TWM629520U - 機械設備智慧物聯網監測系統 - Google Patents

Abstract

本新型係揭露一種機械設備智慧物聯網監測系統，其係以機械設備工作訊息感測模組感測機械設備而產生工作訊息。訊息擷取模組於工作期間內擷取蒐集工作訊息而獲得有效工作訊息。網際網路傳輸模組將有效工作訊息傳輸至遠端運算平台。數學運算模組將有效工作訊息運算後轉換成工作訊息數值。工作訊息即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工作訊息即時監測關係圖表。工況即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工況即時監測關係圖表。即時監視顯示介面模組之遠端監視控制模組將工作訊息即時監測關係圖表及工況即時監測關係圖表一併顯示於電子顯示幕上，以供使用者即時監視，俾能有效整合即時圖表化顯示資訊與雲端伺服技術，讓使用者可以在遠端監控機械設備的即時加工與工況等監測訊息。

Description

機械設備智慧物聯網監測系統

本創作係有關一種機械設備智慧物聯網監測系統，尤指一種可以有效整合即時圖表化顯示資訊與雲端伺服架構以讓使用者可以遠端監控即時加工與工況等監測訊息的機械設備監測技術。

隨著微小化與精度需求更高的方向發展緣故，使得各種機械設備(如工具機)的加工精度與加工速度要求亦日趨嚴格。此外，隨著精密機械與工具機產業的迅速發展，使得機械設備的出貨量年年攀高，許多工具機廠商希望能夠搶得先機，也相對投入為數不少的研發成本；然而，在提升加工質量與穩定性上，卻一直無法進一步突破技術上的瓶頸。追究原因，技術上的瓶頸就是習知加工機並無一套可以即時感測加工狀態與管理資訊的顯示監控機能設置，所以無法提供使用者即時的加工狀態與管理資訊以供監測，以致即將故障卻未發現的監測疏失會頻頻發生，因而造成生產品質良率下降，而且當機台設備停機故障時，維修期間造成生產排程衝擊、產能下降等問題，從而造成損失重大的情事產生。

為改善上述缺失，相關技術領域業者已然開發出一種如新型公告第M621978號『工具機之可讀性條碼即時顯示系統』所示的專利。該專利係透過設置在工具機的條碼顯示模組，使工具機的運作資訊通過外部的裝置進行運算分析，以獲得機台狀態消息或警示管理訊息，再傳送至條 碼顯示模組以條碼的方式呈現。該專利雖然能夠讓用戶端使用條碼讀取裝置來進行讀取而得知機台狀態資訊；惟，該專利並無一套整合即時感測加工狀態與可視化圖表顯示加工狀態資訊的機能建置，所以無法提供使用者即時可視化的圖表式加工與工況資訊，以致即將故障卻未發現的監測疏失頻頻產生，因而造成生產品質良率下降的情事產生。因此，如何開發出一種可以整合即時感測加工狀態與圖表顯示監測加工狀態資訊的工具機監控技術，儼然已是目前各廠商所急欲發展與突破的重點指標技術之一。

有鑑於習知機械設備與前述專利於功能性上確實未臻完善，仍有再改善的必要性；緣是，本新型創作人乃以累積多年豐富的加工機研發設計能力與經驗，積極投入研發，經不斷設計、試作與試驗，終有本新型的研發成果產出。

本新型第一目的在於提供一種機械設備智慧物聯網監測系統，主要是可以有效整合即時圖表化顯示資訊與雲端伺服技術，讓使用者可以在遠端監控機械設備的即時加工與工況等監測訊息，因而得以有效提升產品的品質良率。達成上述第一目的之技術手段，係以機械設備工作訊息感測模組感測機械設備而產生工作訊息。訊息擷取模組於工作期間內擷取蒐集工作訊息而獲得有效工作訊息。網際網路傳輸模組將有效工作訊息傳輸至遠端運算平台。數學運算模組將有效工作訊息運算後轉換成工作訊息數值。工作訊息即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工作訊息即時監測關係圖表。工況即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工況即時監測關係圖表。即時監視顯示介面模組之遠端監視控制模組將工作訊息即時監測關係圖表 及工況即時監測關係圖表一併顯示於電子顯示幕上，以供使用者即時監視。

本新型第二目的在於提供一種具備設備耗損數值與設備耗損即時監測關係圖表之顯示監測功能的機械設備智慧物聯網監測系統。達成上述第二目的之技術手段，係以機械設備工作訊息感測模組感測機械設備而產生工作訊息。訊息擷取模組於工作期間內擷取蒐集工作訊息而獲得有效工作訊息。網際網路傳輸模組將有效工作訊息傳輸至遠端運算平台。數學運算模組將有效工作訊息運算後轉換成工作訊息數值。工作訊息即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工作訊息即時監測關係圖表。工況即時監測圖表建置模組將工作訊息數值做為縱軸及橫軸而建置成工況即時監測關係圖表。即時監視顯示介面模組之遠端監視控制模組將工作訊息即時監測關係圖表及工況即時監測關係圖表一併顯示於電子顯示幕上，以供使用者即時監視。其中，該訊息處理轉換模組包括一設備耗損監測圖表建置模組；該設備耗損監測圖表建置模組預建有一設備耗損基準線，且用以將該至少一工作訊息數值轉換為至少一設備耗損數值，而將該至少一設備耗損數值所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一設備耗損即時監測關係圖表，並匹配該設備耗損基準線於該設備耗損即時監測關係圖表而供使用者比對；該即時監視顯示介面模組取得該設備耗損即時監測關係圖表，並將該設備耗損即時監測關係圖表連同該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表一併顯示於該電子顯示幕上。

10:機械設備工作訊息感測模組

20:訊息擷取模組

30:訊息處理轉換模組

30a:遠端運算平台

30b:本地端運算平台

31:數學運算模組

32:工作訊息即時監測圖表建置模組

33:工況即時監測圖表建置模組

34:設備耗損監測圖表建置模組

40:即時監視顯示介面模組

40a:遠端監視控制模組

40b:本地端監視控制模組

50:電子顯示幕

60:工況即時監測關係圖表

70:工作訊息即時監測關係圖表

71:振動訊息即時監測關係圖表

72:溫度訊息即時監測關係圖表

73:電流訊息即時監測關係圖表

74:設備耗損即時監測關係圖表

75:即時稼動率圖表

80:網際網路傳輸模組

90:機械設備

90a:機械設備列示模組

圖1係本新型具體實施例架構的方塊示意圖。

圖2係本新型較佳實施例架構的方塊示意圖。

圖3係本新型即時監視顯示介面模組的畫面顯示示意圖。

為讓 貴審查委員能進一步瞭解本新型整體的技術特徵與達成本新型目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：請配合參看圖1~3所示，為達成本新型第一目的之第一實施例，係包括一機械設備工作訊息感測模組10、一訊息擷取模組20、一網際網路傳輸模組80及一即時監視顯示介面模組40等技術要件。該機械設備工作訊息感測模組10用以感測機械設備90(例如加工機械設備或工具機)於一個工作期間所產生的至少一工作訊息。該訊息擷取模組20用以以一週期化控制模組所預訂的擷取週期而於工作期間內連續地來擷取而蒐集由機械設備工作訊息感測模組10所感測的工作訊息，以獲得在至少一週期時域內所對應的有效工作訊息。該網際網路傳輸模組80用以將至少一有效工作訊息傳輸至一遠端運算平台30a，該遠端運算平台30a建置包括有一訊息處理轉換模組30，該訊息處理轉換模組30包括一數學運算模組31、一工作訊息即時監測圖表建置模組32及工況即時監測圖表建置模組33。該數學運算模組31用以將訊息擷取模組20所蒐集的有效工作訊息進行運算後轉換成工作訊息數值。該工作訊息即時監測圖表建置模組32用以將工作訊息數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工作訊息即時監測關係圖表70。該工況即時監測圖表建置模組33用以將工作訊息數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工況即時監測關係圖表60，並於工況即時監測關係圖表60中於每一工作訊息數值的上下一預定範圍的一高點及一低點分別做 為上管制點及下管制點，而由上管制點及下管制點於至少一週期時域分別連接成一上管制線及一下管制線，並顯示於工況即時監測關係圖表60中。該即時監視顯示介面模組40包括一遠端監視控制模組40a，該遠端監視控制模組40a用以與遠端運算平台30a做訊息通聯以取得工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60，並將工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60一併顯示於電子顯示幕50上，以供遠端的使用者即時監視。

請配合參看圖1所示，該即時監視顯示介面模組40包括建置於一本地端運算平台30b的一本地端監視控制模組40b。該本地端運算平台30b用以經由網際網路傳輸模組80而與遠端運算平台30a做訊息通聯，本地端運算平台30b除了可將至少一有效工作訊息自行運算而取得工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60之外，亦可透過網際網路傳輸模組80直接取得工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60，繼而將工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60一併顯示於本地端監視控制模組40b之電子顯示幕50上，以供本地端的使用者即時監視。

具體的，上述工作訊息可以是振動訊號、溫度訊號、電流訊號或是三色燈訊號至少其中一種。

請配合參看圖1所示，該訊息擷取模組20擷取蒐集由機械設備工作訊息感測模組10所感測的振動訊號、溫度訊號或電流訊號，以獲得在至少一週期時域內所對應的有效之振動訊號、溫度訊號、電流訊號或三色燈訊號。

具體的，再請配合參看圖1所示，該訊息處理轉換模組 30的數學運算模組31將振動訊號、溫度訊號、電流訊號或三色燈訊號進行運算後轉換成相應的振動數值、溫度數值、電流數值或三色燈關開時間數值；該工作訊息即時監測圖表建置模組32將振動數值、溫度數值或電流數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成顯示包含有振動訊息、溫度訊息或電流訊息的即時監測關係圖表，及將三色燈關開時間數值及其所對應的至少一週期時域分別建置成顯示機械設備90開啟及關閉時間的即時稼動率圖表75。該工況即時監測圖表建置模組33將振動數值、溫度數值及電流數值至少其中一種數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工況即時監測關係圖表60。該即時監視顯示介面模組40將振動訊息、溫度訊息及電流訊息等的其中一種工作訊息即時監測關係圖表70顯示於電子顯示幕50上，如圖1所示，該工作訊息即時監測關係圖表70包含顯示有振動訊息即時監測關係圖表71、溫度訊息即時監測關係圖表72以及電流訊息即時監測關係圖表73。

於本新型的一種具體的實施例中，該機械設備工作訊息感測模組10可以是一種加速度計、溫度計、電流計或是三色燈之PLC接點訊號感測模組至少其中一種。其中，該加速度計的感測對象物可以是機械設備90之加工平台、機械設備90之旋轉機件裝載座(旋轉機件例如主軸、刀具、軸承、馬達心軸或變速機軸)、機械設備90之刀具裝載座或配備予機械設備90。

於本新型的一種具體的實施例中，該溫度計的感測對象物可以是機械設備90的一主軸、該主軸的一軸承、用以驅動主軸的一馬達及由主軸驅動的一加工刀具至少其中一種。

於本新型的一種具體的實施例中，該電流計的感測對象 物可以是用以驅動機械設備的一主軸的一馬達。

請配合參看圖2所示，本新型更包括一機械設備列示模組90a，該機械設備列示模組90a用以將處於工作期間中的機械設備90列示於電子顯示幕50上，供使用者經由一操作介面選取其一機械設備90，而同步地啟動即時監視顯示介面模組40而將工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60顯示於電子顯示幕50上。

請配合參看圖2~3所示，為達成本新型第二目的之第二實施例，係包括一機械設備工作訊息感測模組10、一訊息擷取模組20、一網際網路傳輸模組80及一即時監視顯示介面模組40等技術要件。該機械設備工作訊息感測模組10用以感測機械設備90於一個工作期間所產生的至少一工作訊息。該訊息擷取模組20用以以一週期化控制模組所預訂的擷取週期而於工作期間內連續地來擷取而蒐集由機械設備工作訊息感測模組10所感測的工作訊息，以獲得在至少一週期時域內所對應的有效工作訊息。該網際網路傳輸模組80用以將至少一有效工作訊息傳輸至遠端運算平台30a，該遠端運算平台30a建置包括有一訊息處理轉換模組30，該訊息處理轉換模組30包括一數學運算模組31、一工作訊息即時監測圖表建置模組32及工況即時監測圖表建置模組33。該數學運算模組31用以將訊息擷取模組20所蒐集的有效工作訊息進行運算後轉換成工作訊息數值。該工作訊息即時監測圖表建置模組32用以將工作訊息數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工作訊息即時監測關係圖表70。該工況即時監測圖表建置模組33用以將工作訊息數值及其所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工況即時監測關係圖表60，並於工況即時監測關係圖表60中於每一工作訊息數值的上 下一預定範圍的一高點及一低點分別做為上管制點及下管制點，而由上管制點及下管制點於至少一週期時域分別連接成一上管制線及一下管制線，並顯示於工況即時監測關係圖表60中。該即時監視顯示介面模組40包括一遠端監視控制模組40a，該遠端監視控制模組40a用以與遠端運算平台30a做訊息通聯以取得工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60，並將工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60一併顯示於電子顯示幕50上，以供遠端的使用者即時監視。其中，該訊息處理轉換模組30包括一設備耗損監測圖表建置模組34，該設備耗損監測圖表建置模組34預建有一設備耗損基準線，且用以將至少一工作訊息數值轉換為至少一設備耗損數值，而將至少一設備耗損數值所對應的至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一設備耗損即時監測關係圖表，並匹配設備耗損基準線於設備耗損即時監測關係圖表而供使用者比對；該即時監視顯示介面模組40取得設備耗損即時監測關係圖表74，並將設備耗損即時監測關係圖表74連同工作訊息即時監測關係圖表70及工況即時監測關係圖表60一併顯示於電子顯示幕50上。

經由上述具體實施的說明之后，本新型確實具有下列所述的特點：

1.本新型確實可以有效整合即時圖表化顯示資訊與雲端伺服技術，讓使用者可以在遠端監控機械設備的即時加工與工況等監測訊息，因而得以有效提升產品的品質良率。

2.本新型確實具備設備耗損數值與設備耗損即時監測關係圖表等顯示監測的功能，以作為設備維護或更新的判斷依據。

以上所述，僅為本新型之一可行實施例，並非用以限定 本新型之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本新型之專利範圍內。本新型所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合創作專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10:機械設備工作訊息感測模組

20:訊息擷取模組

30:訊息處理轉換模組

30a:遠端運算平台

30b:本地端運算平台

31:數學運算模組

32:工作訊息即時監測圖表建置模組

33:工況即時監測圖表建置模組

40:即時監視顯示介面模組

40a:遠端監視控制模組

40b:本地端監視控制模組

50:電子顯示幕

60:工況即時監測關係圖表

70:工作訊息即時監測關係圖表

71:振動訊息即時監測關係圖表

72:溫度訊息即時監測關係圖表

73:電流訊息即時監測關係圖表

80:網際網路傳輸模組

90:機械設備

Claims (8)

1. 一種機械設備智慧物聯網監測系統，其包括：

   至少一機械設備工作訊息感測模組，其用以感測對應的至少一機械設備於一工作期間所產生的至少一工作訊息；

   一訊息擷取模組，其用以以一週期化控制模組所預訂的擷取週期而於該工作期間內連續地來擷取而蒐集由該機械設備工作訊息感測模組所感測的該至少一工作訊息，以獲得在至少一週期時域內所對應的至少一有效工作訊息；

   一網際網路傳輸模組，其用以將該至少一有效工作訊息傳輸至一遠端運算平台；該遠端運算平台建置包括有一訊息處理轉換模組，該訊息處理轉換模組包括：

   一數學運算模組，該數學運算模組用以將該訊息擷取模組所蒐集的該至少一有效工作訊息進行數學運算後轉換成至少一工作訊息數值；

   一工作訊息即時監測圖表建置模組，其用以將該至少一工作訊息數值及其所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工作訊息即時監測關係圖表；及

   一工況即時監測圖表建置模組，其用以將該至少一工作訊息數值及其所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工況即時監測關係圖表，並於該工況即時監測關係圖表中於每一工作訊息數值的上下一預定範圍的一高點及一低點分別做為上管制點及下管制點，而由該上管制點及下管制點於該至少一週期時域分別連接成一上管制線及一下管制線並顯示於該工況即時監測關係圖表中；及

   一即時監視顯示介面模組，其包括一遠端監視控制模組，該遠端 監視控制模組用以與該遠端運算平台做訊息通聯，以取得該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表，並將該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表一併顯示於一電子顯示幕上以供遠端的使用者即時監視。
2. 如請求項1所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該即時監視顯示介面模組包括一本地端監視控制模組；該本地端監視控制模組用以經由該網際網路傳輸模組而與該遠端運算平台做訊息通聯，以取得該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表，並將該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表一併顯示於該本地端監視控制模組之一電子顯示幕上，以供本地端的使用者即時監視。
3. 如請求項1所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該至少一工作訊息係選自振動訊號、溫度訊號、電流訊號及三色燈訊號至少其中一種。
4. 如請求項3所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該訊息擷取模組擷取蒐集由該機械設備工作訊息感測模組所感測的該振動訊號、溫度訊號或電流訊號，以獲得在至少一週期時域內所對應的有效該振動訊號、溫度訊號或電流訊號；該訊息處理轉換模組的該數學運算模組將該該振動訊號、溫度訊號或電流訊號進行運算後轉換成振動數值、溫度數值或電流數值；該工作訊息即時監測圖表建置模組將該振動數值、溫度數值或電流數值及其所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一振動訊息、溫度訊息或電流訊息即時監測關係圖表；該工況即時監測圖表建置模組將該振動數值、溫度數值及電流數值至少其中一種數值及其所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一工況即時監 測關係圖表；該即時監視顯示介面模組將該振動訊息、溫度訊息及電流訊息即時監測關係圖表至少其中一種顯示於該電子顯示幕上。
5. 如請求項3或4所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該機械設備工作訊息感測模組係選自加速度計、溫度計、電流計及三色燈之PLC接點訊號感測模組至少其中一種。
6. 如請求項5所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該加速度計的感測對象物係選自一機械設備之加工平台、一機械設備之旋轉機件裝載座、一機械設備之刀具裝載座及一配備予該機械設備的分度盤至少其中一種；該溫度計的感測對象物係選自該機械設備的一主軸、該主軸的一軸承、用以驅動該主軸的一馬達及由該主軸驅動的一加工刀具至少其中一種；該電流計的感測對象物係為用以驅動該機械設備的一主軸的一馬達。
7. 如請求項1所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其更包括一機械設備列示模組，該機械設備列示模組用以將處於該工作期間中的該機械設備列示於該電子顯示幕上，供使用者經由一操作介面選取其一該機械設備，而同步地啟動該即時監視顯示介面模組而將該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表顯示於該電子顯示幕上。
8. 如請求項1所述之機械設備智慧物聯網監測系統，其中，該訊息處理轉換模組包括一設備耗損監測圖表建置模組；該設備耗損監測圖表建置模組預建有一設備耗損基準線，且用以將該至少一工作訊息數值轉換為至少一設備耗損數值，而將該至少一設備耗損數值所對應的該至少一週期時域分別做為縱軸及橫軸而建置成一設備耗損即時監測關係圖表，並匹配該設備耗損基準線於該設備耗損即時監測關係圖表而供使用者比對；該即 時監視顯示介面模組取得該設備耗損即時監測關係圖表，並將該設備耗損即時監測關係圖表連同該工作訊息即時監測關係圖表及該工況即時監測關係圖表一併顯示於該電子顯示幕上。

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