边缘计算盒子的制作方法

1.本实用新型涉及刀具检测技术领域，特别地涉及一种能够将刀具检测数据进行处理并将处理结果上传给云端以供其进行云计算的边缘计算盒子。


背景技术：

2.在制造企业车间生产中，刀具作为关键设备的基础组件，它的状态直接影响着关键设备的性能，为了保证加工设备高效率地运行，准确的评估其刀具的状态就变得尤为重要，这是因为刀具的损坏不仅影响加工的质量和效率，而且还可能导致严重的机床和人身事故。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来，加工过程正向着智能化发展，越来越多的智能加工技术应用到其中，这也为监控刀具状态提供了技术支持。
3.在刀具加工过程中，我们可以使用多种传感器，对刀具的状态进行监测，例如刀具的振动信号、声发射信号、刀具主轴电流等，这些数据量庞大，而现有设备/装置更多是链接数控机床自有系统，数据采集需要依赖数控机床提供的数据接口，采集效率低，数据传输量小。再者，在现有技术中，由传感器采集的所有数据要全部打包上传到云端进行技术、分析，云端数据容易被云运营商看到，且在数据传输过程中还有被黑客劫持的风险，数据安全性无法保证。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提出一种能够将刀具检测数据进行处理并将处理结果上传给云端以供其进行云计算的边缘计算盒子。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：所述边缘计算盒子，包括盒体以及设置于所述盒体内的电路板，其中：所述盒体呈六面体，包括底座和盖板，所述底座包括底板以及相对设置的一对长侧板，在所述长侧板上开设有多个第一类通孔，所述盖板以可拆卸的方式扣合于所述底座上；所述电路板平行设置于所述底板上，所述电路板设置有与所述第一类通孔一一对应的传感器i/o端子、主处理器以及分别与所述主处理器电连接的传感器数据处理芯片、传感器数据边缘计算芯片和通信芯片，每个所述传感器i/o端子自内向外地从所述第一类通孔中穿出，其位于所述盒体内部的一端与所述传感器数据处理芯片电连接，所述电路板上还设置有电源芯片。
6.进一步地，所述盖板包括上盖板以及一对相对地设置于所述上盖板的短边上的侧盖板，所述盖板的长度与所述长侧板的长度相对应，所述侧盖板的长度与所述一对长侧板之间的间隔距离相对应，所述盖板被固定于所述一对长侧板之间。
7.进一步地，所述一对长侧板的两端分别开设有通孔以供连接螺栓穿过，所述盖板借由该连接螺栓被固定于所述一对长侧板之间；所述底板靠近该对长侧板端部的位置也开设有供连接螺栓穿过的通孔。
8.进一步地，所述一对长侧板包括第一长侧板以及第二长侧板，所述第一长侧板上开设有8个第一类通孔，所述电路板靠近所述第一长侧板的长边上并排设置有与8 个传感
器i/o端子，每个所述传感器i/o端子伸出所述盒体外侧的一端连接1个能够对刀具进行实时检测的传感器；所述第二长侧板设置有电源插口，该电源插口与所述电源芯片中的电源接口对准。
9.进一步地，所述能够对刀具进行实时检测的传感器包括声发射传感器、振动传感器、温度传感器、第一霍尔电流传感器以及第二霍尔电流传感器。
10.进一步地，所述通信芯片为5g工业模组，所述电路板上设置有5g工业模组底槽，以供所述5g工业模组设置于所述电路板上。
11.进一步地，所述第二长侧板上开设有多个第二类通孔，所述电路板进一步包括与所述主处理器电连接的usb host模组，所述usb host模组具有多个usb host母接口，所述多个usb host母接口沿所述电路板靠近所述第二长侧板的长边设置，每个所述usb host母接口都和与之相对应的所述第二类通孔对准。
12.进一步地，所述一对侧盖板中的一块侧盖板上开设有第三类通孔和第四类通孔，所述电路板靠近该第三类通孔的短边上设置有分别与所述主处理器电连接的视频输出模组以及有线网络通信模组，所述视频输出模组包括与所述第三类通孔对准的 hdmi接口，而所述有线网络通信模组则包括与所述第四类通孔对准的以太网接口；进一步地，所述usb host模组包括micro
‑
usb母接口，所述第三类通孔旁还开设有与该micro
‑
usb母接口对准的第五类通孔。
13.进一步地，所述底座的底板上设置有多对开设有螺纹孔电路板固定桩，所述电路板上开设有多对与所述电路板固定桩相对应的电路板固定通孔，螺钉穿过所述电路板固定通孔将所述电路板固定到所述电路板固定桩上，所述电路板固定桩由弹性材料制成。
14.进一步地，所述底座的底板的两端设置有一对向外延伸的固定板，每块固定板上设置有一个或多个固定通孔；所述盖板进一步包括多条散热肋片，所述多条散热肋片沿所述侧盖板的延伸方向设置并铺满所述盖板的整个外表面。
15.与现有技术相比较，本实用新型所述的边缘计算盒子具有以下优点：首先，所述边缘计算盒子将数据的处理和边缘计算下沉到工业场景本地，特别适合于采集和分析信息源上传的短周期数据中的关键信息，在进行初步数据处理和计算后，再将复杂数据上传至云服务器做进一步处理，数据分析效率得以大大提升，同时，生产车间与边缘网格之外的其他部分相隔离，也大大提高了生产车间的数据安全性；其二，所述边缘计算盒子在网络边缘进行数据处理，大大降低数据传输时延，使其能够更加迅速地进行反馈，增强系统实时监控能力；再者，本实用新型所述的边缘计算盒子中的通信芯片选用5g工业模组，可实现低于50毫秒的数据传输，传输速度快，延迟小。
附图说明
16.从对说明本实用新型的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本实用新型的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中：
17.图1示出本实用新型所述的底座与电路板的示意图；
18.图2示出本实用新型所述的底座与电路板的又一角度的示意图；
19.图3示出本实用新型所述的边缘计算盒子的示意图；
20.图4示出本实用新型所述的边缘计算盒子的又一角度的示意图；
21.【主要元件符号说明】
22.底座 1
23.底板 11
24.固定板 111
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固定通孔 112
25.第一长侧板 12
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第一类通孔 121
26.第二长侧板 13
27.电源插口 131
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第二类通孔 132
28.连接螺栓 14
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第一通孔 15
29.盖板 2
30.上盖板 21
31.侧盖板 22
32.第三类通孔 221
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第四类通孔 222
33.第五类通孔 223
34.散热筋 23
35.电路板 3
36.传感器i/o端子 31
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传感器数据处理芯片 32
37.传感器数据边缘计算芯片 33
38.usb host母接口 341
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mirco
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usb母接口 342
39.hdmi接口 35
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以太网接口 36
40.电源接口 37
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5g工业模组底槽 38
41.螺钉 39
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型所述的边缘计算盒子的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
44.如图1
‑
4所示，本实用新型所述的边缘计算盒子包括盒体以及设置于所述盒体内的电路板，所述盒体呈六面体，包括底座1和盖板2，所述底座1包括底板11以及一对相对设置的长侧板，如图1、2所示，该对长侧板为第一长侧板12和第二长侧板13，所述第一长侧板12上开设有8个第一类通孔121；相配合地，所述盖板2 包括上盖板21以及一对相对地设置于所述上盖板的短边上的侧盖板22，所述上盖板21长边的长度与所述一对长侧板的长度相对应，所述侧盖板22的长度(也就是所述上盖板21短边的长度)与所述第一长侧板12之间的间隔距离相对应，所述盖板2被固定于所述第一长侧板12和第二长侧板13之间，扣合完成
后，所述底座1 与所述盖板2共同形成一六面体结构，以供所述电路板3设置于其中。所述电路板3平行设置于所述底板11上，所述电路板3靠近所述第一长侧板12的长边上并排设置有8个与所述第一类通孔一一对应的传感器i/o端子31主处理器以及分别与所述主处理器电连接的传感器数据处理芯片32、传感器数据边缘计算芯片33和通信芯片，每个所述传感器i/o端子31自内向外地从所述第一类通孔121中穿出并连接 1个能够对刀具进行实时检测的传感器(包括但不限于声发射传感器、振动传感器、温度传感器、第一霍尔电流传感器以及第二霍尔电流传感器)，而其位于所述盒体内部的一端与所述传感器数据处理芯片32电连接。
45.在本实用新型所述的边缘计算盒子的实际工作时，在所述主处理理的控制下，由各个传感器所收集的刀具实时检测数据借由该传感器i/o端子被传送给所述传感器数据处理芯片32，并由该传感器数据处理芯片32对各路刀具实时检测数据进行放大、滤波等处理，经处理后的刀具实时检测数据再传输给所述传感器数据边缘计算芯片33进行边缘计算，所述传感器数据边缘计算芯片33的计算结果经由所述通信芯片上传至云服务器。
46.在实际应用中，所述边缘计算盒子中的传感器数据边缘计算芯片33基于华为昇腾(ascend)系列芯片。
47.在所述边缘计算盒子的其它具体实施方式中，所述多个第一类通孔121可以根据具体情况分别设置在不同的长侧板上，这样，与之相对应的所述传感器i/o端子 31也可以被设置在所述电路板的不同的长边上，由于各个传感器可能会处于所述边缘计算盒子的不同方位，这样设置更方便其与外部传感器输出端进行连接，避免使用过长的连接线绕过整个边缘计算盒子进行连接的情况出现。
48.进一步地，为了确保所述的边缘计算盒子的正常工作，所述电路板上还设置有为所述电路板3供电的电源芯片。
49.在所述边缘计算盒子的一个具体实施方式中，所述电源芯片连接有电池仓，所述边缘计算盒子可在不接入外部供电装置的情况下独立运行，减少了对设备外部环境的要求。
50.而在如图1、2所示出的边缘计算盒子的一具体实时方式中，所述边缘计算盒子通过外接供电装置的方式为所述边缘计算盒子供电，具体地，所述边缘计算盒子的所述第二长侧板13上设置有电源插口131，该电源插口131与所述电源芯片中的电源接口37对准。
51.进一步地，为了实现所述底座1与所述盖板2之间以可拆卸的方式，所述底座 1与所述盖板2之间通过连接螺栓进行连接，具体地，所述第一长侧板12与所述第二长侧板13的两端分别开设有一对沿水平方向延伸的第一通孔15以供连接螺栓14 穿过，所述盖板2的两端分别设置有与所述第一通孔相对应的水平螺孔，所述连接螺栓14自外而内地穿过所述第一通孔以及所述水平螺孔并拧紧，从而将所述盖板2 固定于所述一对长侧板12之间。
52.而为了加固所述底座1与所述盖板2之间的扣合连接，在所述底板11上与所述侧盖板22相接触的位置进一步开设有两对供连接螺栓14穿过的第二通孔，所述第二通孔对沿垂直方向延伸，所述盖板2的底部分别设置有与所述第二通孔相对应的垂直螺孔，所述连接螺栓14自下而上地穿过所述第二通孔以及所述垂直螺孔并拧紧，从而将所述盖板2固定于所述底座上。
53.在本实用新型所述的边缘计算盒子的又一实施方式中，所述底座还可以被设计为
包括底板、一对相对设置的长侧板以及一对相对设置的短侧板，所述一对长侧板和一对短侧板合围成所述底座的侧面，所述盖板通过螺栓、相互配合的卡槽和卡扣或其它可拆卸的扣合方式扣合在所述底座顶部。
54.进一步地，为了提高所生成数据的网络传输的速度，在本实用新型所述的边缘计算盒子中，所述通信芯片被设计为5g工业模组，所述电路板上设置有5g工业模组底槽38，以供所述5g工业模组设置于所述电路板上。
55.此外，为了方便技术人员对本实用新型所述的边缘计算盒子进行调试或其他操作，所述边缘计算盒子可通过视频接口外接显示屏，具体地，如图2、4所示，所述一对侧盖板22中的一块侧盖板上开设有第三类通孔221，所述电路板靠近该第三类通孔221的短边上设置有与所述主处理器电连接的视频输出模组，所述视频输出模组包括与所述第三类通孔221对准的hdmi接口35，所述hdmi接口35借由hdmi 数据线与外部工业级2k触摸屏连接。
56.优选地，在如图1
‑
4所示出的优选实施方式中，在所述第三类通孔所在的侧盖板22上还进一步开设有第四类通孔222，相对应地，所述电路板靠近该第四类通孔 222的短边上设置有与所述主处理器电连接的有线网络通信模组，该有线网络通信模组包括与所述第四类通孔222对准的以太网接口36，当所述边缘计算盒子的工作环境没有被5g网络覆盖或5g信号不稳定无法进行数据传输时，相关技术人员可将网线插入该以太网接口36，通过有线传输方式将数据传输至云服务器；另一方面，所述边缘计算盒子也可通过上述有线网络从云服器下载更新信息或其它各类传感器数据等。
57.进一步地，所述边缘计算盒子还可外接模块化传感器，从这类传感器中获取用于刀具检测的实用数据，为了实现这一功能，如图1
‑
4所示，所述第二长侧板13上开设有多个第二类通孔132，所述电路板进一步包括与所述主处理器电连接的usbhost模组，所述usb host模组具有多个usb host母接口341，所述多个usb host 母接口341沿所述电路板靠近所述第二长侧板13的长边设置，每个所述usb host 母接口341都和与之相对应的所述第二类通孔132对准。
58.更进一步地，为了适配更多类型的模块化传感器，所述边缘计算盒子的usbhost模组还包括有micro
‑
usb母接口342，在所述第三类通孔221旁还开设有与该 micro
‑
usb母接口342相对准的第五类通孔223。
59.在本实用新型的优选实施方式中，所述电路板3与所述底板11之间具有一定间隔，从而利于所述电路板散热，为了确保该间隔，所述底座1的底板11上设置有多对开设有螺纹孔电路板固定桩(未示出)，所述电路板上开设有多对与所述电路板固定桩相对应的电路板固定通孔，螺钉39穿过所述电路板固定通孔将所述电路板固定到所述电路板固定桩上。
60.优选地，所述电路板固定桩由弹性材料制成，在搬动所述边缘计算盒子的过程中能够吸收一定的冲击力，从而对所述电路板3起到保护作用。
61.而为了使得所述边缘计算盒子具有更好的散热性能，确保整个装置的稳定运行，如图3、4所示，所述盖板2进一步包括多条散热筋23，所述多条散热筋23沿所述侧盖板22的延伸方向设置并铺满所述盖板2的整个外表面。
62.优选地，所述盖板2由铝合金材料制成，具有良好的散热性能。
63.进一步地，在实际使用过程中，为了便于本实用新型所述的边缘计算盒子与相应的传感器连接，所述边缘计算盒子大多会固定在外部设备上，而为了便于其固定于周边外
部设备上，所述边缘计算盒子进一步地包括固定件，图1
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4示出了所述固定件的一个具体实施方式，具体地，所述固定件为一对固定板111，所述固定板111设置于所述底座1的底板11两侧，且与该底板11位于同一平面上，每块固定板111上设置有一个固定通孔112，在本实施方式中，所述固定通孔被设计为长形固定通孔，这样的设计，可以在将本实用新型所述的边缘计算盒子固定于周边外部设备上时，方便技术人员对装置的位置进行微调。
64.当然，在其它可替换的实施方式中，所述固定通孔还可以被设计为几个对正排列的圆形固定通孔。
65.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。