一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法，包括：在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行之前，在其自身主控單元預(yù)設(shè)多個(gè)通道的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；在加工過(guò)程中，利用主控單元將運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以不間斷的方式采集到其自身的數(shù)據(jù)緩存區(qū)中，同時(shí)在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的定時(shí)任務(wù)中對(duì)故障觸發(fā)事件的狀態(tài)進(jìn)行判斷；當(dāng)判定發(fā)生故障觸發(fā)事件時(shí)，主控單元發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)指令，自動(dòng)從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中將自故障發(fā)生時(shí)刻之前一定時(shí)間周期內(nèi)的所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)均保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)，然后按照時(shí)間序列的方式予以播放。通過(guò)本發(fā)明，能夠在不添加任何外部設(shè)備的情況下，高效、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確地獲得全面反映機(jī)床故障的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，從而便于快捷、全面查找故障源。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障后，通常是采用自診斷系統(tǒng)提供的報(bào)警號(hào)及文字顯示查找故障源。然而，由于故障種類繁多，部分故障無(wú)法直接靠數(shù)控系統(tǒng)的故障提示找到原因，相應(yīng)對(duì)維修人員提出了更高要求，操作不便而且極大地降低了維修效率。
[0003]針對(duì)該技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了一些解決方案，例如，宋文學(xué)等提出了一種數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)(參見“微電機(jī)”，2010年第43卷第5期)，其中通過(guò)在數(shù)控機(jī)床上安裝傳感器獲取運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)搭建故障預(yù)處理的硬件平臺(tái)，相應(yīng)開發(fā)出一套基于INTERNET的數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)。然而，進(jìn)一步的研宄表明，上述系統(tǒng)需要在數(shù)控系統(tǒng)之外獨(dú)立進(jìn)行開發(fā)，并添加相應(yīng)的硬件及存儲(chǔ)設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自身的維護(hù)成本偏高；尤其是，不能直接在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行故障前狀態(tài)數(shù)據(jù)的錄像及回放，同時(shí)難以快速地在故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法，其中通過(guò)結(jié)合數(shù)控機(jī)床自身的構(gòu)造及運(yùn)行特點(diǎn)，并直接在數(shù)控機(jī)床上對(duì)關(guān)鍵狀態(tài)數(shù)據(jù)的類型、存儲(chǔ)方式和錄像回放方式等方面進(jìn)行研宄和設(shè)計(jì)，測(cè)試表明能夠在故障未發(fā)生之前即及時(shí)建立故障前加工實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的機(jī)制，同時(shí)起到快速、準(zhǔn)確地查找故障源的技術(shù)效果，因而尤其適用于數(shù)控機(jī)床之類的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法，其特征在于，該方法包括下列步驟:
[0006](a)在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行之前，在其自身所配備的主控單元預(yù)設(shè)共計(jì)16個(gè)通道的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括:運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的指令位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的指令位置，運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的實(shí)際位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的實(shí)際位置，主軸轉(zhuǎn)速，主軸電流，主軸溫度，工作臺(tái)振動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)軸X、Y軸的跟隨誤差；
[0007](b)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床執(zhí)行加工，并在整個(gè)加工過(guò)程中，利用所述主控單元直接將上述運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以不間斷的方式采集到其自身的數(shù)據(jù)緩存區(qū)中；與此同時(shí)，在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的定時(shí)任務(wù)中對(duì)故障觸發(fā)事件的狀態(tài)進(jìn)行判斷，其中當(dāng)出現(xiàn)下列事件中的至少一種時(shí)，判定故障觸發(fā)，并轉(zhuǎn)入步驟(C);否則，轉(zhuǎn)入步驟(d):
[0008]機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸出現(xiàn)行程限位；主軸電流產(chǎn)生限位；主軸轉(zhuǎn)速產(chǎn)生限位；驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)流；工作臺(tái)振動(dòng)幅度超出閾值；主軸箱溫度超出閾值；
[0009](c)利用所述主控單元發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)指令，自動(dòng)從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中將自故障發(fā)生時(shí)刻之前一定時(shí)間周期內(nèi)、并且涉及上述16通道的所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)均保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)，然后按照時(shí)間序列的方式予以播放，以此方式，將數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障之前一段時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)作為故障分析樣板，相應(yīng)得以快速確定數(shù)據(jù)異常情況及得出故障原因；
[0010](d)在數(shù)據(jù)緩存區(qū)中循環(huán)緩存，直至整個(gè)數(shù)控加工完成。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于每個(gè)通道而言，優(yōu)選設(shè)定有10000個(gè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(a)中，所述運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型優(yōu)選設(shè)定為數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的指令流數(shù)據(jù)，或者傳感器反饋的基礎(chǔ)輸入輸出開關(guān)量。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(C)中，所述保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)中的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)選被設(shè)定為播放速度可自由調(diào)節(jié)。
[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟(C)中，所述保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)中的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)選被設(shè)定為多種數(shù)據(jù)類型同時(shí)播放。
[0015]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、通過(guò)結(jié)合數(shù)控機(jī)床自身的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)，并對(duì)其關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的具體類型、存儲(chǔ)方式以及故障觸發(fā)條件等方面進(jìn)行具體限定，可以在不添加任何外部設(shè)備的情況下，充分利用機(jī)床自身配備的主控單元來(lái)直接執(zhí)行運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的錄像及回放，而且機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保留相應(yīng)設(shè)置，不需要在以后的加工過(guò)程中進(jìn)行重復(fù)設(shè)置，相應(yīng)顯著提高了操作的便利性和適用性；
[0017]2、尤其是，本發(fā)明中通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)包括從循環(huán)緩存到自動(dòng)保存的一系列操作，能夠高效、實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確地獲得全面反映機(jī)床故障前一定周期的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，從而便于快捷、全面查找故障源，并提高故障數(shù)據(jù)的處理效能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是按照本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放工藝方法的主要流程圖；
[0019]圖2是通過(guò)主控單元直接對(duì)機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行采集和存儲(chǔ)的原理圖；
[0020]圖3是利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)K執(zhí)行緩存及錄像回放的過(guò)程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022]如同【背景技術(shù)】所分析地，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的各種不足，本發(fā)明提供的故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法可直接集成在機(jī)床自身的數(shù)控系統(tǒng)上，并且在此過(guò)程中由于充分結(jié)合數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床自身的構(gòu)造及運(yùn)行特點(diǎn)，相應(yīng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)錄像及回放方法可包括如下的設(shè)計(jì)開發(fā)特點(diǎn)，即故障數(shù)據(jù)類型設(shè)置功能、故障數(shù)據(jù)錄像功能、故障數(shù)據(jù)回放功能等。
[0023]具體而言，故障數(shù)據(jù)類型設(shè)置功能是基于機(jī)床或設(shè)備本身的特點(diǎn)設(shè)置需要保存的關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)類型，該功能譬如集成在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置及顯示界面上，在該功能中預(yù)設(shè)16個(gè)通道數(shù)據(jù)類型設(shè)置選項(xiàng)，在選項(xiàng)中使用者可以設(shè)置關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括:運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的指令位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的指令位置，運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的實(shí)際位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的實(shí)際位置，主軸轉(zhuǎn)速，主軸電流，主軸溫度，工作臺(tái)振動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)軸X、Y軸的跟隨誤差。而且對(duì)于關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的具體類型、故障觸發(fā)條件的具體限定可根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和加工類型進(jìn)行設(shè)定，可以少于系統(tǒng)預(yù)設(shè)通道數(shù)；數(shù)控系統(tǒng)會(huì)保留相應(yīng)設(shè)置，不需要在以后的加工過(guò)程中進(jìn)行重復(fù)設(shè)置。
[0024]故障觸發(fā)類型包括:機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸Χ、Υ、Ζ軸出現(xiàn)行程限位；主軸電流產(chǎn)生限位；主軸轉(zhuǎn)速產(chǎn)生限位；驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)流；工作臺(tái)振動(dòng)幅度超出閾值；主軸箱溫度超出閾值。在優(yōu)選實(shí)施例中，譬如可通過(guò)可編程邏輯控制器梯形圖對(duì)傳感器反饋的信號(hào)進(jìn)行定義，如主軸電流過(guò)流，可編程邏輯控制器中對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作，梯形圖以相應(yīng)的閉合狀態(tài)進(jìn)行表示。
[0025]故障數(shù)據(jù)錄像功能是在整個(gè)加工過(guò)程中，利用機(jī)床主控單元將上述運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以不間斷的方式采集到該主控單元自身的數(shù)據(jù)緩存區(qū)中，同時(shí)判斷是否觸發(fā)故障。故障的判定是通過(guò)在數(shù)控系統(tǒng)的定時(shí)任務(wù)中，對(duì)可編程邏輯控制器梯形圖的故障觸發(fā)事件狀態(tài)進(jìn)行判斷，當(dāng)上述所有故障觸發(fā)條件都不符合判斷條件時(shí)，運(yùn)行狀態(tài)在數(shù)據(jù)緩存區(qū)中循環(huán)緩存，直至整個(gè)加工完成；而當(dāng)故障觸發(fā)條件有一項(xiàng)或多項(xiàng)符合判斷條件時(shí)(例如，主軸電流對(duì)應(yīng)的梯形圖是閉合狀態(tài))，利用數(shù)控系統(tǒng)指令語(yǔ)句從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中將自故障發(fā)生時(shí)刻之前一定時(shí)間周期內(nèi)、并且涉及上述16通道的所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，譬如每個(gè)通道10000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)均保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)。
[0026]故障數(shù)據(jù)回放功能可集成在數(shù)控系統(tǒng)的操作及顯示界面上，主要用于將數(shù)據(jù)備份區(qū)中保存的運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)以時(shí)間序列的方式在界面進(jìn)行回放顯示。橫軸顯示時(shí)間序列，各個(gè)通道數(shù)據(jù)的按數(shù)值大小依次在縱軸上顯示，用定時(shí)器對(duì)顯示界面進(jìn)行刷新，以50ms周期刷新界面，數(shù)據(jù)點(diǎn)的顯示時(shí)間間隔為lms。通過(guò)更改數(shù)據(jù)點(diǎn)的顯示時(shí)間間隔可以自由地控制顯示進(jìn)度的快慢，例如控制數(shù)據(jù)點(diǎn)的顯示時(shí)間間隔為2ms，則顯示進(jìn)度變慢一倍。通過(guò)在界面的編輯框中選擇，可以使保存的關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)按某一通道數(shù)據(jù)進(jìn)行回放顯示，也可以多種通道數(shù)據(jù)同時(shí)回放顯示。
[0027]圖1是按照本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放工藝方法的主要流程圖。下面將結(jié)合圖2和圖3以某一個(gè)通道的狀態(tài)數(shù)據(jù)為例，對(duì)其緩存及錄像回放過(guò)程原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]本發(fā)明中考慮到數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)緩存區(qū)容量有限，數(shù)據(jù)緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)是不間斷循環(huán)緩存，若當(dāng)前η時(shí)刻沒(méi)有故障觸發(fā)，η時(shí)刻對(duì)應(yīng)的緩存區(qū)中存放舊數(shù)據(jù)將會(huì)被當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)覆蓋，η+1緩存區(qū)中存放舊數(shù)據(jù)將被下一時(shí)刻運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)覆蓋，以此類推。若數(shù)控機(jī)床在η時(shí)刻由于未知的原因?qū)е略O(shè)置的故障觸發(fā)事件被觸發(fā)，如圖3中所示，此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)立刻將故障前一段時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)(附圖1中η+1到m以及O到η)保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)中。錄像回放時(shí)數(shù)控系統(tǒng)按時(shí)間序列η+1到m以及O到η進(jìn)行顯示。其他狀態(tài)數(shù)據(jù)也按照該方式進(jìn)行緩存和錄像回放。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控機(jī)床故障前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)錄像及回放方法，其特征在于，該方法包括下列步驟: (a)在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行之前，在其自身所配備的主控單元預(yù)設(shè)共計(jì)16個(gè)通道的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括:運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的指令位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的指令位置，運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸的實(shí)際位置，旋轉(zhuǎn)軸B、C軸的實(shí)際位置，主軸轉(zhuǎn)速，主軸電流，主軸溫度，工作臺(tái)振動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)軸X、Y軸的跟隨誤差； (b)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床執(zhí)行加工，并在整個(gè)加工過(guò)程中，利用所述主控單元直接將上述運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以不間斷的方式采集到其自身的數(shù)據(jù)緩存區(qū)中；與此同時(shí)，在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的定時(shí)任務(wù)中對(duì)故障觸發(fā)事件的狀態(tài)進(jìn)行判斷，其中當(dāng)出現(xiàn)下列事件中的至少一種時(shí)，判定故障觸發(fā)，并轉(zhuǎn)入步驟(C);否則，轉(zhuǎn)入步驟(d): 機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z軸出現(xiàn)行程限位；主軸電流產(chǎn)生限位；主軸轉(zhuǎn)速產(chǎn)生限位；驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)流；工作臺(tái)振動(dòng)幅度超出閾值；主軸箱溫度超出閾值； (C)利用所述主控單元發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)指令，自動(dòng)從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中將自故障發(fā)生時(shí)刻之前一定時(shí)間周期內(nèi)、并且涉及上述16通道的所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)均保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)，然后通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)操作顯示界面按照時(shí)間序列的方式予以播放，以此方式，將數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障之前一段時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)作為故障分析樣板，相應(yīng)得以快速確定數(shù)據(jù)異常情況及得出故障原因； (d)在數(shù)據(jù)緩存區(qū)中循環(huán)緩存，直至整個(gè)數(shù)控加工完成。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于每個(gè)通道而言，優(yōu)選設(shè)定有10000個(gè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，所述運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型優(yōu)選設(shè)定為數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的指令流數(shù)據(jù)，或者傳感器反饋的基礎(chǔ)輸入輸出開關(guān)量。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，所述保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)中的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)選被設(shè)定為播放速度可自由調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，所述保存到數(shù)據(jù)備份區(qū)中的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)選被設(shè)定為多種數(shù)據(jù)類型同時(shí)播放。
【文檔編號(hào)】G05B19/406GK104483902SQ201410737926
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】周會(huì)成, 陳吉紅, 何正鵬 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)