对机器中故障的早期识别和响应制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对机器(11，111)中故障进行早期识别和响应的系统(10，110)，所述系统具有：a.机器(11，111)、特别是机床，其中，所述机器(11，111)具有用于检测机器内部的信号的检测设备(12

Early identification and response to faults in the machine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对机器中故障的早期识别和响应


[0001]本专利技术涉及一种用于对机器中故障进行早期识别和响应的方法和系统。

技术介绍

[0002]迄今为止，无法在生产操作中实时监测机器，因为数据流所需的数据量太大，而且没有处理该数据量所需的计算能力。精确的诊断功能需要外部观察器信号和机器内部的传感器信号和过程信号。

技术实现思路

[0003]本专利技术的任务是提供一种方法和一种系统，利用该方法和该系统可以实时监测机器，从而可以及时识别出故障并对其作出反应。
[0004]根据本专利技术，该任务通过一种对用于机器中故障进行早期识别和响应的方法来解决，该方法具有以下方法步骤：
[0005]a)检测机器内部的信号和机器外部的信号，
[0006]b)将所检测的信号宽带传输到数据处理系统，
[0007]c)由该数据处理系统根据基于共同时基的所传输的信号进行故障探测，
[0008]d)在识别出故障的情况下由该数据处理系统直接干预该机器，和/或，由该数据处理系统输出故障消息。
[0009]例如，被监测的机器可以是机床(Werkzeugmaschine)。特别地，被监测的机器可以是在生产操作中的机器。
[0010]机器内部的信号可以是传感器信号和/或过程信号。机器内部的传感器信号可以例如是电流值、速度值、位置实际值和/或目标值。过程信号可以例如是激光功率、气压、散射光等。此外，机器内部的信号可以来自控制器，例如来自可编程逻辑控制器(PLC)或数字控制器(NC)。机器内部的信号也可以来自驱动装置。
[0011]机器外部的信号可以例如是声学信号、光学信号或运动信号。机器外部的信号可以来自麦克风、微机电系统(MEMS)传感器、相机等。
[0012]检测测量变量和过程变量。这些变量表示数据。测量变量和过程变量作为信号传输。在传输之后，对信号中包含的数据进行处理。信号传输和数据传输在下文中同义使用。
[0013]宽带数据传输被理解为特别是以超过30Mbit/s进行传输。宽带传输可以以有线方式进行(例如经由光纤电缆)，或者以无线方式进行(例如根据5G标准)。
[0014]数据处理系统可以是可扩展的。特别地，数据处理系统可以构造为处理平台。处理平台可以是复合系统，其包含用于处理数据流和批处理(基于文件)的部件以及用于分布式数据处理和数据存储的部件。处理平台可以适合于并且设置为用于接收各种形式的数据，无论是流还是文件，然后(以分布式方式)处理(分析)所述数据，适当地管理和存储它们，并且在必要时要还适当地将它们可视化。此外，数据处理系统可以构造为云环境中的高性能计算机。这可以是外部的、远程的和/或基于互联网的云或企业内部的云。云被理解为特别
是具有宽带网络连接、高计算能力和大容量存储的计算中心。云可以包括服务器形式的程序和硬件。在外部的云中，来自多个不同企业(甚至来自非相关联企业)的数据也可以被匿名化、收集和关联。这可以进一步改善故障探测结果。
[0015]基于故障探测，数据处理系统可以直接干预机器。由此可以确保最高的加工质量。还可以保护机器免受破坏。还可以设想，仅向操作员输出指示(特别是故障消息)，该操作员然后可以干预机器。
[0016]宽带高速数据传输或高速信号传输使得可以在云环境中将数据几乎实时地移植到特别是可扩展的高性能计算机，在云环境中可以执行相关数据评估以实现故障早期识别。这种功能可以用作机床和其他设备的预警系统。可以基于所有可用测量变量和过程变量的共同时基来提供在线诊断功能。因此，由于即时数据处理，可以在正在进行的操作中进行早期故障探测并对加工过程进行可能的干预。由于提供宽带数据传输，可以实现原始数据流。计算密集型信号处理(例如包含基于AI的方法)可以完全在可扩展的计算集群中进行。
[0017]这些信号可以在传输之前至少部分地同步。例如，通过提供精确同步的参考时钟，可以在所考虑的系统内以时间同步的方式进行信号记录。
[0018]在线诊断功能意味着即时数据处理，以便在识别出偏差时能够及时为用户提供指示，使得用户可以在必要时干预正在进行的过程，例如在要加工的工件中发生振动的情况下或在形成毛刺的情况下。同样可以设想自动地、受控地干预加工过程。这可以在线和几乎实时地进行。
[0019]这些信号可以在传输之后至少部分地同步。后面的同步可以在云中例如基于已知的信号模式来进行。可以设想混合形式。因此，各个信号可以在传输之前在时间上彼此同步被检测或者被同步，并且其他信号可以在传输之后在稍后的过程中才被同步。
[0020]还可以设想形成信号组，其中，将在一个信号组内的信号同步。然后，一个信号组的信号可以与另一信号组的信号或与其他单个信号同步。
[0021]至少一些信号可以是用不同的时间分辨率检测的。同步可以在数据传输之前或之后进行。具有不同时间分辨率的信号也可以彼此同步。
[0022]故障探测可以是在群体比较的基础上执行的。为此，可以预先求取和/或存储信号模式和/或故障图像。可以从信号模式和/或故障图像中确定应用于所有至今可用的(测量)数据(不仅机器系列的数据而且单个机器的机器历史数据)的故障标志(以及标记等)。基于此，然后可以进行故障探测以及在必要时甚至进行故障选择。因此，也可以在足够可用的领域知识的情况下进行故障辨识。领域知识全面描述了机器部件的振动激励、轴动力学、运动链的绝对位置(可能与工作空间相关)、致动器(例如阀)、加工单元的操作状态和噪音排放(声波)的关系。
[0023]例如，激光器、冲压设备、压力机、铣头、锯、钻头和水射流可以作为加工单元。在机床中，加工单元通过驱动装置和可能连接在它们之间的机械部件(比如齿轮或龙门架)在确定的轴方向上运动。这通常简称为轴。所有有助于加工单元运动的部件(特别是轴)都称为运动链。此外，领域知识包括各个部件(特别是基础设施)、运动轨线、加工过程和所有相关部件的属性的关系。
[0024]也可以存储用于故障探测的数据模型。群体比较可以基于结构相同的机器(机器
系列)或该机器本身在相同或相似操作状态下的测量数据(历史测量数据记录)来执行。测量数据可以连续被检测，以基于专家和自学习的方式被评价，并被存储在数据模型中。
[0025]在这种情况下，可以在单个对象的时间序列上递归地进行故障探测。来自相同机器的历史数据也可以用于此任务。可以与已记录的相同且可比较的操作状态进行比较。
[0026]在物理上技术上变化缓慢的变量(例如温度)的情况下，可以通过插值来补充测量值检测。
[0027]特别是在系统知识足够的情况下，可以自适应地匹配(上采样/下采样)各个信号的数据速率、分辨率和/或量化。因此可以确保为评估提供足够的数据库。
[0028]本专利技术的范围还包括一种用于对机器中故障进行早期识别和响应的系统，该系统具有：
[0029]a)机器、特别是机床，其中，该机器具有用于检测机器内部的信号的检测设备，
[0030]b)至少一个机器外部的检测设备，其用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对机器(11，111)中故障进行早期识别和响应的方法，所述方法具有以下方法步骤：a.检测机器内部的信号和机器外部的信号，b.将所检测的信号宽带传输到数据处理系统(21，122)，c.由所述数据处理系统(21，122)根据基于共同时基的所传输的信号进行故障探测，d.在识别出故障的情况下，由所述数据处理系统(21，122)直接干预所述机器(11，111)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述信号在所述传输之前至少部分地同步。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使所述信号在所述传输之后至少部分地同步。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，形成信号组，其中，使一个信号组内的信号同步。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一些信号是用不同的时间分辨率检测的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述故障探测是在群体比较的基础上执行的。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述故障探测是在单个对象的时间序列上递归地进行的。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过插值来补充至少一个检测的信号。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，自适应地匹配各个信号的数据速率、分辨率和/或量化。10.一种用于对机器(11，111)中故障进行早期识别和响应的系统(10，110)，所述系统具有：a.机器(11，111)、特别是机床，其中，所述机器(11，111...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：