例一不同的是，10/100Mbps以太网接口连接数控机床的控制盒，用于实现通过外设控制数控机床，第二USB接口连接温度传感器，用于实时监测，并采集数控机床的温度数据，使管理人员能预测数控机床的热变形并即时修正减少误差，第一USB数据接口连接高灵敏度音频采集装置，高灵敏度音频采集装置通过将若干麦克风并联输出实现降低噪音，从而提高装置的灵敏度，本高灵敏度音频采集装置用于采集数控机床运行时的声音数据，高灵敏度音频采集装置的电路由若干个麦克风并联组成并输出，采用若干麦克风并联可以减轻噪音的影响，从而提高音频采集装置的灵敏度。

工作原理

每台数控机床都配有专门的高灵敏度音频采集装置，在数控机床运行的时候高灵敏度音频采集装置里的若干麦克风会采集运行时的声音数据，并通过第一USB数据接口输出降过噪音的声音数据给与数控机床连接的远程无线监控终端，同时远程无线监控终端还连接着GPS模块和温度传感器，远程无线监控终端的中央处理器会将声音数据、GPS模块的定位数据、温度传感器所检测到的温度数据打包为信息数据，再通过通讯模块将这些数据发送给中心机房，由中心机房对信息数据进行初步的解包处理，并将处理完的数据存储到中心服务器中，由管理人员对其进行进一步的分析。

中心服务器可以通过软件安装设置好的标准数据，通过将最新的声音数据与标准数据作比对，例如频率成份，组成，幅度，波形等，可以判断数控机床的滚珠、丝杆、道轨在不同承载及不同运行速度的摩擦系数，以及机床各部件的轴承间隙及转速、燥音机床运行中不同承载时所产生的各项变化以及轴承使用当前寿命时间，导轨高速运行速度每分钟100米时限位失控时，管理人员可以及时远程控制运动移位停止运行并制动，使移位不超过2mm；将最新的定位数据与标准数据作比对可以判断对应机床当前位置相对于初始位置是否发生了位移，如果存在位移，管理人员可以及时通过系统远程控制对应的数控机床锁机；将最新的温度数据与标准数据作比对可以检测到机床运行及加工过程产生的机床热变形，并对其他信息进行误差修正，减少机床热变形带来的误差影响。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。