实时监控机械加工工具的使用和磨损以对其智能管理的制作方法

技术特征：
1.一种监控用于机械加工的工具(5)的使用和磨损的电子工具监控系统(4)，对于待监控的每个工具(5)，所述电子工具监控系统(4)包括：
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待应用于所述工具(5)的标签(6)，所述标签(6)具有唯一的标识符(id)，所述标识符(id)允许所述工具(5)区分于其他工具(5)；以及
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独立且单独的电子监控装置(8)，其设计成牢固且能够移除地应用于工具驱动设备(7)，以监控由此驱动的工具(5)的使用和磨损；所述独立且单独的电子监控装置(8)包括：
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电子感测装置(11)，用于允许识别所述工具(5)并监控其使用和磨损；
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与远程工具管理中心(2)通信的电子通信接口(12)，
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电子操作员界面(17)，用于向操作员提供有关所述工具(5)的信息，以及
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电子控制单元(14)，其电连接到所述电子感测装置(11)、所述电子通信接口(12)和所述电子操作员接口(17)，并且编程为：存储指示所述工具(5)的使用寿命的数据，根据所述电子感测装置(11)的输出来识别并监控所述工具(5)的使用和磨损，根据监控的所述工具(5)的使用和磨损以及存储的指示其使用寿命的数据来估计所述工具(5)的剩余使用寿命，
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如果确定所述工具(5)的使用寿命未耗尽，则通过所述电子操作员界面(17)向所述操作员提供有关所述工具(5)的剩余使用寿命的信息，
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如果确定所述工具(5)的使用寿命已耗尽，则执行以下一项或多项干预措施，以使所述工具驱动设备(7)的操作中断：通过所述电子操作员界面(17)通知所述操作员需要中断所述工具驱动设备(7)的操作，以及直接干预所述工具驱动设备(7)以中断其操作；并且
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经由所述电子通信接口(12)向所述工具管理中心(2)发送与所述工具(5)相关联的所述标签(6)的唯一标识符(id)以及指示估计的所述工具(5)的剩余使用寿命或指示其使用寿命已耗尽的数据。2.根据权利要求1所述的电子工具监控系统(4)，其中，所述标签(6)基于射频识别(rfid)技术或光学扫描技术、特别是成像技术，并且所述电子感测装置(11)包括标签读取器(15)以读取与所述标签(6)相关联的并且分别基于射频识别(rfid)技术或光学扫描技术、特别是成像技术的唯一标识符(id)。3.根据权利要求1所述的电子工具监控系统(4)，其中，所述电子感测装置(11)还包括以下换能器中的一个或组合，以允许监控所述工具(5)的使用和磨损：
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电声换能器，用于测量所述工具(5)在机械加工期间产生的声音发射；
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振动换能器，用于测量所述工具(5)在机械加工期间产生的机械振动；
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接近传感器，用于测量所述接近传感器与待机械加工的机械部件之间的距离；
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无源红外传感器，用于测量所述工具(5)在机械加工期间以红外辐射形式发射的热能，
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陀螺仪，用于测量所述工具(5)的转速，
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负荷传感器，用于测量由所述工具(5)在正被机械加工的机械部件上施加的力，以及
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触觉按钮，其能够由操作员在机械加工的开始和结束时操作，或者在操作过程中始终保持按下以指示机械加工开始和结束的时刻或其持续时间。4.一种电子工具管理系统(1)，包括：
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工具管理中心(2)，
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与所述工具管理中心(2)通信的一个或不同的工具收集和分配站(3)，以及
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根据权利要求1所述的电子工具监控系统(4)，用于每个待监控的工具(5)。5.根据权利要求4所述的电子工具管理系统(1)，其中，所述工具管理中心(2)包括：
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电子通信接口(18)，用于与电子监控装置(8)的电子通信接口(12)进行通信，以接收指示监控的所述工具(5)的剩余使用寿命或指示其使用寿命已耗尽并通过所述电子监控装置(8)传输的数据，并且与所述工具收集和分配站(3)的电子通信接口(21)通信，以接收由此传输的磨损数据；
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工具数据库(tdb)；和
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电子数据处理单元(19)，其配置成与所述电子通信接口(18)通信以接收由此接收的数据并访问所述工具数据库(tdb)，并配置成与所述工具收集和分配站(3)通信以由所述工具收集和分配站(3)根据接收到的数据和存储在所述工具数据库(tdb)中的数据来管理所述工具(5)的收集和分配；所述工具数据库(tdb)构建成针于对由所述工具管理中心(2)管理的每个工具(5)来存储指示以下内容的数据：
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所述工具(5)的所述唯一标识符(id)，
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所述工具(5)的使用寿命，在所述工具(5)的使用寿命耗尽后，所述工具(5)应进行修复或以其他方式处置，
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由相关联的电子监控装置(8)传输的所述工具(5)的剩余使用寿命，以及
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所述工具(5)适于的机械加工操作，
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被分配有收集和分配所述工具(5)的任务的所述收集和分配站(3)，以及
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由于修复或处置而导致的所述工具(5)的可用性的任何缺失；所述电子数据处理单元(19)还配置成：
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处理从所述电子监控装置(8)以及从所述工具收集和分配站(3)接收的数据，以估计所述工具(5)的剩余使用寿命，并管理使用寿命已耗尽的所述工具(5)的修复和处置，并且
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保持所述工具数据库(tdb)更新估计的所述工具(5)的剩余使用寿命和关于所述工具(5)的由于修复和处置而导致的可用性的缺失的信息。6.根据权利要求5所述的电子工具管理系统(1)，其中，所述工具管理中心(2)的所述电子数据处理单元(19)还被配置为：基于根据接收到的数据而训练的人工智能(ai)算法，来评估对于所述工具(5)适合的所有或部分机械加工操作的所述工具(5)的使用寿命的延长或缩短，并且相应地更新所述工具数据库(tdb)。7.根据权利要求5所述的电子工具管理系统(1)，其中，所述工具管理中心(2)的电子数据处理单元(19)还被配置为发送所述电子监控装置(8)的操作中断命令，当被所述电子监控装置(8)的所述电子控制单元(14)接收并执行时，所述操作中断命令使所述电子控制单元(14)实施以下一种或多种干预措施，以使所述工具驱动设备(7)的操作中断：通过所述操作员界面(17)通知操作员需要中断所述工具驱动设备(7)的操作；以及
直接干预所述工具驱动设备(7)，以中断其操作。8.根据权利要求4所述的电子工具管理系统(1)，其中，工具收集和分配站(3)包括：
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电子操作员界面(20)，操作员能够通过所述电子操作员界面(20)提交对所述工具(5)执行机械加工操作的请求，
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电子通信接口(21)，用于与所述工具管理中心(2)的所述电子通信接口(18)通信，
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感测装置(22)，用于允许识别归还的工具(5)并监控其使用，以及
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电子控制单元(23)，其被配置为与所述电子操作员界面(20)、所述电子通信界面(21)和所述感测装置(22)通信，并基于对所述工具(5)的请求来管理所述工具(5)的收集和分配。9.根据权利要求8所述的电子管理系统(1)，其中，工具收集和分配站(3)的所述感测装置(22)包括：
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标签读取器(24)，用于读取与归还的工具(5)相关联的标签(6)的唯一标识符(id)；和
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基于成像技术或激光技术的工具扫描传感器(25)，用于估计归还的工具(5)的磨损。10.根据权利要求8所述的电子管理系统(1)，其中，工具收集和分配站(3)的所述电子控制单元(23)被配置为通过以下方式管理归还的工具(5)的收集：
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接收和处理所述感测装置(22)的输出，以识别归还的工具(5)并估计其磨损，并且
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与所述工具管理中心(2)通信以提供指示与归还的工具(5)相关联的标签(6)的唯一标识符(id)及其磨损的数据；工具收集和分配站(3)的所述电子控制单元(23)进一步配置为通过以下方式管理工具(5)的交付：
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接收操作员通过所述电子操作员界面(20)提交的对工具(5)的请求，每个请求都包含识别提交所述请求的操作员的数据、待执行的机械加工操作以及待用来执行指示的机械加工的工具(5)，
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验证所请求的工具(5)是否适合执行指示的机械加工操作，以及在所述工具收集和分配站(3)中是否有工具(5)与所请求的工具相匹配并且其剩余使用寿命足以执行指示的机械加工操作，
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如果确定所请求的工具(5)不适合执行所指示的机械加工操作，或者确定在所述工具收集和分配站(3)中没有工具(5)与所请求的工具相匹配，或者确定在所述工具收集和分配站(3)中有工具(5)与所请求的工具相匹配，但其剩余使用寿命不足以执行所指示的机械加工操作，则：阻止所述工具收集和分配站(3)交付所请求的工具(5)，并且使提交所述请求的操作员按时得到通知；并且
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如果确定所请求的工具(5)适合执行指示的机械加工操作，并且在所述工具收集和分配站(3)中有工具(5)与所请求的工具相匹配且其剩余使用寿命足以执行指示的机械加工操作，则使所述工具收集和分配站(3)交付所请求的工具(5)。

技术总结
一种监控用于机械加工的工具的使用和磨损的电子工具监控系统，对于待监控的每个工具，包括：待应用于所述工具的标签，该标签具有允许所述工具区分于其他工具的唯一的标识符；以及独立且单独的电子监控装置，其设计成牢固且能够移除地应用于工具的工具驱动设备，以监控工具的使用和磨损。独立且单独的电子监控装置包括：电子感测装置，用于允许识别工具并监控其使用和磨损；与远程工具管理中心通信的电子通信接口；电子操作员界面，用于向操作员提供有关工具的信息，以及电子控制单元，其电连接到电子感测装置、电子通信接口和电子操作员接口，并且编程为：存储指示工具的使用寿命的数据，识别并监控工具的使用和磨损，估计工具的剩余使用寿命。的剩余使用寿命。的剩余使用寿命。


技术研发人员：尼古拉
受保护的技术使用者：列奥纳多股份公司
技术研发日：2021.05.07
技术公布日：2021/11/8