一种基于物联网的数控机床智能监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于物联网的数控机床智能监测系统，利用振动测试模块、控制运算模块、故障检测模块以及显示模块实现对数控机床在振动异常情况下的供电电流和电压进行测试，不仅能够对数控机床的供电故障进行有效监测，而且只有在振动异常情况下才触发对供电电流和电压进行监测，节省了资源，不会因为引入了该监测系统而影响数控机床的正常运作，另一方面，在对数控机床的振动进行监测时，采用四个传感器分别对振动机床不同位置进行监测，并计算出振动机床x轴振动值和y轴振动值，同时使用振动传感器对振动信号最小的安装基座进行振动监测时，通过对信号的放大和滤波，大大提高了振动监测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的数控机床智能监测系统
本专利技术涉及智能测试领域，尤其涉及一种基于物联网的数控机床智能监测系统。
技术介绍
数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。数控机床的供电电压和电流是保障数控机床稳定运行的第一道保障，但是，目前在数控机床的监测系统中，并未涉及对数控机床的供电故障进行监测。对此，亟需提供一种基于物联网的数控机床智能监测系统。
技术实现思路
因此，为了克服上述问题，本专利技术提供一种基于物联网的数控机床智能监测系统，利用振动测试模块、控制运算模块、故障检测模块以及显示模块实现对数控机床在振动异常情况下的供电电流和电压进行测试，不仅能够对数控机床的供电故障进行有效监测，而且只有在振动异常情况下才触发对供电电流和电压进行监测，节省了资源，不会因为引入了该监测系统而影响数控机床的正常运作，另一方面，在对数控机床的振动进行监测时，采用四个传感器分别对振动机床不同位置进行监测，并计算出振动机床x轴振动值和y轴振动值，同时使用振动传感器对振动信号最小的安装基座进行振动监测时，通过对信号的放大和滤波，大大提高了振动监测的准确度。本专利技术提供的基于物联网的数控机床智能监测系统包括振动测试模块、控制运算模块、故障检测模块以及显示模块，振动测试模块与控制运算模块连接，故障检测模块与控制运算模块连接，显示模块与控制运算模块连接。其中，振动测试模块用于对数控机床的振动信号进行监测，并将监测值传输至控制运算模块，控制运算模块对接收到的振动信号进行分析以判断数控机床的振动信号是否异常，若判断数控机床的振动信号为异常，则控制运算模块控制故障检测模块对数控机床的电压信号和电流信号进行采集，故障检测模块将采集到的电压信号与预设电压信号进行比较，将采集到的电流信号与预设电流信号进行比较，以判断是否为数控机床供电故障，故障检测模块将采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果传输至控制运算模块，显示模块用于显示、存储振动测试模块采集的振动信号、故障检测模块采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果。优选的是，振动测试模块包括第一振动传感器、第二振动传感器、第三振动传感器以及第四振动传感器，其中，第一振动传感设置于数控机床的机床刀具的安装基座上，第一振动传感器与控制运算模块中的信号处理电路连接，第一振动传感器用于采集安装基座的振动值和振动方向，记为第一振动值A1和第一振动方向；第二振动传感器设置于与安装基座连接的基座连接部上，第二振动传感器用于采集基座连接部的振动值和振动方向，记为第二振动值A2和第二振动方向；第三振动传感器设置于与机床刀具连接的壳体上，第三振动传感器用于采集壳体的振动值和振动方向，记为第三振动值A3和第三振动方向；第四振动传感器设置于机床刀具上，第四振动传感器用于采集机床刀具的振动值和振动方向，记为第四振动值A4和第四振动方向；振动测试模块将第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向以及第四振动方向传输至控制运算模块。优选的是，控制运算模块包括信号处理电路、运算器、无线传输装置、中央处理装置、随机存储器、FLASH存储器、时钟电路、E2PROM以及接口电路，其中，信号处理电路、运算器、无线传输装置、随机存储器、FLASH存储器、时钟电路、E2PROM以及接口电路均与中央处理装置连接；信号处理电路对第一振动传感器采集的振动信号依次进行信号放大和信号滤波处理，中央处理装置将接收到的振动测试模块采集的第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向以及第四振动方向传输至运算器进行分析计算，其中，设机床刀具所指方向为x轴方向，与机床刀具所指方向垂直方向为y轴方向，第一振动方向与x轴的夹角为μ1，第二振动方向与x轴的夹角为μ2，第三振动方向与x轴的夹角为μ3，第四振动方向与x轴的夹角为μ4。则数控机床x轴振动值。则数控机床y轴振动值。运算器将计算所得数控机床x轴振动值X、数控机床y轴振动值Y传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的数控机床x轴振动值X与预设阈值Xmin进行比较，中央处理装置将接收到的数控机床y轴振动值Y与预设阈值Ymin进行比较，若X≥Xmin或Y≥Ymin则中央处理装置向故障检测模块发出触发指令。优选的是，故障检测模块包括触发器、电压传感器、电流传感器以及比较器，其中，电压传感器和电流传感器均与触发器连接，电压传感器和电流传感器均与比较器连接；触发器接收到触发指令后，电压传感器和电流传感器开始采集数控机床的工作电压U和工作电流I，电压传感器和电流传感器将采集到的工作电压U和工作电流I传输至中央处理装置，并将工作电压U和工作电流I传输至比较器，比较器将接收到的工作电压U与预设电压阈值Um进行比较，比较器将接收到的工作电流I与预设电流阈值Im进行比较，若或，即判断为数控机床供电故障，则故障检测模块向中央处理装置发送报警信号。优选的是，显示模块包括显示器、存储器、远程监测端以及报警器，显示器、存储器以及报警器均与中央处理装置两极，远程监测端通过无线传输装置与中央处理装置连接；其中，中央处理装置将接收到的第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向、第四振动方向、数控机床的工作电压U、工作电流I、报警信息、数控机床的x轴振动值和y轴振动值传输至显示器进行显示，中央处理装置将接收到的第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向、第四振动方向、数控机床的工作电压U、工作电流I、报警信息、数控机床的x轴振动值和y轴振动值传输至存储器进行存储，中央处理装置通过无线传输装置将接收到的第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向、第四振动方向、数控机床的工作电压U、工作电流I、报警信息、数控机床的x轴振动值和y轴振动值传输至远程监测端，中央处理装置在接收到故障检测模块发送的报警信号后控制报警器进行报警。优选的是，第一振动传感器用于采集安装基座的振动信号，将采集的振动信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，第一振动传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。优选的是，信号放大单元包括集成运放A1、电容C1-C2、三极管VT1-VT2、稳压管D1、二极管D2-D3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述基于物联网的数控机床智能监测系统包括振动测试模块、控制运算模块、故障检测模块以及显示模块，所述振动测试模块与所述控制运算模块连接，所述故障检测模块与所述控制运算模块连接，所述显示模块与所述控制运算模块连接；其中，所述振动测试模块用于对所述数控机床的振动信号进行监测，并将监测值传输至所述控制运算模块，所述控制运算模块对接收到的振动信号进行分析以判断所述数控机床的振动信号是否异常，若判断所述数控机床的振动信号为异常，则所述控制运算模块控制所述故障检测模块对所述数控机床的电压信号和电流信号进行采集，所述故障检测模块将采集到的电压信号与预设电压信号进行比较，将采集到的电流信号与预设电流信号进行比较，以判断是否为所述数控机床供电故障，所述故障检测模块将采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果传输至所述控制运算模块，所述显示模块用于显示、存储所述振动测试模块采集的振动信号、所述故障检测模块采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述基于物联网的数控机床智能监测系统包括振动测试模块、控制运算模块、故障检测模块以及显示模块，所述振动测试模块与所述控制运算模块连接，所述故障检测模块与所述控制运算模块连接，所述显示模块与所述控制运算模块连接；其中，所述振动测试模块用于对所述数控机床的振动信号进行监测，并将监测值传输至所述控制运算模块，所述控制运算模块对接收到的振动信号进行分析以判断所述数控机床的振动信号是否异常，若判断所述数控机床的振动信号为异常，则所述控制运算模块控制所述故障检测模块对所述数控机床的电压信号和电流信号进行采集，所述故障检测模块将采集到的电压信号与预设电压信号进行比较，将采集到的电流信号与预设电流信号进行比较，以判断是否为所述数控机床供电故障，所述故障检测模块将采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果传输至所述控制运算模块，所述显示模块用于显示、存储所述振动测试模块采集的振动信号、所述故障检测模块采集的电压信号、电流信号以及故障判断结果。2.根据权利要求1所述的基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述振动测试模块包括第一振动传感器（6）、第二振动传感器（7）、第三振动传感器（8）以及第四振动传感器（9），其中，所述第一振动传感（6）设置于所述数控机床的机床刀具（10）的安装基座（2）上，所述第一振动传感器（6）与所述控制运算模块中的信号处理电路连接，所述第一振动传感器（6）用于采集所述安装基座（2）的振动值和振动方向，记为第一振动值A1和第一振动方向；所述第二振动传感器（7）设置于与所述安装基座（2）连接的基座连接部（3）上，所述第二振动传感器（7）用于采集所述基座连接部（3）的振动值和振动方向，记为第二振动值A2和第二振动方向；所述第三振动传感器（8）设置于与所述机床刀具（10）连接的壳体（4）上，所述第三振动传感器（8）用于采集所述壳体（4）的振动值和振动方向，记为第三振动值A3和第三振动方向；所述第四振动传感器（9）设置于所述机床刀具（10）上，所述第四振动传感器（10）用于采集所述机床刀具（10）的振动值和振动方向，记为第四振动值A4和第四振动方向；所述振动测试模块将所述第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向以及第四振动方向传输至所述控制运算模块。3.根据权利要求2所述的基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述控制运算模块包括信号处理电路、运算器、无线传输装置、中央处理装置（1）、随机存储器、FLASH存储器、时钟电路、E2PROM以及接口电路，其中，所述信号处理电路、所述运算器、所述无线传输装置、所述随机存储器、所述FLASH存储器、所述时钟电路、所述E2PROM以及所述接口电路均与所述中央处理装置（1）连接；所述信号处理电路对所述第一振动传感器（6）采集的振动信号依次进行信号放大和信号滤波处理，所述中央处理装置（1）将接收到的所述振动测试模块采集的第一振动值A1、第二振动值A2、第三振动值A3、第四振动值A4、第一振动方向、第二振动方向、第三振动方向以及第四振动方向传输至所述运算器进行分析计算，其中，设所述机床刀具（10）所指方向为x轴方向，与所述所述机床刀具（10）所指方向垂直方向为y轴方向，第一振动方向与x轴的夹角为μ1，第二振动方向与x轴的夹角为μ2，第三振动方向与x轴的夹角为μ3，第四振动方向与x轴的夹角为μ4；则所述数控机床x轴振动值；则所述数控机床y轴振动值；所述运算器将计算所得所述数控机床x轴振动值X、所述数控机床y轴振动值Y传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将接收到的所述数控机床x轴振动值X与预设阈值Xmin进行比较，所述中央处理装置（1）将接收到的所述数控机床y轴振动值Y与预设阈值Ymin进行比较，若X≥Xmin或Y≥Ymin则所述中央处理装置（1）向所述故障检测模块发出触发指令。4.根据权利要求3中任一权利要求所述的基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述故障检测模块包括触发器、电压传感器、电流传感器以及比较器，其中，所述电压传感器和所述电流传感器均与所述触发器连接，所述电压传感器和所述电流传感器均与所述比较器连接；所述触发器接收到所述触发指令后，所述电压传感器和所述电流传感器开始采集所述数控机床的工作电压U和工作电流I，所述电压传感器和所述电流传感器将采集到的工作电压U和工作电流I传输至所述中央处理装置（1），并将所述工作电压U和所述工作电流I传输至所述比较器，所述比较器将接收到的所述工作电压U与预设电压阈值Um进行比较，所述比较器将接收到的所述工作电流I与预设电流阈值Im进行比较，若或，即判断为所述数控机床供电故障，则所述故障检测模块向所述中央处理装置（1）发送报警信号。5.根据权利要求4所述的基于物联网的数控机床智能监测系统，其特征在于，所述显示模块包括显示器、存储器、远程监测端以及报警器，所述显...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，赵艳晓，李航，李慧杰，赵卫辉，姚艳龙，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41