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1簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是數(shù)據(jù)采集工具。

被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間（稱采樣周期）對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測(cè)是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測(cè)方法有接觸式和非接觸式，檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對(duì)面狀連續(xù)物理量的采集。在計(jì)算機(jī)輔助制圖、測(cè)圖、設(shè)計(jì)中，對(duì)圖形或圖像數(shù)字化過(guò)程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時(shí)被采集的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數(shù)據(jù)。

在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場(chǎng)合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其次，總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大，與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問(wèn)世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個(gè)全新的時(shí)代。

2生產(chǎn)數(shù)據(jù)

智能制造離不開(kāi)車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐。在制造過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床不僅是生產(chǎn)工具和設(shè)備，更是車間信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)機(jī)床數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、統(tǒng)計(jì)、分析和反饋，將結(jié)果用于改善制造過(guò)程，將大大提高制造過(guò)程的柔性和加工過(guò)程的集成性，從而提升產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量和效率。蓋勒普MDC系統(tǒng)幫助企業(yè)解決了這一難題。 

生產(chǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)信息采集分析管理系統(tǒng)MDC（Manufacturing Data Collection & Status Management）主要用于采集數(shù)控機(jī)床和其他生產(chǎn)設(shè)備的工作和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)視與控制，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，也可為MES和ERP等其他軟件提供數(shù)據(jù)支持。MDC系統(tǒng)是機(jī)床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和機(jī)床數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的集成，是具有數(shù)據(jù)采集，機(jī)床監(jiān)控，數(shù)據(jù)分析處理，報(bào)表輸出等功能的車間應(yīng)用管理和決策支援系統(tǒng)。 

MDC通過(guò)與數(shù)控系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、以及機(jī)床電控部分的智能化集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床數(shù)據(jù)采集部分的自動(dòng)化執(zhí)行，不需要操作人員的手動(dòng)輸入，這樣保障了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。在采集數(shù)據(jù)的挖掘方面，MDC為企業(yè)提供了更為專業(yè)化的分析和處理，個(gè)性化的數(shù)據(jù)處理和豐富的圖形報(bào)表展示，對(duì)機(jī)床和生產(chǎn)相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，如開(kāi)機(jī)率、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率、NC運(yùn)行率、故障率、設(shè)備綜合利用率（OEE）、設(shè)備生產(chǎn)率、零部件合格率、質(zhì)量百分比等。的數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞并分散到相關(guān)流程部門(mén)處理，實(shí)時(shí)引導(dǎo)、響應(yīng)和報(bào)告車間的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，極大提升了解決問(wèn)題的能力，推進(jìn)了企業(yè)車間智能制造的進(jìn)程。

3目的

數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象?；赑C的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)的結(jié)合，進(jìn)行測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用需求有不同的定義，但各個(gè)系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件。

4原理

在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來(lái)一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問(wèn)題要解決。

假設(shè)對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)x（t）每隔Δt時(shí)間采樣一次。時(shí)間間隔Δt被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù)1/Δt被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t=0，Δt,2Δt,3Δt……等等，x（t）的數(shù)值就被稱為采樣值。所有x（0）,xΔt）,x（2Δt）都是采樣值。根據(jù)采樣定理，低采樣頻率必須是信號(hào)頻率的兩倍。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的大頻率叫做奈奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。如果信號(hào)中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號(hào)將在直流和奈奎斯特頻率之間畸變。

采樣率過(guò)低的結(jié)果是還原的信號(hào)的頻率看上去與原始信號(hào)不同。這種信號(hào)畸變叫做混疊（alias）。出現(xiàn)的混頻偏差（aliasfrequency）是輸入信號(hào)的頻率和靠近的采樣率整數(shù)倍的差的值。

采樣的結(jié)果將會(huì)是低于奈奎斯特頻率（fs/2=50Hz）的信號(hào)可以被正確采樣。而頻率高于50HZ的信號(hào)成分采樣時(shí)會(huì)發(fā)生畸變。分別產(chǎn)生了30、40和10Hz的畸變頻率F2、F3和F4。計(jì)算混頻偏差的公式是：

混頻偏差=ABS（采樣頻率的整數(shù)倍－輸入頻率）

其中ABS表示“值”，為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號(hào)被采集（A/D）之前，經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器，將信號(hào)中高于奈奎斯特頻率的信號(hào)成分濾去。這個(gè)濾波器稱為抗混疊濾波器。

采樣頻率應(yīng)當(dāng)怎樣設(shè)置。也許可能會(huì)首先考慮用采集卡支持的大頻率。但是，較長(zhǎng)時(shí)間使用很高的采樣率可能會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有足夠的內(nèi)存或者硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)太慢。理論上設(shè)置采樣頻率為被采集信號(hào)高頻率成分的2倍就夠了，實(shí)際上工程中選用5～10倍，有時(shí)為了較好地還原波形，甚至更高一些。

通常，信號(hào)采集后都要去做適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，例如FFT等。這里對(duì)樣本數(shù)又有一個(gè)要求，一般不能只提供一個(gè)信號(hào)周期的數(shù)據(jù)樣本，希望有5～10個(gè)周期，甚至更多的樣本。并且希望所提供的樣本總數(shù)是整周期個(gè)數(shù)的。這里又發(fā)生一個(gè)困難，并不知道，或不確切知道被采信號(hào)的頻率，因此不但采樣率不一定是信號(hào)頻率的整倍數(shù)，也不能保證提供整周期數(shù)的樣本。所有的僅僅是一個(gè)時(shí)間序列的離散的函數(shù)x（n）和采樣頻率。這是測(cè)量與分析的依據(jù)。數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集儀表等，都是數(shù)據(jù)采集工具。

5現(xiàn)場(chǎng)采集

對(duì)于大部分制造業(yè)企業(yè)，測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集一直是個(gè)令人煩惱的事情，即使儀器已經(jīng)具有RS232/485等接口，但仍然在使用一邊測(cè)量，一邊手工記錄到紙張，后再輸入到PC中處理的方式，不但工作繁重，同時(shí)也無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，常常管理人員得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)是滯后了一兩天的數(shù)據(jù)；而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的不良產(chǎn)品信息及相關(guān)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)率、簡(jiǎn)潔、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集更是一大難題。

6采集功能

·實(shí)時(shí)采集來(lái)自生產(chǎn)線的產(chǎn)量數(shù)據(jù)或是不良品的數(shù)量、或是生產(chǎn)線的故障類型（如停線、缺料、品質(zhì)），并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中；

·接收來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的信息：如生產(chǎn)計(jì)劃信息、物料信息等；

·傳輸檢查工位的不良品名稱及數(shù)量信息；

·連接檢測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀器數(shù)字化，數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)從測(cè)量?jī)x器中獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行記錄，分析計(jì)算，形成相應(yīng)的各類圖形，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷，如在機(jī)械加工零部件的跳動(dòng)測(cè)量，拉力計(jì)拉力曲線的繪制等；

7采集特點(diǎn)

·配備RS232、RS485串口，可連接多個(gè)檢測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集；

·配備USB接口，方便數(shù)據(jù)的輸出；

·配備RJ45接口，可通過(guò)網(wǎng)線接入網(wǎng)絡(luò)；

·配備VGA視頻輸出及音頻輸出接口；

·內(nèi)置WIFI模塊，可通過(guò)無(wú)線方式接入，方便現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)；

·大支持32G數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；

·配備4.3英寸觸摸屏，方便操作；

·用戶可在網(wǎng)絡(luò)中的任一PC通過(guò)接口獲取數(shù)據(jù)，方便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；

·可移動(dòng)測(cè)量，即時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，也可測(cè)試完成后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)；

·電源連續(xù)工作時(shí)間6小時(shí)，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10天；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集在品質(zhì)過(guò)程中的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，好的數(shù)據(jù)采集方案可把品質(zhì)管理人員從處理數(shù)據(jù)的繁重工作中解放出來(lái)，有更多的時(shí)間去解決實(shí)際的品質(zhì)問(wèn)題，同時(shí)即時(shí)的數(shù)據(jù)采集也使系統(tǒng)真正地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免更大的損失。