[发明专利]基于边缘计算的机床多源数据采集与数据质量评估方法

权利要求书

1.基于边缘计算的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)数据采集

在机床的主轴外壳上安装加速度传感器，将边缘设备与机床连接，同时将边缘设备中的数据采集模块连接到传感器的输出端，采集主轴的振动信号，通过机床控制器通信协议采集机床控制器信号；在边缘数据采集模块中以高频采样率采集振动数据作为高频数据，同时以低频采样率采集机床控制器数据作为低频数据；

(2)数据拼接

以同样的数据格式采集高频数据和低频数据，每一路高频或者低频数据作为数据项中的一个数据列，建立数据缓冲区，分别拼接高频数据和低频数据，将拼接后的高频数据和低频数据送入数据对齐模块；

(3)数据对齐

对齐时需要用到高频数据和低频数据的时间戳信息，根据高频数据的时间戳信息在缓存中寻找对应的低频信息，并将以上对齐后的高频数据和低频数据送入后续的数据质量判断步骤；

(4)数据质量判断

基于对齐后的低频数据和高频数据做交叉判断，以在数据源头判断机床的工作是否正常以及传感器信号是否出现异常；

(5)边缘算法调用

经过数据对齐和数据质量判断后，调用边缘设备中的边缘算法对数据进行特征提取得到边缘特征值。

2.根据权利要求1所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，所述加速度传感器是三轴加速度传感器，x轴和y轴分别对应机床伺服轴的x方向和y方向，z轴对应机床主轴的轴向。

3.根据权利要求1或2所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，在边缘数据采集模块中以高频采样率采集振动数据时，记录高频数据的起始时间信息并且各相邻高频数据之间是等间隔的；在以低频采样率采集机床控制器数据时，记录每笔低频数据的时间戳信息。

4.根据权利要求1或2所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，所述边缘设备与所述机床连接到同一局域网。

5.根据权利要求1或2所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，所述机床控制器信号包括主轴转速、刀具进给量、主轴负载和当前刀号中的至少一个。

6.根据权利要求1或2所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，利用边缘设备的计算单元即时检查机床数据是否存在空值或者稀疏；对高频振动数据进行判断，检查传感器信号是否存在漂移或者偏置；通过对高频振动信号做FFT频谱分析，分析工频50Hz处及其谐波的能量，以判断在传感器信号中有无工频的干扰。

7.根据权利要求6所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，如果检查到高频数据和/或低频数据的信号存在异常，则该数据不再进入边缘算法调用模块，而是将该数据上传到上层服务器，通知操作人员对数据进行检查。

8.根据权利要求1或2或7所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，所述边缘特征值继续上传至后端算法平台和/或数据后台，供进一步分析和使用。

9.根据权利要求1或2或7所述的机床多源数据采集与数据质量评估方法，其特征在于，将拼接好的高频数据和低频数据项进行合并，通过一个数据接口送入数据对齐模块。