[发明专利]一种基于电信号的机械加工设备生产状态监测系统及方法

说明书

本发明是一种基于电信号的机械加工设备生产状态监测系统及方法，监测系统包括电信号采集装置、控制板、数据传输模块、云服务器和内部服务器，电信号采集装置与控制板串口连接，控制板通过数据传输模块分别与云服务器、内部服务器信号连接；通过电信号采集装置采集机械加工设备的电信号数据，并将电信号数据分段、计算后，得到的每段电信号数据对应的机械加工设备的生产状态。通过将电信号分为开机、关机、各零件加工工序、待加工和异常状态，完成设备运行状态的监测。能够针对不同品牌、型号甚至老旧的离线机械加工设备进行工作状态监测。

技术领域

本发明是涉及制造业生产信息化管理技术领域，具体的说是一种基于电信号的机械加工设备生产状态监测系统及方法。

背景技术

在实际的中心型机械加工企业中存在一些老旧的离线设备，或者设备类型、品牌不同，无法满足当代机械加工业数字化、信息化管理，实现机械加工设备网联。机械加工设备网联的通信协议种类复杂，类别繁多，因此很难通过一套系统适配所有类别的数控加工设备，例如广州数控、法兰克数控机床可以利用通信协议将数控机床内部的加工数据有效的抓取，通过有线或者无线的方式将生产加工数据有线的上传，实现数控加工在线网联、在线管理。利用数控系统内部的协议可以抓取到详细的数控加工信息，如加工时间、等待加工时间、加工个数、刀具信息、加工状态、故障信息等等。而利用电信号采集装置，通过电流、电压、功率的信号采集依靠后期的数据分析，来获取机械加工设备的实时状态。其中主要获取的信息有，开机、加工、停工、关机四种状态、开机时间、加工时间、加工个数信息。这些设备状态和信息正是中小型企业所关心和想获取的有价值生产信息，通过电信号的采集不依赖于数控系统，可以实现每台数控加工设备在线监测，为制造执行系统MES、生产计划任务安排，设备稼动率、员工设备管理提供了真实有效的现场数据。同时防止一线员工虚报产量、私自更改机械加工倍率造成设备磨损和零件加工质量下降。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于电信号的机械加工设备生产状态监测系统及方法，通过对机械加工设备单相电流、电压、功率的在线监测，根据加工工序的特性对采集到的电信号进行分段匹配，将电信号分为开机、关机、各零件加工工序、待加工和异常状态，完成设备运行状态的监测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于电信号的机械加工设备生产状态监测方法，其特征在于：通过电信号采集装置采集机械加工设备的电信号数据，并将电信号数据分段、计算后，得到的每段电信号数据对应的机械加工设备的生产状态，机械加工设备生产过程中相邻两生产状态之间存在换刀工序；具体检测方法步骤如下：

步骤1，分别采集机械加工设备在开机、关机、各零件加工工序、待加工、换刀过程中的电信号数据，并分别将每个过程中的电信号数据段进行数模转换；

步骤2，对开机、关机、各零件加工工序、单位时间内待加工过程中的电信号数据进行提取和计算，得到每种工作过程中电信号的特征序列，形成标准特征序列库；

步骤3，在机械加工设备生产过程中通过电信号采集装置持续采集机械加工设备的电信号数据，并将采集到的电信号数据数模转换；

步骤4，换刀过程的时间为T，持续监测最近接收到的T时间段的电信号数据，并将该段电信号数据的第一特征序列与换刀过程的标准特征序列对比，若匹配成功，则在该时间点对电信号数据进行分段，得到一段X+换刀过程的电信号数据，所述的X为待判定工序；

步骤5，对待判定工序X的第一特征序列分别与开机、关机、各零件加工工序的标准特征序列进行对比，若能完成匹配，则确定待判定工序X对应的工作状态；

步骤6，若不能完成匹配，则将待判定工序X的电信号数据按照单位时间划分为Q段，顺次将Q段电信号数据的第二特征序列分别与单位时间内待加工过程的特征序列进行对比，将能够完成匹配的电信号段标识为待加工状态；将不能匹配的电信号段标识为异常状态；