隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的不斷滲透,誕生了工業(yè)4.0,它正在徹底改變公司制造,改進(jìn)和分銷產(chǎn)品的方式。
工業(yè)4.0這種數(shù)字技術(shù)可提供自動化、狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)測性維護(hù)、流程改進(jìn)等諸多優(yōu)勢?;跔顟B(tài)的監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)這兩種策略,可以優(yōu)化設(shè)備效率并減少設(shè)備生命周期中維護(hù)時間和維護(hù)成本。狀態(tài)監(jiān)測是對多個參數(shù)(如設(shè)備的振動和溫度)的監(jiān)測,以識別潛在問題,如偏離或軸承故障。
預(yù)測性維護(hù)以狀態(tài)監(jiān)測、異常檢測和分類算法為基礎(chǔ),集成了預(yù)測模型,而該模型可以根據(jù)檢測到的異常來估計機(jī)器的剩余運行時間,從而做到提前備件,提前維護(hù),減少異常停機(jī)帶來的損失。智能傳感器節(jié)點是預(yù)測分析的關(guān)鍵推動力。這些節(jié)點收集并記錄經(jīng)過預(yù)處理的安全數(shù)據(jù),而這些數(shù)據(jù)將在可視化工具中顯示并在其他處理算法中使用。智能傳感器節(jié)點還可以通過減少計算延遲來處理數(shù)據(jù)并檢測異常。
我們今天介紹的開發(fā)板,就是這樣一款智能傳感器節(jié)點,它是由STMicroelectronics公司生產(chǎn)的STEVAL-STWINBX1。
1開發(fā)板介紹
圖1:開發(fā)板結(jié)構(gòu)框圖
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開發(fā)板簡介STWIN.box(STEVAL-STWINBX1)是一款開發(fā)套件,同時也是一款參考設(shè)計,可用于簡化物聯(lián)網(wǎng)背景下先進(jìn)工業(yè)檢測應(yīng)用的原型設(shè)計和測試,如狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)等。
該套件是STWIN套件(STEVAL-STWINKT1B)的升級版本,可靠性和振動測量的機(jī)械精度更高。該套件對BOM進(jìn)行了更新,采用了最新推出的優(yōu)質(zhì)MCU和工業(yè)傳感器。此外,它還具有一個易于使用的接口,用于連接外部附加組件。STWIN.box套件包括一個STWIN.box核心系統(tǒng)、一塊480mAh LiPo電池、一個用于ST-LINK調(diào)試器的適配器、一個塑料外殼、一個用于DIL 24傳感器的適配器板及一條柔性電纜。套件中包含許多板載工業(yè)級傳感器和超低功率MCU,可實現(xiàn)具有以下特性的應(yīng)用:超低功率、9DoF運動檢測、寬頻振動分析、音頻和超聲聲學(xué)檢測、極其精確的局部溫度和環(huán)境監(jiān)測。該套件具有以源代碼形式提供的豐富軟件包。優(yōu)化固件庫和完整的配套云應(yīng)用程序,有助于縮短端到端解決方案開發(fā)所需的設(shè)計周期。該套件支持多種連接選項,包括內(nèi)置RS485收發(fā)器、BLE、Wi-Fi和NFC連接等。STWIN.box還包括一個34針擴(kuò)展連接器,用于連接與STM32系列相關(guān)的小尺寸子板,如STEVAL-C34KAT1振動計和溫度傳感器擴(kuò)展板。STWIN.box適用于對使用STMicroelectronics軟件和第三方軟件的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)場試驗、演示和概念驗證(PoC)。
該開發(fā)套件的具體功能如下:
圖2
圖3
圖4
2開發(fā)板體驗
以Windows電腦為例,其它系統(tǒng)可參考官方教程頁
官方提供了兩種方式來做功能演示。
一、使用官方提供的APP(BLESensor)做應(yīng)用演示:
首先下載官方提供的下載工具及相應(yīng)固件,共三個:
1.STM32CubeProgrammer
2.en.fp-sns-stbox1
3.STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0
使用CubeProgrammer下載固件:
1.關(guān)機(jī)狀態(tài)下,按住USR按鍵,將USB線插入開發(fā)板后松開
2.打開CubeProgrammer
3.選擇右上角的USB連接,點擊connect連接設(shè)備
圖5
4.打開“擦除和編程”頁面,在界面中選擇需要燒錄的bin文件,這里我們選擇一個傳感器演示固件,目錄為:.en.fp-sns-stbox1 STM32CubeFunctionPack_STBOX1_V1.5.0ProjectsSTWIN.boxApplicationsBLESensorsPnPLBinary.bin 5.選好后,點擊開始燒錄,即可完成燒錄。重啟后應(yīng)用程序會自動運行。燒錄重啟完成后,打開下載的APP,STBLESensor。連接后,即可進(jìn)行功能演示。
二、使用PC機(jī)工具,演示傳感器數(shù)據(jù)采集,音頻FFT分析兩個應(yīng)用:
1.首先安裝python 3.10
2.進(jìn)入:
STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0UtilitiesHSDPython_SDK
執(zhí)行HSDPython_SDK_install以安裝python需要的庫。
3.首先演示下基于麥克風(fēng)獲取噪聲后,進(jìn)行FFT變換的例子。
4.通過programmer安裝:
STM32CubeFunctionPack_DATALOG2_V1.2.0ProjectsSTWIN.boxApplicationsUltrasoundFFTBinaryUltrasoundFFT_Release.bin
5.打開ultrasound_fft_app.py界面如下圖6所示。
6.點擊Start Log即可開啟應(yīng)用。
圖6
還有更多有趣的示例程序,如狀態(tài)機(jī)、人工智能相關(guān)的應(yīng)用,大家可自行探索。 3開發(fā)板點評這款開發(fā)板主要應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測和可預(yù)測性維護(hù)領(lǐng)域。
4開發(fā)板總結(jié)
該開發(fā)板集成了眾多傳感器和常用的無線通信方式,把狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護(hù)可能用到的傳感器全部集成了進(jìn)來,這些傳感器可以靈活組合為性能、成本不同的應(yīng)用,同時官方提供了非常多的演示應(yīng)用程序,從APP到PC端再到固件端,極大地方便了用戶的原型設(shè)計及評估。
不過,該開發(fā)板的APP不是太穩(wěn)定,經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不更新的情況。
如果你對這款開發(fā)板感興趣,
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圖7
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