CN106125667A - 数控加工在线监控系统及方法 - Google Patents

数控加工在线监控系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106125667A
CN106125667A CN201610135317.5A CN201610135317A CN106125667A CN 106125667 A CN106125667 A CN 106125667A CN 201610135317 A CN201610135317 A CN 201610135317A CN 106125667 A CN106125667 A CN 106125667A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curve
machine tool
control machine
digit control
sensor unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610135317.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张帅
王帅
赵晓宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Evertrend-Tech Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Evertrend-Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Evertrend-Tech Co Ltd filed Critical Shanghai Evertrend-Tech Co Ltd
Priority to CN201610135317.5A priority Critical patent/CN106125667A/zh
Publication of CN106125667A publication Critical patent/CN106125667A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提供了一种数控加工在线监控系统及方法,数控加工在线监控系统,包括传感器单元、数据采集卡、工艺曲线管理单元、决策单元和数控机床;传感器单元连接数控机床,传感器单元的输出端连接数据采集卡的输入端;数控机床连接数据采集卡,数据采集卡的输出端连接工艺曲线管理单元和决策单元;工艺曲线管理单元用于生成工艺边界曲线、其输出端连接决策单元的输入端;决策单元的输出端连接数控机床、对数控机床发送预设指令。本发明大幅提升了监控判断的准确性,降低了误判率。

Description

数控加工在线监控系统及方法
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域,具体来说涉及一种数控加工在线监控系统、其具有自学习的功能;以及一种数控加工在线监控方法。
背景技术
随着技术的进步,数控加工技术正朝向精益化、高效化和智能化方向生产,对于数控加工过程中出现的问题,如:刀具磨损与破损、碰撞、断刀,主轴功率增大、主轴振动增大等,亟需数控机床能够自行诊断并处理,而传统情况下机床操作人员须频繁主动监视机床或靠经验判断加工过程中的问题,刀具寿命估计保守、效率低且误判率高、甚至有时未及时发现会导致灾难性的后果。因此须实时监控加工过程并及时响应异常状态,以免影响加工精度,甚至损坏机床。现有技术中,专利号CN 104750027A128661A提供了一种基于主轴功率信号的刀具破损预警方法,其通过在机床内设置功率传感器监控主轴实时功率实现刀具破损预警,该方法存在如下问题:该方法采用在刀具完好条件下的采集主轴功率曲线,以该曲线为阈值来对刀具破损进行预警,因为理论上并不存在两个刀具的加工曲线不可能完全重合。故以此曲线作为判断依据必然导致误报警率较高;其次,该曲线仅仅是一根单根的判断曲线,容错性非常小。这同样提升了实践中的误报警率。如何克服上述问题是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种数控加工在线监控系统,以克服现有技术中所存在的上述问题。
其采用的技术方案是:
一种数控加工在线监控系统,包括传感器单元、数据采集卡、工艺曲线管理单元、决策单元和数控机床;所述传感器单元连接数控机床、用于实时监控数控机床的主轴状态,所述传感器单元的输出端连接数据采集卡的输入端;所述数控机床连接数据采集卡、控制数据采集卡工作、所述数据采集卡用于依据所述传感器单元输入的数控机床主轴状态信号生成实时工艺曲线、其输出端连接工艺曲线管理单元和决策单元的输入端;所述工艺曲线管理单元用于设置功率边界曲线容差δ并根据该功率边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线 和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线;所述工艺曲线管理单元的输出端连接决策单元的输入端;所述决策单元的输出端连接数控机床、用于实时对比数据采集卡输出的实时工艺曲线和工艺曲线管理单元输出的工艺边界曲线、并根据对比结果对数控机床发出相应指令。
通过采用这种技术方案:利用外部传感器实现机床主轴状态的实时监控,利用数据采集卡和工艺曲线管理单元对加工过程学习并生成相应的工艺边界曲线,该工艺边界曲线依托监控同样工序的主轴状态生成,由此避免了生成的传统技术中因预设主轴功率曲线造成的判断误差,并且因该工艺边界曲线是一个容差带并非单条判断曲线,因此能够大幅提升其判断准确性。
一种优选方案是:上述数控加工在线监控系统中,所述传感器单元包括功率传感器,所述功率传感器安装于数控机床的主轴伺服驱动器的输出端。
另一种优选方案是:上述数控加工在线监控系统中:所述传感器单元包括振动传感器,所述振动传感器安装于数控机床的主轴加工测轴承的轴壳处。其中,振动传感器可采用速度传感器、加速度传感器和位移传感器中的一种或数种。
另一种优选方案是:上述数控加工在线监控系统中:所述传感器单元包括声发射传感器,所述声发射传感器安装于数控机床的主轴加工测的中空结构上。
更优选的是,上述数控加工在线监控系统中:所述数控机床采用数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控雕铣机中的任一种。
进一步优选的是,上述数控加工在线监控系统中:所述工艺曲线管理单元、决策单元集成于平板电脑中,该平板电脑上设有显示面板。
利用上述数控加工在线监控系统,本发明还提供了一种数控加工在线监控方法。其技术方案如下:
一种数控加工在线监控方法,包括如下步骤:
S1:将传感器单元连接于数控机床上、以传感器单元实时监控数控机床的主轴状态;
S2:以数控机床控制数据采集单元开启,数据采集单元对传感器单元获取的数控机床主轴状态信号进行采集和滤波处理、生成实时工艺曲线、完成工艺曲线学习;
S3:以工艺曲线管理单元对S2所生成的工艺曲线进行选择、包络,设置工艺边界曲线容差δ并根据该工艺边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线 和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线;
S4:选择工艺过程对应的工艺边界曲线,在决策单元中设置Δt时间内信号变化的容许值ΔP,设置主轴信号曲线超出工艺边界曲线和在Δt时间内P(t)-P(t-Δt)超出时对机床发出的控制指令;
S5:决策单元实时对比S2所生成的工艺曲线和S3所生成的工艺边界曲线、根据对比结果对数控机床发送S4预设的控制指令。
与现有技术相比,本发明所获取的工艺边界曲线是通过监控相同加工工序的数控机床的主轴状态生成的,并且它是一个容差带并非单条判断曲线,因此其判断准确性相比其他算法显著提高,误判率大幅降低。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
附图标记和具体部件名称对应关系如下:
1、传感器单元;2、数据采集卡;3、工艺曲线管理单元;4、决策单元;5、数控机床;6、显示面板。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的描述。
如图1所示本发明的实施例1:
一种数控加工在线监控系统,包括传感器单元1、数据采集卡2、工艺曲线管理单元3、决策单元4和数控机床5。所述传感器单元1连接数控机床5、用于实时监控数控机床5的主轴状态,所述传感器单元1的输出端连接数据采集卡2的输入端;所述数控机床连接数据采集卡2、控制数据采集卡2工作、所述数据采集卡2用于依据所述传感器单元1输入的数控机床主轴状态信号生成实时工艺曲线、其输出端连接工艺曲线管理单元3和决策单元4的输入端;所述工艺曲线管理单元3用于设置功率边界曲线容差δ并根据该功率边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线;所述工艺曲线管理单元3的输出端连接决策单元的输入端;所述决策单元4的输出端连接数控机床5、用于实时对比数据采集卡2输出的实时工艺曲线和工艺曲线管理单元3输出的工艺边界曲线、并根据对比结果对数控机床发出相应指令。
本实施例所采用的数控机床5为数控外圆磨床,传感器单元1采用外置变频霍尔型功率传感器,该外置变频霍尔型功率传感器安装于数控机床5的主轴伺服驱动器的输出端。所述工艺曲线管理单元3、决策单元4集成于可触控windows平板电脑,该平板电脑上设有显示面板6。
实践中,其工作过程如下:
工作人员首先将传感器单元1连接于数控机床5上、通过传感器单元1实时监控数控机床5的主轴状态。
接着,以数控机床5控制数据采集单元2开启,数据采集单元2对传感器单元1获取的数控机床主轴状态信号进行采集和滤波处理、生成实时工艺曲线、完成工艺曲线学习。
接着,以工艺曲线管理单元3对所生成的工艺曲线进行选择、包络,设置工艺边界曲线容差δ并根据该工艺边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线 和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线。
接着,选择工艺过程对应的工艺边界曲线,在决策单元4中设置Δt时间内功率信号变化的容许值ΔP,设置主轴信号曲线超出工艺边界曲线和超出时对数控机床(5)发出的指令类型:
时,判定此时工件与砂轮发生碰撞,此时决策单元发送机床停止指令。
时,判定此时砂轮磨损致主轴功率增大,此时决策单元发送砂轮修整指令。
时,判定此时砂轮出现破损,此时决策单元发送更换砂轮指令。
最后,决策单元(4)实时对比S2所生成的工艺曲线和S3所生成的工艺边界曲线、根据对比结果对数控机床5发送根据S4预设的控制指令。若决策单元无指令输出,则数据采集卡(2)接收数控机床(5)的工序结束指令后,停止加工过程监控。
上述整个过程中,通过平板电脑上的显示装置6实时显示机床功率曲线.
以上所述,仅是本发明的实施例,本发明不受限于上述实施例的限制,凡依据本发明的技术实质对上述实施例所作的类似修改、变化与替换,仍属于本发明技术方案的范围内。本发明的保护范围仅由权利要求书界定。

Claims (8)

1.一种数控加工在线监控系统,其特征在于:包括传感器单元(1)、数据采集卡(2)、工艺曲线管理单元(3)、决策单元(4)和数控机床(5);所述传感器单元(1)连接数控机床(5)、用于实时监控数控机床(5)的主轴状态,所述传感器单元(1)的输出端连接数据采集卡(2)的输入端;所述数控机床连接数据采集卡(2)、控制数据采集卡(2)工作、所述数据采集卡(2)用于依据所述传感器单元(1)输入的数控机床主轴状态信号生成实时工艺曲线、其输出端连接工艺曲线管理单元(3)和决策单元(4)的输入端;所述工艺曲线管理单元(3)用于设置功率边界曲线容差δ并根据该功率边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线;所述工艺曲线管理单元(3)的输出端连接决策单元的输入端;所述决策单元(4)的输出端连接数控机床(5)、用于实时对比数据采集卡(2)输出的实时工艺曲线和工艺曲线管理单元(3)输出的工艺边界曲线、并根据对比结果对数控机床发出相应指令。
2.如权利要求1所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述传感器单元(1)包括功率传感器,所述功率传感器安装于数控机床(5)的主轴伺服驱动器的输出端。
3.如权利要求1所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述传感器单元(1)包括振动传感器,所述振动传感器安装于数控机床(5)的主轴加工测轴承的轴壳处。
4.如权利要求1所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述传感器单元(1)包括声发射传感器,所述声发射传感器安装于数控机床(5)的主轴加工测的中空结构上。
5.如权利要求3所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述振动传感器包括速度传感器、加速度传感器和位移传感器。
6.如权利要求5所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述数控机床为数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控雕铣机中的任一种。
7.如权利要求1所述一种数控加工在线监控系统,其特征在于:所述工艺曲线管理单元(3)、决策单元(4)集成于平板电脑中,该平板电脑上还设有显示面板(6)。
8.一种数控加工在线监控方法,其特征在于包括如下步骤:
S1:将传感器单元(1)连接于数控机床(5)上、以传感器单元(1)实时监控数控机床(5)的主轴状态;
S2:以数控机床(5)控制数据采集单元(2)开启,数据采集单元(2)对传感器单元(1)获取的数控机床主轴状态信号进行采集和滤波处理、生成实时工艺曲线、完成工艺曲线学习;
S3:以工艺曲线管理单元(3)对S2所生成的工艺曲线进行选择、包络,设置工艺边界曲线容差δ并根据该工艺边界曲线容差δ确定下边界工艺曲线 和上边界工艺曲线、生成工艺边界曲线;
S4:选择工艺过程对应的工艺边界曲线,在决策单元(4)中设置Δt时间内信号变化的容许值ΔP,设置主轴信号曲线超出工艺边界曲线和在Δt时间内P(t)-P(t-Δt)超出时对机床发出的控制指令;
S5:决策单元(4)实时对比S2所生成的工艺曲线和S3所生成的工艺边界曲线、根据对比结果对数控机床(5)发送S4预设的控制指令。
CN201610135317.5A 2016-03-10 2016-03-10 数控加工在线监控系统及方法 Pending CN106125667A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610135317.5A CN106125667A (zh) 2016-03-10 2016-03-10 数控加工在线监控系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610135317.5A CN106125667A (zh) 2016-03-10 2016-03-10 数控加工在线监控系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106125667A true CN106125667A (zh) 2016-11-16

Family

ID=57270410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610135317.5A Pending CN106125667A (zh) 2016-03-10 2016-03-10 数控加工在线监控系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106125667A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111694310A (zh) * 2020-06-28 2020-09-22 绍兴安迪自动化设备有限公司 一种智能数据采集分析系统及其方法
CN113523902A (zh) * 2021-06-24 2021-10-22 汉涘姆(上海)精密机械有限公司 一种五轴联动叉式摆头防撞控制的方法
CN115533616A (zh) * 2022-08-26 2022-12-30 无锡微茗智能科技有限公司 通过振动与负载实现机床撞机保护的方法、系统及介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87104127A (zh) * 1987-06-08 1988-12-28 西安交通大学 一种数控机床刀具破磨损的监测方法和装置
CN1689756A (zh) * 2004-04-26 2005-11-02 发那科株式会社 数值控制机床
CN102073300A (zh) * 2010-12-28 2011-05-25 华中科技大学 一种数控加工状态自学习的刀具磨损监控系统
CN102145469A (zh) * 2011-04-29 2011-08-10 深圳市平进股份有限公司 在数控机床工作时检测切削刀具磨损的方法及装置
CN102975119A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 清华大学 一种数控外圆磨床运行及工艺状态监控与诊断系统
US20130253670A1 (en) * 2010-12-09 2013-09-26 Doosan Infracore Co., Ltd. Apparatus and method for detecting damage to tool in machine
CN103433806A (zh) * 2013-08-01 2013-12-11 上海交通大学 一种自适应的刀具微破损监控系统及监控方法
EP2883671A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-17 Reduction Engineering GmbH Verschleißüberwachtes Granulieren
CN104750027A (zh) * 2015-04-10 2015-07-01 大连理工大学 一种基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统
CN105234746A (zh) * 2015-11-25 2016-01-13 苏州多荣自动化科技有限公司 一种刀具磨损在线监控系统及其检测方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87104127A (zh) * 1987-06-08 1988-12-28 西安交通大学 一种数控机床刀具破磨损的监测方法和装置
CN1689756A (zh) * 2004-04-26 2005-11-02 发那科株式会社 数值控制机床
US20130253670A1 (en) * 2010-12-09 2013-09-26 Doosan Infracore Co., Ltd. Apparatus and method for detecting damage to tool in machine
CN102073300A (zh) * 2010-12-28 2011-05-25 华中科技大学 一种数控加工状态自学习的刀具磨损监控系统
CN102145469A (zh) * 2011-04-29 2011-08-10 深圳市平进股份有限公司 在数控机床工作时检测切削刀具磨损的方法及装置
CN102975119A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 清华大学 一种数控外圆磨床运行及工艺状态监控与诊断系统
CN103433806A (zh) * 2013-08-01 2013-12-11 上海交通大学 一种自适应的刀具微破损监控系统及监控方法
EP2883671A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-17 Reduction Engineering GmbH Verschleißüberwachtes Granulieren
CN104750027A (zh) * 2015-04-10 2015-07-01 大连理工大学 一种基于机床主轴功率信号的刀具破损预警系统
CN105234746A (zh) * 2015-11-25 2016-01-13 苏州多荣自动化科技有限公司 一种刀具磨损在线监控系统及其检测方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111694310A (zh) * 2020-06-28 2020-09-22 绍兴安迪自动化设备有限公司 一种智能数据采集分析系统及其方法
CN113523902A (zh) * 2021-06-24 2021-10-22 汉涘姆(上海)精密机械有限公司 一种五轴联动叉式摆头防撞控制的方法
CN113523902B (zh) * 2021-06-24 2022-09-16 汉涘姆(上海)精密机械有限公司 一种五轴联动叉式摆头防撞控制的方法
CN115533616A (zh) * 2022-08-26 2022-12-30 无锡微茗智能科技有限公司 通过振动与负载实现机床撞机保护的方法、系统及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102929210B (zh) 基于特征的数控加工过程控制和优化系统及方法
CN108227634B (zh) 机器学习装置、cnc装置以及机器学习方法
CN203894596U (zh) 数控机床加工状态多参数在线主动监控系统
CN102637017B (zh) 主轴性能实时监控装置、方法及其标定实验装置、方法
CN104808585B (zh) 一种机床健康状态快速检查方法
Huang et al. Tool wear detection and fault diagnosis based on cutting force monitoring
CN103823409A (zh) 数控机床加工状态多参数在线主动监控系统及其实现方法
US7571022B2 (en) System and method for monitoring machine health
CN110297461B (zh) 异常检测装置
CN107738140A (zh) 一种监控刀具状态的方法、系统以及处理设备
CN102441817B (zh) 工作历史管理方法以及工作历史管理装置
JP6940542B2 (ja) 把持力調整装置及び把持力調整システム
CN105676778A (zh) 基于传感器监测的智能制造方法和系统以及加工机床
CN105965320A (zh) 一种高速铣削电主轴颤振智能检测与主动抑制装置
CN111596615A (zh) 一种数控机床在线监测及控制系统
CN106125667A (zh) 数控加工在线监控系统及方法
Mou et al. A study of tool tipping monitoring for titanium milling based on cutting vibration
Aksonov et al. Investigation of processes in high-speed equipment using CNC capabilities.
KR101015058B1 (ko) 공작기계의 채터진동 보상장치
US6859680B2 (en) Numerical controlling unit having tool-breakage detecting function
Mitsuishi et al. Real-time machining state detection using multiaxis force sensing
Tarng et al. Use of model-based cutting simulation system for tool breakage monitoring in milling
Tarng et al. Dynamic NC simulation of milling operations
JPH068106A (ja) 適応制御システムおよび状態判定装置
CN1045738C (zh) 一种刀具失效综合监控方法与装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161116