接下 來的加工狀態(tài)。
[0042] 本發(fā)明的虛擬切削模塊30需要事先建立工件及刀具的Η維數(shù)值模型，并且定義 運(yùn)動(dòng)鏈，即運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)刀具與工件的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)方向W及參考的機(jī)械坐標(biāo)。接著通過控 制器數(shù)據(jù)存取接口 10取得控制器2上的機(jī)械坐標(biāo)，則此虛擬切削模塊30即可根據(jù)取得的 機(jī)械坐標(biāo)、已建立的工件及刀具模型及運(yùn)動(dòng)鏈檢查刀具與工件模型之間的干涉，若有干涉， 則對(duì)工件模型進(jìn)行材料移除，由此達(dá)成模擬加工過程的功效。在此過程中，虛擬切削模塊30 可根據(jù)干涉量及運(yùn)動(dòng)方向計(jì)算實(shí)際的加工條件，包括切寬、切深及進(jìn)刀量。W就削加工為 例，其計(jì)算方法如下：
[0043] 理論切屑形狀；工件與刀具模型的干涉結(jié)果，輔W轉(zhuǎn)速與進(jìn)給信息計(jì)算獲得。
[0044] 切深；工件與刀具模型的干涉結(jié)果，投射在刀具軸必的長(zhǎng)度
[0045] 切寬；工件與刀具模型的干涉結(jié)果，投射在W刀具軸必（或進(jìn)給方向）為法向量的 平面上的寬度
[0046] 切削型態(tài)；由前述切寬、主軸旋轉(zhuǎn)方向或刀具軸必的位置，可W區(qū)分順就、逆就、全 槽就或其他型態(tài)。
[0047] 工件質(zhì)量：工件殘料體積乘W工件材料密度
[0048] 工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；W工件旋轉(zhuǎn)軸對(duì)工件殘料計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，工件旋轉(zhuǎn)軸可能不只 一軸。
[0049] 更進(jìn)一步說明，部分控制器2可W啟用預(yù)讀坐標(biāo)功能，該功能啟用后，可通過控制 器數(shù)據(jù)存取接口 10預(yù)先取得一定量的機(jī)械坐標(biāo)。本發(fā)明的虛擬切削模塊可利用預(yù)先取得 的機(jī)械坐標(biāo)，按照仿真加工過程的流程提前計(jì)算實(shí)際加工條件，并且及時(shí)提供給異常辨識(shí) 模塊20進(jìn)行異常辨識(shí)演算。
[0050] 加工信息管理模塊40與控制器數(shù)據(jù)存取接口 10、異常辨識(shí)模塊20及虛擬切削模 塊30禪接。加工信息管理模塊40是一種信息統(tǒng)合技術(shù)，用于收集各時(shí)間點(diǎn)的工具機(jī)加工 信息，包含加工參數(shù)、加工條件與異常特征。其中，加工信息來自于控制器數(shù)據(jù)存取接口 10、 異常辨識(shí)模塊20及虛擬切削模塊30?？刂破鲾?shù)據(jù)存取接口 10產(chǎn)生的加工信息可包括機(jī)臺(tái) 坐標(biāo)進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)速等加工參數(shù)，及運(yùn)動(dòng)軸負(fù)載、主軸負(fù)載及警報(bào)等感測(cè)信號(hào)；異常辨識(shí)模 塊20產(chǎn)生的加工信息可包括異常振動(dòng)、顫振、目前執(zhí)行的NC程序或其他異常特征；虛擬切 削模塊30產(chǎn)生的加工信息可包括加工條件（切深、切寬、進(jìn)刀量（chip load))及幾何信息 (重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、加工中的工件模型）。此加工信息更可W進(jìn)一步包括傳感器21測(cè)量所得 的感測(cè)信號(hào)，可包括時(shí)序信號(hào)、頻譜信息或經(jīng)信號(hào)處理后的信息。
[0051] 具體而言，于一段時(shí)間內(nèi)的各加工信息存儲(chǔ)的格式皆不一致。舉例而言，若加 工信息管理模塊存儲(chǔ)每一砂的加工信息，主軸轉(zhuǎn)速可能變化不大，僅需要記錄該時(shí)間頭 尾的轉(zhuǎn)速數(shù)值即可，但振動(dòng)信號(hào)就需要存儲(chǔ)大量的樣本數(shù)。為此需要定義一個(gè)數(shù)值容器 (numerical container)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如：
[0052]
[0053] 加工信息管理模塊40的第一實(shí)施方式可W是一個(gè)程序設(shè)計(jì)上的對(duì)象（object)， 其數(shù)據(jù)成員包括若干前述的加工信息的數(shù)值容器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且提供新增及取得最新加工 信息的方法（Method)。其內(nèi)部存在亦一個(gè)回呼（CaUback)機(jī)制，當(dāng)存儲(chǔ)足夠的加工信息 時(shí)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行該回呼機(jī)制。
[0054] 加工信息管理模塊40的第二實(shí)施方式是通過ISO標(biāo)準(zhǔn)的控制器局域網(wǎng)絡(luò) (Controller Area化twork, CAN)、W太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)巧ttherCAT)或類似其他架構(gòu)。 CAN或化herCAT是一種通信協(xié)議，其特點(diǎn)是允許網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備直接互相通信，提供高安全 等級(jí)及有效率的實(shí)時(shí)控制，更具備了檢錯(cuò)和優(yōu)先權(quán)判別的機(jī)制。控制器數(shù)據(jù)存取接口 10、異 常辨識(shí)模塊20及虛擬切削模塊30皆可自行將加工信息傳遞至CAN或化herCAT，也可W自 由地從CAN或化herCAT中取得需求的數(shù)據(jù)。
[00巧]于本實(shí)施例中，加工信息管理模塊40禪接一數(shù)據(jù)庫(kù)41，數(shù)據(jù)庫(kù)41可W為S化數(shù)據(jù) 庫(kù)或其他標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，其形式可為外接方式或內(nèi)建于加工信息管理模塊40。加工信息管理 模塊40可進(jìn)一步將各時(shí)間的加工信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)41，待異常辨識(shí)模塊20于后續(xù)有需求時(shí)， 加工信息管理模塊40可從數(shù)據(jù)庫(kù)41取出必要的相關(guān)信息，輔助提升異常辨識(shí)的正確性。
[0056] 于具體實(shí)施時(shí)，加工信息管理模塊40的第一實(shí)施方式的回呼機(jī)制需提供將加工 信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)41的功能，則當(dāng)存儲(chǔ)足夠的加工信息時(shí)，加工信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù) 41內(nèi)。
[0057] 若加工信息管理模塊40是W CAN或化herCAT實(shí)施，因?yàn)镃AN或化herCAT不具有 主動(dòng)執(zhí)行功能，所W數(shù)據(jù)庫(kù)41需要定時(shí)取得CAN或化herCAT上的信息并且存儲(chǔ)。
[0058] 此外，數(shù)據(jù)庫(kù)41也提供一快速搜尋接口（圖中未示出），提供異常辨識(shí)模塊20快 速比對(duì)現(xiàn)有加工條件與數(shù)據(jù)庫(kù)41內(nèi)的過去加工條件。
[0059] 請(qǐng)參閱圖2所示本發(fā)明的加工監(jiān)控方法的實(shí)施例流程，并請(qǐng)同時(shí)參閱圖1所示加 工監(jiān)控系統(tǒng)1的架構(gòu)圖。
[0060] 步驟S101，取得加工信息；當(dāng)工具機(jī)開始加工后，先由控制器數(shù)據(jù)存取接口 10或 傳感器21取得控制器2的加工參數(shù)，由虛擬切削模塊30計(jì)算工具機(jī)于當(dāng)下的加工條件，同 時(shí)進(jìn)行異常辨識(shí)，并計(jì)算異常特征。例如，若本流程是針對(duì)顫振回避，則上述加工參數(shù)可為 工具機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速，而上述加工條件包括切寬、切深，而上述異常辨識(shí)為顫振辨識(shí)，而上述 異常特征則包括顫振頻率。于后續(xù)說明皆W括號(hào)文字代表與顫振有關(guān)的技術(shù)，但必須說明， 本流程不限于顫振回避。
[0061] 步驟S102,判斷是否發(fā)生異常；由異常辨識(shí)模塊20根據(jù)于步驟S101所取得的加 工信息進(jìn)行異常特征（顫振頻率）辨識(shí)。若未發(fā)生異常（顫振），則進(jìn)入步驟S103。
[0062] 步驟S103,將成功的加工信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)；由于步驟S101所測(cè)得的加工參數(shù)、 W及所計(jì)算的加工條件及異常特征等加工信息經(jīng)判斷未發(fā)生異常（顫振），因此將該加工 信息視為成功回避異常的加工信息，并將其存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)41。若于步驟S101所測(cè)得的加 工參數(shù)、W及所計(jì)算的加工條件及異常特征等加工信息經(jīng)判斷發(fā)生異常（顫振），則將該加 工信息視為回避異常失敗的加工信息，并將其存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)41。而前述該成功回避異常的 加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）視為一優(yōu)化參數(shù)。而后返回步驟S101再取得工具機(jī)于當(dāng)時(shí)的加工 信息，并進(jìn)入步驟S102判斷是否發(fā)生異常（顫振），直至步驟S102判斷有異常（顫振）發(fā) 生，則進(jìn)入步驟S104。
[0063] 步驟S104,由加工信息管理模塊40比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在回避異常（顫振）成 功的加工信息，如前所述，該成功回避異常的加工信息包括優(yōu)化參數(shù)；若是，則進(jìn)入步驟 S105。
[0064] 步驟S105,由異常辨識(shí)模塊20根據(jù)已存在的優(yōu)化參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）進(jìn)行異常（顫 振）回避，亦即，將優(yōu)化參數(shù)寫入控制器2 W改變?cè)庸?shù)。而后返回步驟S101取得工 具機(jī)于當(dāng)下的加工信息，并進(jìn)入步驟S102判斷是否發(fā)生異常（顫振），直至步驟S102判斷 有異常（顫振）發(fā)生，且步驟S104比對(duì)的結(jié)果為否，亦即加工信息管理模塊40比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù) 中不存在回避異常（顫振）成功的加工信息，則進(jìn)入步驟S106。
[0065] 步驟S106,由加工信息管理模塊40檢查數(shù)據(jù)庫(kù)是否有足夠的相近的加工信息，此 加工信息舉例包括異常特征（例如，顫振頻率）與加工條件（例如，切寬、切深）等。若是， 則執(zhí)行步驟S110 W相近的加工信息產(chǎn)生多組優(yōu)化參數(shù)；若否，亦即數(shù)據(jù)庫(kù)并無(wú)相近的加工 信息，或是所檢查出的加工信息無(wú)法「足夠」，則執(zhí)行步驟S107。
[0066] 前述相近的加工信息是否"足夠"，是指所建立的近似模型誤差量是否在容許范圍 內(nèi)而言。W類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法為例，需比較目前的加工信息所建構(gòu)的近似模型的數(shù)值，與已存在 的相近加工信息的數(shù)值是否在容許范圍之內(nèi)，例如通過目前的若干筆加工信息可W訓(xùn)練類 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一近似模型，其中某筆加工信息與SlOl的加工信息最接近，則可比較該筆加 工信息與該近似模型的異常值誤差是否在容許范圍之內(nèi)，若是，表示加工信息是「足夠」的， 則進(jìn)行步驟S110通過該近似模型演算之后的優(yōu)化參數(shù)；若否則表示目前的加工信息是不 足的，則進(jìn)行步驟S107。
[0067] 步驟S107,由異常辨識(shí)模塊20根據(jù)步驟S102進(jìn)行的異常特征辨識(shí)的結(jié)果，并W - 預(yù)設(shè)的方法產(chǎn)生多組優(yōu)化參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）顫振辨識(shí)為例，可通過轉(zhuǎn)速選擇法產(chǎn)生多組 優(yōu)化參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）。而后進(jìn)入步驟S108。
[006引步驟S108,由加工信息管理模塊40檢查數(shù)據(jù)庫(kù)41中的回避異常失敗的加工信息， 并與步驟S107所產(chǎn)生的多組優(yōu)化參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）進(jìn)行比對(duì)，若步驟S107所產(chǎn)生的多組 優(yōu)化參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）符合回避異常失敗的加工信息，則將其視為無(wú)效的優(yōu)化參數(shù)（主軸 轉(zhuǎn)速）并將其移除，而后進(jìn)入步驟S109。
[0069] 步驟S109,由異常辨識(shí)模塊20在步驟S108已移除無(wú)效優(yōu)化參數(shù)后所產(chǎn)生的優(yōu)化