專利名稱：一種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及遠程監(jiān)控領域，尤其涉及一種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
隨著生產(chǎn)制造業(yè)的日益網(wǎng)絡化、信息化，數(shù)控加工設備取代了傳統(tǒng)的加工設備，エ廠生產(chǎn)的自動化程度越來越高，對于分布在不同地點、不同廠區(qū)的數(shù)控加工設備，其加工狀態(tài)以及設備本身狀態(tài)的監(jiān)控需要耗費大量的人力，若不能及時掌握設備的運行狀態(tài)，則存在一定的故障和安全隱患，所以數(shù)控加工設備的遠程實時監(jiān)控意義重大。近年來，隨著越來越多的電子設備、網(wǎng)絡以及數(shù)字信息和多媒體的發(fā)展，遠程監(jiān)控也得以迅速發(fā)展。盡管目前的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控，但其主要是實現(xiàn)從監(jiān)控現(xiàn)場到遠程監(jiān)控端的單方向信息傳遞，而遠程監(jiān)控端的控制信號由于網(wǎng)絡的傳輸速度較慢，無法實時傳輸?shù)奖O(jiān)控現(xiàn)場，即遠程監(jiān)控端無法對遠程被監(jiān)控設備進行實時控制，因此對、監(jiān)控現(xiàn)場的實時監(jiān)測及控制還存在很大不足。除此之外，現(xiàn)有的遠程監(jiān)控系統(tǒng)大多是基于Internet實現(xiàn)遠程信息的互通，其架構方式無法解決網(wǎng)絡延時的不可控性、實時性較差等缺點，不但功能単一、信息的雙向互通性差，而且當信息量比較大同時距離比較遠的時候，可能會導致傳輸信息的溢出或丟失，也難以滿足遠程實時監(jiān)控目標的要求。目前，用于加工系統(tǒng)的遠程監(jiān)控比較少，一般都是采用現(xiàn)場監(jiān)控的方式。專利CN101304435A設計了ー種遠程監(jiān)控系統(tǒng)，雖然實現(xiàn)了對設備現(xiàn)場的監(jiān)控，但是由于其數(shù)據(jù)采用普通雙絞線進行遠距離傳輸，對于像數(shù)控加工設備這樣信號種類比較多、信息量比較大的遠程傳輸，會導致信息的丟失和溢出，不但監(jiān)測的實時性不好，而且遠程控制端所發(fā)出的控制信號不能完全傳輸?shù)皆O備的CNC控制系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容為更好的對數(shù)控加工設備進行遠程實時監(jiān)控，針對現(xiàn)有技術中存在的上述單向監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸距離短、傳輸數(shù)據(jù)量小、監(jiān)控實時性差等缺點，本實用新型提供一種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的架構，克服上述現(xiàn)有監(jiān)控技術的缺陷，實現(xiàn)對數(shù)控加工設備遠程實時監(jiān)控。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案—種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，由信號采集傳感器、可重配置I/O擴展機箱、NI信號采集模塊、光纖收發(fā)器、光纖、計算機、液晶顯示屏、高清攝像機、視頻光端機、雙絞線等組成，分為數(shù)控加工設備的視頻監(jiān)測子系統(tǒng)、遠程測量子系統(tǒng)以及遠程控制子系統(tǒng)三個部分。該系統(tǒng)包括用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場視頻信息的視頻監(jiān)測子系統(tǒng)、用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的遠程測量子系統(tǒng)以及用于從監(jiān)控室對現(xiàn)場設備進行實時控制的遠程控制子系統(tǒng)，并且遠程監(jiān)控端的計算機與エ廠監(jiān)控室計算機之間建立點對點連接。所述用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場視頻信息的視頻監(jiān)測子系統(tǒng)、用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的遠程測量子系統(tǒng)以及用于從監(jiān)控室對現(xiàn)場設備進行實時控制的遠程控制子系統(tǒng)中現(xiàn)場與監(jiān)控室之間采用光纖連接。通過高清攝像機、視頻光端機、光纖、計算機、液晶顯示屏組成數(shù)控加工設備視頻監(jiān)測子系統(tǒng)的架構。視頻監(jiān)測子系統(tǒng)通過高清攝像機對數(shù)控加工設備進行實時監(jiān)測，高清攝像機采集的視頻信號通過視頻光端機轉(zhuǎn)換為光學信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)渐◤S監(jiān)控室端的視頻光端機上，再通過視頻光端機進行信號轉(zhuǎn)換后傳輸至計算機，經(jīng)計算機存儲、處理后在液晶屏上顯示視頻信號。通過信號采集傳感器、可重配置I/O擴展機箱(NI CompactRIO)、NI信號采集模塊、光纖收發(fā)器、光纖、計算機、液晶顯示屏組成對數(shù)控加工設備狀態(tài)遠程測量子系統(tǒng)的架構。該子系統(tǒng)通過信號采集傳感器、可重配置I/O擴展機箱(NI CompactRIO)和NI信號采集模塊采集數(shù)控加工設備的狀態(tài)信號，包括振動信號、溫度信號、切削力信號和噪聲信號，利
用光纖收發(fā)器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為光學信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)渐◤S監(jiān)控室端的光纖收發(fā)器上，通過光纖收發(fā)器進行信號轉(zhuǎn)換后傳輸至計算機，然后在液晶屏上顯示出數(shù)控加工設備的狀態(tài)信號；對于數(shù)控設備的實時控制，計算機發(fā)出控制指令，經(jīng)雙絞線將控制指令傳輸至光纖收發(fā)器，通過光纖傳輸?shù)搅硗猢`個光纖收發(fā)器上，接下來控制指令經(jīng)可重配置I/O擴展機箱(NI CompactRIO)傳輸至數(shù)控設備控制系統(tǒng)，實現(xiàn)實時控制。在遠程監(jiān)控端的計算機上,使用第三方軟件TeamViewer與エ廠監(jiān)控室計算機建立點對點連接，可以在Internet網(wǎng)上的任一遠程節(jié)點讀取エ廠監(jiān)控室計算機的實時信息，并能夠?qū)崿F(xiàn)對エ廠監(jiān)控室計算機的實時操控。本實用新型的有益效果是與現(xiàn)有的遠程監(jiān)控技術相比，本實用新型融合了精密測控技術和網(wǎng)絡技術，不但實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)控這樣的雙向的信息傳遞，而且可以把分布在不同地點的數(shù)控加工設備通過網(wǎng)絡連接起來，并通過遠程監(jiān)控端對所有數(shù)控加工設備進行實時監(jiān)控。由于通過Internet所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只是兩臺計算機之間點對點的操控指令，其數(shù)據(jù)量很小，可以把Internet所造成的網(wǎng)絡延遲影響大大減小。遠程監(jiān)控的實時性幾乎不受距離的影響，只要有Internet就可以了解設備的生產(chǎn)加工過程以及設備的實時狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)故障可以及時控制設備停止運轉(zhuǎn)來降低損失，提高數(shù)控加工設備的使用安全性能和生產(chǎn)效率。具有信息傳輸距離遠、傳輸準確、遠程控制精確、實時性強的特點。

圖I為數(shù)控加工設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的架構示意圖；圖2為數(shù)控加工設備視頻監(jiān)測子系統(tǒng)的架構示意圖；圖3為數(shù)控加工設備狀態(tài)信號遠程測量子系統(tǒng)的架構示意圖；圖4為數(shù)控加工設備的遠程控制信號傳輸示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。圖I為數(shù)控加工設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的架構示意圖，如圖I所示，本實用新型的遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過對設備實時視頻監(jiān)測、對設備狀態(tài)信號采集、對遠程設備發(fā)送控制信號、建立基于Internet網(wǎng)絡的點對點連接來實現(xiàn)設備的遠程實時監(jiān)控。數(shù)控加工設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)從地點上可以劃分為三個部分監(jiān)控現(xiàn)場、エ廠監(jiān)控室、遠程監(jiān)控端。監(jiān)控信號通過監(jiān)控現(xiàn)場的信號采集裝置和信號轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)信號采集和信號轉(zhuǎn)換，信號經(jīng)光纖傳輸?shù)渐◤S監(jiān)控室，再經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換傳輸?shù)接嬎銠CI上，通過計算機I進行信號處理、存儲，然后在液晶顯示屏上顯示實時信號。根據(jù)實時信號所反映的設備運行狀態(tài)，通過計算機I對被監(jiān)控設備發(fā)送控制信號；在遠程監(jiān)控端的計算機2上,通過Internet和第三方軟件TeamViewer與エ廠監(jiān)控室的計算機I建立點對點連接，可以在遠程端讀取エ廠監(jiān)控室計算機I的實時信息，并能實現(xiàn)對エ廠監(jiān)控室計算機I的實時操 控，進而實現(xiàn)對數(shù)控加工設備的實時監(jiān)控。圖2為數(shù)控加工設備視頻監(jiān)測子系統(tǒng)的架構示意圖，實現(xiàn)對精密加工系統(tǒng)現(xiàn)場的遠程實時視頻監(jiān)控。在監(jiān)控現(xiàn)場安裝有若干高清攝像機，高清攝像機采集的視頻信號通過視頻光端機轉(zhuǎn)換為光學信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)渐◤S監(jiān)控室端的視頻光端機上，再通過視頻光端機進行信號轉(zhuǎn)換將信號傳輸至計算機，經(jīng)計算機存儲、處理后在液晶屏上顯示視頻信號，最后通過遠程控制端的計算機與エ廠監(jiān)控室計算機建立點對點連接，觀測設備運行的實時視頻。圖3為數(shù)控加工設備狀態(tài)信號遠程測量子系統(tǒng)的架構示意圖，實現(xiàn)對數(shù)控加工設備狀態(tài)信號的采集。信號采集傳感器安裝在數(shù)控設備相應的測點上，每個信號采集傳感器連接在可重配置I/o擴展機箱(NI CompactRIO)上相對應的C-RIO模塊輸入端，完成對數(shù)控加工設備狀態(tài)信號的采集與模數(shù)轉(zhuǎn)換，采集信號包括振動信號、溫度信號、切削力信號和噪聲信號，利用光纖收發(fā)器把C-RIO模塊輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為光學信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)渐◤S監(jiān)控室端的光纖收發(fā)器上，通過光纖收發(fā)器進行信號轉(zhuǎn)換后經(jīng)雙絞線傳輸至PC機，然后在液晶屏組上顯示出數(shù)控加工設備的狀態(tài)信號，再通過遠程端的PC機與エ廠監(jiān)控室PC機建立點對點連接就可以觀測到設備的實時狀態(tài)信號。圖4為數(shù)控加工設備的遠程控制信號傳輸示意圖，實現(xiàn)對數(shù)控加工設備的遠程實時控制。遠程控制端的PC機與エ廠監(jiān)控室PC機建立點對點連接以后，能夠?qū)Ε◤S監(jiān)控室PC機進行實時操控，由遠程控制端PC機操控エ廠監(jiān)控室計算機發(fā)出控制指令，エ廠監(jiān)控室的PC機將控制指令經(jīng)雙絞線傳輸至光纖收發(fā)器上，光纖收發(fā)器將控制指令轉(zhuǎn)換為光學信號，通過光纖傳輸?shù)娇刂片F(xiàn)場的光纖收發(fā)器上，再經(jīng)過光纖收發(fā)器的信號轉(zhuǎn)換，將控制指令經(jīng)可重配置I/O擴展機箱(NI CompactRIO)的C-RIO模塊傳輸至數(shù)控設備的CNC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)控設備的實時控制。上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領域技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以對其作出種種變化。
權利要求1.一種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場視頻信息的視頻監(jiān)測子系統(tǒng)、用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的遠程測量子系統(tǒng)以及用于從監(jiān)控室對現(xiàn)場設備進行實時控制的遠程控制子系統(tǒng)，并且遠程監(jiān)控端的計算機與エ廠監(jiān)控室計算機之間建立點對點連接。
2.根據(jù)權利要求I所述數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述遠程測量子系統(tǒng)包括信號采集傳感器、可重配置I/O擴展機箱、NI信號采集模塊、光纖收發(fā)器、光纖、計算機、液晶顯示屏。
3.根據(jù)權利要求I所述數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述視頻監(jiān)測子系統(tǒng)包括高清攝像機、視頻光端機、光纖、計算機、液晶顯示屏。
4.根據(jù)權利要求I至3中任何一項所述的數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場視頻信息的視頻監(jiān)測子系統(tǒng)、用于在監(jiān)控室顯示現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的遠程測量子系統(tǒng)以及用于從監(jiān)控室對現(xiàn)場設備進行實時控制的遠程控制子系統(tǒng)中現(xiàn)場與監(jiān)控室之間采用光纖連接。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)控加工設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對設備實時視頻監(jiān)測、對設備狀態(tài)信號采集、對遠程設備發(fā)送控制信號、建立基于Internet網(wǎng)絡和第三方軟件的點對點連接來實現(xiàn)設備的遠程實時監(jiān)控。該系統(tǒng)實現(xiàn)了雙向的信息傳遞，而且通過Internet所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只是兩臺計算機之間點對點的操控指令，其數(shù)據(jù)量很小，可以把網(wǎng)絡延遲影響大大減小，遠程監(jiān)控的實時性幾乎不受距離的影響，只要有Internet網(wǎng)絡就可以實現(xiàn)對設備的生產(chǎn)加工過程以及運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。具有信息傳輸距離遠、傳輸準確、遠程控制精確、實時性強的特點。
文檔編號G05B19/406GK202472348SQ201120503009
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者付婷婷, 朱堅民, 李孝茹, 李海偉, 杜鵬, 翟東婷, 黃之文 申請人:上海理工大學