專利名稱：一種用于數控機床的遠程在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型專利屬于制造業(yè)中的數控機床遠程在線檢測及控制技術。
背景技術：
目前，我國的數控機床操作和監(jiān)控主要是以現場分散管理為主，遠程集中控制技術程度較低，無法實現無人車間的控制方式。此外，在發(fā)達國家以網絡技術為主的遠程控制技術在數控機床和加工中心的控制與操作中的技術實現也成為了現實。
發(fā)明內容本技術實現的目的是，提供一種用于數控機床遠程控制和在線監(jiān)測的新方法，SP數控機床遠程在線檢測和控制技術。實現遠程專家或工作人員實時監(jiān)測和調控機床運行狀態(tài)，實現機床集中管 理與控制，更好發(fā)揮網絡技術與專家系統的優(yōu)勢。遠程在線檢測裝置的組成有硬件和軟件二個部分。由硬件的檢測裝置實施加工現場采集刀具、工件和機床工作狀態(tài)參量的信號，即:切削振動、切削力、切削溫度以及加工工件和機床工作狀態(tài)現場視頻圖像信號與音頻信息等，再將這些模擬信號經采集卡轉化為數字信號后由現場服務器接受并經過軟件進行相應處理，同時數控系統將加工過程中有關信息也實時傳給現場服務器；現場服務器將獲得的信息經過網絡系統發(fā)送到遠程控制器，實現遠程在線檢測。依據接收到加工現場的實時檢測信息，由專家或操作人員通過遠程控制器發(fā)出或修改控制指令，將加工操作的程序通過網絡系統傳送給現場服務器，現場服務器以通信方式將接收到的指令和程序輸入機床CNC數控系統，實現遠程控制。與其它的在線檢測和控制方法最大的區(qū)別是:通過網絡系統實施雙向通訊，將加工狀態(tài)的信息和控制指令進行實時傳輸，保證控制者能實時了解現場加工狀況，并根據監(jiān)控狀態(tài)，及時調整控制指令，保證遠程加工進程的正常實施。

圖1是在線檢測裝置硬件組成圖。圖2是在線檢測裝置軟件流成圖。
具體實施方式
以下結合附圖具體說明如圖1所示，硬件裝置包括:加速度傳感器和電荷放大器連為一體，通過磁力吸附安裝在電主軸、工件和工作臺上，加速度傳感器通過導線和振動信號數據采集卡連接，數據采集卡接入現場服務器；測力儀安裝在工件下面，測力儀連接電荷放大器和切削力數據采集卡并接入現場服務器；紅外測溫儀連接溫度變送器和數據采集卡并接入現場服務器；高清視頻連接視頻采集卡并接入現場服務器；音頻接收器連接音頻處理器并接入現場服務器。機床CNC數控系統數據通訊端口和現場服務器相連接，對沒有網絡功能的機床需進行接口改造或選用串行標準接口 ；現場服務器和遠程控制器分別接入Internet系統。將加速度傳感器分別安裝在電主軸或刀架X、Y方向上，用于同時采集X、Y兩個方向振動信號，在工件、工作臺和床身X、Y、Z方向分別安裝加速度傳感器，可同時采集X、Y、Z三個方向振動信號，再將加速度傳感器通過導線和數據采集卡相連并接入現場服務器。工作時加速度傳感器接受到的微弱電壓信號經連為一體的電荷放大器放大后輸入數據采集卡，在卡內轉換為數字信號后輸入現場服務器。把測力儀固定在工作臺上，將卡具安裝在測力儀上，工件安裝在卡具上，連接好電荷放大器和切削力數據采集卡。切削加工時，刀具作用在工件上的切削力通過卡具體傳播到測力儀上，測力儀將切削力信號轉換為電信號；微小電信號經電荷放大器放大后輸入切削力數據采集卡并數字化后送入現場服務器。安放好紅外線測溫儀，加工時通過熱輻射特性測量溫度，紅外測溫儀輸出信號經過溫度變送器放大并轉換為標準信號后被數據采集卡數字化并輸入到現場服務器。調整好攝像頭和音頻信號接收裝置，連接好用于數字化的視頻采集卡和音頻處理器，并接入現場服務器。將事先編制好的振動信號頻譜分析系統軟件和其他相應軟件裝入現場服務器計算機系統；將將事先編好的數據傳輸模塊、數控加工控制模塊、刀具坐標軌跡跟蹤模塊裝入遠程控制器計算機系統。根據網絡傳輸協議和層次結構與模式，將現場服務器和遠程控制器接入Internet，同時設置IP地址和驗證密碼。如圖2所示，軟件流程為:首先進行網絡連接并進行安全認證，在通過密碼驗證后完成遠程專家或工作人員身份驗證。遠程專家或工作人員通過遠程控制器發(fā)出遠程檢測和控制指令，發(fā)出的指 令經網絡通訊傳送給現場服務器，現場服務器通過與數控系統通信啟動現場加工操作，與此同時進行現場狀態(tài)監(jiān)測并將檢測數據實時處理后通過網絡通訊發(fā)送到遠程控制器。專家或工作人員通過遠程控制器實時監(jiān)測現場工作狀態(tài)，當發(fā)現加工狀態(tài)異常后通過修改控制指令并經網絡通訊實時發(fā)送給現場服務器，現場服務器傳送給CNC數控系統并執(zhí)行遠程控制指令，消除異常后實現正常加工和遠程在線檢測，直至完成工作任務后斷開網絡連接。遠程控制器和現場服務器、以及現場服務器和數控系統之間為雙向實時數據通訊；遠程控制端和現場服務器之間選擇TCP/IP網絡協議，并采用差錯控制技術保證通信及時、安全和穩(wěn)定；現場服務器和數控系統之間采取軟件流數據傳輸方式和異步I/o操作保證遠程控制命令使機床能夠立即產生相應動作。啟動遠程控制系統，在通過密碼驗證后遠程控制器將加工程序發(fā)送到現場服務器，由現場服務器傳送到數控系統并執(zhí)行，開始加工操作，與此同時現場服務器啟動在線檢測信號采集系統并進行處理?，F場服務器處理后得到振動信號頻譜分析數據，即振動加速度的有效值、平均值、峰值、峰峰值特征參數，峰值指標、波形指標、裕度指標、峭度指標、脈沖指標等，這些參量實時反映加工系統工作狀態(tài)，現場服務器將帶有這些參量圖像連同切削力、切削溫度和音視頻信號以及刀具坐標軌跡發(fā)送到遠程控制器，并在遠程控制器即時顯示。[0022]遠程專家或工作人員根據的得到的現場狀態(tài)信息作出判斷，確定加工狀態(tài)是否正常，需要時通過遠程控制器發(fā)出控制指令，動態(tài)改變現場采集參數設置；當判定出現異常時通過遠程控制指令和程序，改變加工工藝參數，達到調整機床運行狀態(tài)，保證加工質量和設備安全，必要時通過遠程控器指令發(fā)出暫停命令，通知現場人員更換刀具或調整設備，實現故障預報和排除。·
權利要求1.一種用于數控機床的遠程在線檢測裝置，通過現場實時采集加工狀態(tài)參量并處理后經網絡發(fā)送到遠程控制器，遠程控制器利用網絡向現場服務器發(fā)出控制指令和程序，其特征是:現場服務器與遠程控制器以及現場服務和數控系統之間雙向通訊和控制。
2.根據權利要求1所述的一種用于數控機床的遠程在線檢測裝置，其特征:信號采集處理由現場服務器完成，為遠程控制器提供現場實時狀態(tài)信息，遠程控制器只需接受即可作為檢測和控制依據，遠程控制器發(fā)出指令和程序通過場服務器傳送到機床數控系統并立即 執(zhí)行。
專利摘要一種用于數控機床的遠程在線檢測裝置，該裝置使用傳感器實時在線采集和處理切削振動、切削力和切削溫度以及音視頻信號，通過現場服務器發(fā)送到遠程控制器；專家或工作人員通過遠程控制器得到的現場實時信息監(jiān)測機床工作狀態(tài)和加工質量，當出現異常時通過遠程網絡通訊發(fā)出相應的控制指令和程序，現場服務器實時接收后傳送給機床數控系統并執(zhí)行，實現預防并排除即將發(fā)生的故障，保證機床設備正常運行和工件加工質量。
文檔編號G05B19/406GK203133563SQ20122059220
公開日2013年8月14日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權日2012年11月12日
發(fā)明者常京龍, 閆嘉琪, 李桂云, 張秋菊, 王寶成, 肖衛(wèi)寧, 麻東升 申請人:天津冶金職業(yè)技術學院