CN103419090B - 一种机床的振动传感监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机床的振动传感监测装置，包括振动传感器、固定装置、微控制器、传输模块和数据处理装置，所述振动传感器通过固定装置固定在机床上，所述振动传感器连接所述微控制器，所述传输模块连接所述微控制器和数据处理装置。本发明还公开了一种机床的振动传感监测方法。本发明的机床的振动传感监测装置结构简单，监测效果良好，利用振动传感器监测机床在不同工作状态下的振幅和频率，并通过数据处理装置进行标定处理和实时监测，可以方便快捷的实现机床的实时监测。

Description

一种机床的振动传感监测装置及方法
技术领域
本发明属于机床监测技术领域，涉及一种机床的振动传感监测装置及方法。
背景技术
随着社会的进步，人们对工业产品的质量要求也越来越高，这就要求有更高质量的机床来对工业产品进行加工，以提高工业产品的质量。机床（英文名称：machine tool）是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
由于机床的复杂性和精密性，其运行中的故障报警越来越受到工厂的重视，及早发现机床故障在提高生产效率和产品质量的同时，还可以节约大量经费。现有技术提供的应用于数控机床的机床运行监测***是采用在机床停机后，由专人对数控机床进行现场监测的方式，实时性差且浪费人力。
因此，需要一种机床的实时监测装置以解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中机床监测装置复杂的缺陷，提供一种可以对机床方便及实时监测的机床的振动传感监测装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的机床的振动传感监测装置采用如下技术方案：
一种机床的振动传感监测装置，包括振动传感器、固定装置、微控制器、传输模块和数据处理装置，所述振动传感器通过固定装置固定在机床上，所述振动传感器连接所述微控制器，所述传输模块连接所述微控制器和数据处理装置。
更进一步的，所述微控制器为MCU芯片。MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。采用MCU芯片更容易实现本发明的小型化。
更进一步的，所述微控制器包括电池。
更进一步的，所述电池为充电电池和太阳能电池。采用太阳能电池和充电电池的组合，可以有效节约能源，阳光充足时可以利用太阳能电池供电并利用充电电池储存电能，没有阳光或者阳光不充足时，则利用充电电池储存的电能为微控制器供电。
更进一步的，所述传输模块为蓝牙装置、Wifi装置或ZigBee装置。其中，蓝牙或Wifi应用广泛，可以很容易实现振动传感器和数据处理装置的数据联网。ZigBee是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术，相对于蓝牙或Wifi具有传输距离远、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本等特点。可以通过传输模块反向控制微控制器或对微控制器进行编程。
更进一步的，所述微控制器上设置有Mini USB接口。方便连接智能手机或者其他智能设备对微控制器进行调控和编程，也可以对微控制器进行充电。而且使用Mini USB接口可以使本发明的振动传感监测装置更加小型化。
更进一步的，所述固定装置为磁铁。使用方便，只需利用固定装置将振动传感器吸到机床上即可。
更进一步的，还包括报警装置，所述数据处理装置上设置有所述报警装置。报警装置可在机床工作状态发生异常时发出报警。
本发明还公开了一种机床的振动传感监测方法，采用如上所述的机床的振动传感监测装置，包括以下步骤：
（1）、利用所述振动传感器监测机床不同工作状态下的振幅和频率；
（2）、通过所述传输模块将步骤（1）得到的振幅和/或频率传输至所述数据处理装置；
（3）、所述数据处理装置对步骤（1）得到的振幅和频率进行预处理并记录，得到机床不同工作状态下振幅和/或频率的正常阈值和/或非正常阈值；
（4）、利用所述振动传感器实时监测机床的工作状态，所述数据处理装置根据步骤（3）得到的所述正常阈值和/或非正常阈值判断机床的工作状态是否正常。
更进一步的，所述机床的工作状态包括主轴转速。
发明原理：机床工作时，针对不同的工作状态，机床会有不同的振幅和/或频率，预先利用振幅和/或频率对机床不同的工作状态进行标定，然后通过振动传感器对机床的振幅和/或频率进行实时监测，可以方便的监测机床的工作状态。
有益效果：本发明的机床的振动传感监测装置结构简单，监测效果良好，利用振动传感器监测机床在不同工作状态下的振幅和频率，并通过数据处理装置进行标定处理和实时监测，可以方便快捷的实现机床的实时监测。
附图说明
图1是本发明的机床的振动传感监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参阅图1所示，本发明的机床的振动传感监测装置，包括振动传感器、固定装置、微控制器、传输模块和数据处理装置，振动传感器通过固定装置固定在机床上，振动传感器连接微控制器，传输模块连接微控制器和数据处理装置。其中，微控制器为MCU芯片。MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。采用MCU芯片更容易实现本发明的小型化。微控制器包括电池。其中，电池为充电电池和太阳能电池。采用太阳能电池和充电电池的组合，可以有效节约能源，阳光充足时可以利用太阳能电池供电并利用充电电池储存电能，没有阳光或者阳光不充足时，则利用充电电池储存的电能为微控制器供电。微控制器上还设置有Mini USB接口。方便连接智能手机或者其他智能设备对微控制器进行调控和编程，也可以对微控制器进行充电。而且使用Mini USB接口可以使本发明的振动传感监测装置更加小型化。
传输模块为蓝牙装置、Wifi装置或ZigBee装置。其中，蓝牙或Wifi应用广泛，可以很容易实现振动传感器和数据处理装置的数据联网。ZigBee是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术，相对于蓝牙或Wifi具有传输距离远、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本等特点。可以通过传输模块反向控制微控制器或对微控制器进行编程。固定装置为磁铁。一般的机床均为钢铁材料的，使用方便，只需将其吸到机床上即可。还包括报警装置，数据处理装置上设置有报警装置。报警装置可在机床工作状态发生异常时发出报警。
本发明还公开了一种机床的振动传感监测方法，采用如上的机床的振动传感监测装置，包括以下步骤：
（1）、利用振动传感器监测机床不同工作状态下的振幅和频率；
（2）、通过传输模块将步骤（1）得到的振幅和/或频率传输至数据处理装置；
（3）、数据处理装置对步骤（1）得到的振幅和频率进行预处理并记录，得到机床不同工作状态下振幅和/或频率的正常阈值和/或非正常阈值；
（4）、利用振动传感器实时监测机床的工作状态，数据处理装置根据步骤（3）得到的正常阈值和/或非正常阈值判断机床的工作状态是否正常。
其中，机床的工作状态包括主轴转速。针对不同的工件的加工，机床会采用不同的主轴转速来实现工件的加工，不同的主轴转速对应不同的振幅和/或频率。但是不同的主轴转速对应的不同的振幅和/或频率具有一定的误差，因此本发明的监测方法采用机床不同工作状态下振幅和/或频率的正常阈值和/或非正常阈值来对机床的运行状态进行监测。
发明原理：机床工作时，针对不同的工作状态，机床会有不同的振幅和/或频率，预先利用振幅和/或频率对机床不同的工作状态进行标定，然后通过振动传感器对机床的振幅和/或频率进行实时监测，可以方便的监测机床的工作状态。
本发明的机床的振动传感监测装置结构简单，监测效果良好，利用振动传感器监测机床在不同工作状态下的振幅和频率，并通过数据处理装置进行标定处理和实时监测，可以方便快捷的实现机床的实时监测。

Claims (6)

1.一种机床的振动传感监测装置，其特征在于，包括振动传感器、固定装置、微控制器、传输模块和数据处理装置，所述振动传感器通过固定装置固定在机床上，所述振动传感器连接所述微控制器，所述传输模块连接所述微控制器和数据处理装置，所述固定装置为磁铁，所述微控制器包括电池，所述电池为充电电池和太阳能电池，还包括报警装置，所述数据处理装置上设置有所述报警装置，利用所述振动传感器监测机床不同工作状态下的振幅和频率，所述数据处理装置对得到的振幅和频率进行预处理并记录，得到机床不同工作状态下振幅和/或频率的正常阈值和/或非正常阈值，利用所述振动传感器实时监测机床的工作状态，所述数据处理装置根据得到的所述正常阈值和/或非正常阈值判断机床的工作状态是否正常。
2.如权利要求1所述的机床的振动传感监测装置，其特征在于，所述微控制器为MCU芯片。
3.如权利要求1所述的机床的振动传感监测装置，其特征在于，所述传输模块为蓝牙装置、Wifi装置或ZigBee装置。
4.如权利要求1所述的机床的振动传感监测装置，其特征在于，所述微控制器上设置有Mini USB接口。
5.一种机床的振动传感监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的机床的振动传感监测装置，包括以下步骤：
(1)、利用所述振动传感器监测机床不同工作状态下的振幅和频率；
(2)、通过所述传输模块将步骤(1)得到的振幅和/或频率传输至所述数据处理装置；
(3)、所述数据处理装置对步骤(1)得到的振幅和频率进行预处理并记录，得到机床不同工作状态下振幅和/或频率的正常阈值和/或非正常阈值；
(4)、利用所述振动传感器实时监测机床的工作状态，所述数据处理装置根据步骤(3)得到的所述正常阈值和/或非正常阈值判断机床的工作状态是否正常。
6.如权利要求5所述的机床的振动传感监测方法，其特征在于，所述机床的工作状态包括主轴转速。
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