德国亚琛工业大学机床实验室（Laboratorium fuer Werkzeugmaschine und Betriebslehre，简称WZL）是世界上最大的机械研究所，WZL于今年年初开始研究IOTA的工业用例。在这项任务中，RWTH（亚琛工业大学）将与欧洲最大的应用研究组织
Fraunhoferr - Gesellschaft
密切合作。此项目接受科学助理及学生的加入申请，资质要求为以研究IOTA和其分布式账本技术为方向的硕士，博士生。
这个PoC是关于什么的？
这一概念证明(PoC)的主题是
Feintool AG
公司生产的XFT 2500 speed型工业精冲机。精冲是一种用于大批量生产的金属切削过程，例如用于制造制动钳或皮带。因此，经过精冲处理的部件通常会执行与安全相关的任务，例如用在汽车上。下面的视频展示了这种精冲机（包括一个开卷机，一个矫直机，一个润滑装置和冲压机），并演示了冲压机在冲压过程中的加工运动。
亚琛工业大学WZL使用Feintool XFT 2500 speed进行精冲 视频: © WZL | Daniel Trauth
由于物理材料的波动性和工艺的不确定性，从统计上来说不可能生产出具有相同冶金和几何特性的部件。尽管所有零件都必须满足相同的要求，但由于它们各自的特性，并非所有零件都能够承受这些（冲压力的）负荷。但是，如果可以创建零件的数字双胞胎并公开这些个体信息，供应商就可以针对特定的零部件产品来调整其下游运营步骤，并提高终端客户对这些零件或产品的信心。
该PoC的目标是从机器控制中实时的提取精冲零件的生产数据，将其存储在缠结中，并可以通过Web前端进行检索。该POC仅限于选定的数据，如冲裁力、冲压行程或材料名称。
本文的重点以及结果前瞻
本文将数据采集作为第一步，也是最关键的一步。但是另外，一些真正的测试交易已经存储在IOTA官方的testnet中。下面的视频显示，首先将生成的每个零件的数据集进行排序，然后存储到tangle中。
首批500个IOTA测试交易。视频: © WZL | Daniel Trauth
PoC的架构
PoC的概念是任何机器（在这里是Feintool冲压机）都有一个受保护的MAM频道。然后生成的每个零件都会向MAM通道添加一条消息，消息中包含与它的制造有关的签名信息。此外，原始数据会存储在另外一个独立的数据库中。生产部件的接收方可以通过一个易于使用的web界面读取每个消息，并通过MAM频道检查数据的完整性。
PoC项目愿景。 图片：©WZL | Semjon Becker
数据采集
建立概念证明的一个重要先决条件是解决方案的互操作性。WZL使用Kistler的压电传感器来测量静态和动态过程力。力传感器Type Kistler 9021A （
链接
）用于压边机，Type Kistler 9041A (
链接
)用于冲孔，Type Kistler 9031A (
链接
)用于反冲。由力传感器测量的反作用力是评估过程和机器特性的最重要参数。
带有力传感器电缆的精密冲压工具。 图片：©grandcentrix
硬件
选择Kistler LabAmp实验室电荷放大器type 5167A（
链接
）作为PoC的数据采集设备。该放大器具有集成的网络接口，允许通过网络流获取传感器数据。这些数据可以用于与正常测试操作并行的不同应用。此外，所有具有模拟电压输出和集成电子压电(IEPE)模式的传感器都可以连接。该硬件在世界范围内广泛应用于汽车、工业过程控制和许多特殊应用领域，如卫星检测或高速列车防撞墙的建造。
Kistler LabAmp放置在控制面板下方，并在右侧屏幕上可视化。 图片：©WZL | Daniel Trauth
软件
所开发的软件可以通过易于互换的驱动程序轻松的适应其他制造商，并为解决实际问题提供了一个广泛的平台。使用了National Instruments公司的LabVIEW 2018作为图形编程语言，因为NI提供了丰富的生态系统。LabVIEW生态系统拥有成千上万的开发人员，并通过联网的仪器驱动网络提供了成千上万的设备驱动。LabVIEW还可以在Windows、Linux、Mac OS、现场可编程门阵列（FPGA）和实时设备上运行，并与其他建模语言（如Matlab或Python）兼容。这为使用IOTA来解决现实世界的问题提供了非常高的互操作性。
WZL x GCX x IOTA DAQ前端：使用LabVIEW 2018连接设备和传感器。 图片：©WZL | Sascha Kamps
信号处理
数据采集软件连接到设备并读取唯一的数据，每个设备只分配一次数据，例如各种零件的序列号。这些属性共同构成一个数字指纹。在第二步中，通过模拟触发器对传入的传感器数据进行分析和识别。下图显示了整个过程的完整复杂性。在很短的时间内(0.5 s)内，工具中有数种力起作用，所有这些力都承担了一个明确的任务。在寻址触发器的帮助下，只自动跟踪冲头力，并记录冲程。
精冲期间力的处理。 图片：©WZL | Daniel Trauth＆Herman Voigts
然后，产生的信号与其他变量一起作为数据集传输到分析队列中，这就确保了数据采集在后台继续进行，即使分析所需的时间比单个冲程要长。在分析中，会提取诸如最大力的相应特征值。校验和由所有的数据和唯一指纹以及私有种子组成，以提供高度的保护来防止被操纵伪造。原始数据和特征值也被保存为.json文件。
WZL x GCX x IOTA DAQ前端：信号处理和最大力计算。 图片：©WZL | Sascha Kamps
首批交易
为了确保所有进程都存储在tangle中，散列将通过另一个队列传输到Python。精冲系统中每秒都会生成数据记录。然而，计算设备上的PoW要花费相当多的时间并使队列排得很满。在更换材料或工具时的生产中断期间，可以使用PyOTA处理队列并将其写入Tangle。
WZL x GCX x IOTA DAQ前端：排队数据包（左）和完成的首批交易（右）。 图片：©WZL | Sascha Kamps
Testnet
交易使用标签
WZL9GCX9IOTA9POC9IIOT999999
存储在Testnet中 。在大约500个工件之后，我们停止了上传数据包。点击
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