CN108490875A - 一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，包括在数控机床运行过程中，获取机床状态信息数据，然后将机床状态信息数据转换为字符串数据类型并存入到一个字符串数组中；采用socket通信，以机床服务器端建立多个套接字，每个套接字对应一个端口，每个端口的套接字负责发送一个数据信息字符串；Android终端通过socket建立客户端，接收从数控机床发出的各轴基本信息数据，每个套接字对应需要获取信息的机床IP地址和端口号，获取完信息后，进行状态信息在Android终端上的显示。由此达到Android系统上能够实时显示机床的实时加工状态信息。本发明可以使机床面板上的状态信息实时显示在Android终端上，这种信息监测方式具有移动性和便携性，扩展了数控机床信息监测的方式。

Description

一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法

技术领域

本发明涉及工业技术领域，尤其涉及一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法。

背景技术

数控机床在中国发展迅速，在生产领域得到了越来越广泛的应用。目前多数高端数控系统都带有以太网功能跟，数控技术正向智能化、信息化、网络化方向发展。开展数控机床实时状态信息采集的研究，将会促进企业的办公、管理和生产趋于自动化、智能化和网络化，从而达到加强企业管理、减少工作失误、提高工作效率的目的。只有采用有效的信息采集技术，充分、实时、准确地获得各类设备的状态信息，才会实现对制造过程的有效控制和管理。

传统最开始数控机床加工状态信息主要通过数控系统面板展现操作人员了解机床的状态信息是通过机床上的显示器来查看。这种此方式下，多台机床运行状态信息无法同时查看操作人员无法同时查看多台机床的运行状况。后来随着网络技术的发展信息化，自动化技术的发展，先进数控机床状态信息逐渐采用基于通过有线的方式总线方式，将数控车床的状态信息输送传送到PC端上，通过PC端监测整个车间所有机床车床的运行。这种方式虽说解决了同时监测所有机车床信息的问题，但PC端不具备移动性和便携性，相关人员操作人员无法做到随时随地对车床信息进行监测。

以上的传统信息采集终端出现的弊端，给车间操作人员随时随地监测数控机床的运行状态带来了困难。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，该方法可以在Android终端屏幕上实时显示机床的加工状态信息。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在数控机床运行过程中，获取机床状态信息数据，机床状态信息数据包括X、Z、C三轴的工件指令位置、机床指令位置、机床实际位置、实际速度、电机转速和机床进给速度F以及机床主轴速度S ；然后将机床状态信息数据转换为字符串数据类型并存入到一个字符串数组中；采用socket通信，以机床服务器端建立多个套接字，每个套接字对应一个端口，每个端口对应的套接字负责发送一个数据信息字符串。

第二步、Android终端通过socket建立客户端，接收从数控机床发出的机床状态信息数据 ，每个套接字对应需要获取信息的机床的IP地址和端口号，获取完信息后，机床状态信息在Android终端上显示。

进一步的，机床状态信息数据的获取周期以及机床服务器端数据的发送周可根据网络情况进行自动调整。

进一步的，所述机床状态信息数据包括X、Z、C三轴的工件指令位置、机床指令位置、机床实际位置、实际速度、电机转速和机床进给速度F以及机床主轴速度S 。

进一步的，Android终端可以通过局域网或者互联网监控机床状态信息数据。

进一步的，根据局域网和互联网监控的网速差别，采用Android定时器刷新周期智能调节算法，根据网速快慢的不同，自动调整Android终端监测界面信息的刷新频率 。

进一步的，机床状态信息数据的获取周期为10ms。

本发明所达到的有益效果是：

1 以Android设备作为状态信息采集的终端，更加方便灵活，可以随时随地监测机床的运行状态。

2与PC端采用的有线方式不同，Android系统是通过无线的方式接入车间网络，其网络拓扑它的宽带布线结构更加简单。另外无线局域网的接入与有线相比更加方便，并且允许多个Android设备同时查看车间机床状态信息。

3 在Android终端上可以同时监测车间所有的数控机床的加工状态信息，车间操作人员可以快速了解整个车间的运行状况。

附图说明

图1为本发明的实施步骤流程图

图2为本发明的物理结构示意图。

图3为本发明的机床服务器端和Android客户端系统的流程示意图；

图4为本发明的Android客户端定时周期自适应调整的流程示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1-图4所示，一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其总体流程如图1所示：

第一步在数控系统运行过程中，获取机床状态信息数据包括X、Z、C三轴的工件指令位置、机床指令位置、机床实际位置、实际速度、电机转速和机床进给速度F以及机床主轴速度S，然后将各轴的基本信息数据转换为字符串数据类型并存入到一个字符串数组中。采用socket通信，以机床服务器端建立多个套接字，一个状态信息字符串对应一个端口的套接字，每个端口的套接字负责发送一个数据信息字符串。机床服务器端的这一过程每10ms重复一次。

第二步Android终端通过socket建立客户端，接收从数控机床发出的机床加工状态信息，每个套接字绑定的为相应的机床发送信息的套接字的IP地址和端口，接收从机床发送的信息数据流，获取完信息后，进行状态信息在Android终端上的显示。Android客户端的这一过程根据当前网速的快慢，自动调节重复这一过程所需的时间。

基于Android的数控机床加工状态实时监测系统的物理结构如图2所示。以太网交换机、无线路由器和数控车床构建数控车间无线局域网。Android手机利用手机自带的WiFi功能接入路由器，手机与机床通过交换机和路由器组成无线局域网，实现Android手机与数控机床的通信。这种局域网布线结构是一种最优的解决方案，通过交换机连接数控机床，简化了通信结构，并且可以随着数控机床数目的增加方便的并入无线网络，降低了系统的复杂性。对于数控机床较多的车间，可以采用多个交换机的多重级联快速接入车间网络。

基于Android的数控机床加工状态实时监测系统的逻辑结构如图3所示。整个系统的开发分为两部分：华中数控机床系统的二次开发以及Android信息采集系统的开发。对于数控机床系统的二次开发流程为：调用华中八型应用程序开发接口，通过相应函数取得寄存器里的各种状态信息，使用C语言Socket编程建立以机床服务器端，当机床成功接收Android客户端发送的连接请求时，服务端立即对请求作出响应，把机床的各种状态信息数据发送给客户端（机床服务器端是根据周期定时发送的，这一发送过程有阻塞和非阻塞两种状态。机床发送数据函数是放在机床定时器函数里，但机床服务器端在没有监听到安卓客户端成功建立连接时，发送过程是阻塞的，在机床数据发送函数里，在函数的首部加了一个判断语句在没有监听到成功连接时，数据发送函数不执行发送过程，立即跳出，也就是发送过程阻塞，当成功建立连接时，数据发送函数可以往下执行发送过程。这一过程的实现虽然机床的数据发送函数处于定时器里，但在没有成功建立连接时，函数在执行了判断语句后就跳出了，是没有数据发送过程的）发送成功后通过华中数控系统周期刷新定时器函数等待下一个连接请求；对于Android客户端的开发流程为使用Java语言Socket编程建立Android客户端，通过车间无线局域网向数控机床发送连接请求，当连接成功后，接收从服务器端发送来的机床状态信息数据，接着通过定时器开启下一个连接请求，接收的状态信息数据用于绘制Android信息采集界面并将部分数据存储到数据库。

机床服务器系统与安卓客户端系统的通信采用套接字接口，采用Socket机制的TCP/IP协议编写收发数据函数。机床服务器端与Android客户端的通信过程如图4所示。基于TCP/IP协议的Socket通信机制的服务器端的程序编写的步骤是：创建服务端socket，即开启套接字；绑定本地地址和端口，这样Android客户端才能正确的找到并连接到机床服务器端；开启监听，等待连接状态；等待接收客户端连接请求，一旦成功连接，则返回一个用于发送数据的套接字；在单独的线程里循环向客户端发送数据，循环过程采用华中数控系统的周期刷新函数定时器。

基于TCP/IP协议的Socket通信机制的Android客户端的程序编写的步骤是：开启客户端socket；建立与服务器端的连接，设置要连接的服务器端的IP地址和端口，这是正确接收数据的保障；接收从指定地址和端口传输过来的机床状态信息，接收完后，循环开启下一个连接，Android客户端的循环采用Android定时器来完成。

数控机床服务器端的建立如下，在机床的初始化界面进行机床开关量信号的发送，在无线网络子界面进行机床状态信息数据的发送。以数控车床为例进行基本信息数据说明，机床状态信息数据包括X、Z、C三轴的工件指令位置、机床指令位置、机床实际位置、实际速度、电机转速和机床进给速度F以及机床主轴速度S。机床状态信息的获取过程为调用华中八型提供的相应函数接口，获取寄存器里各轴的相关状态信息，接着使用机床系统的的周期刷新函数即可采集到机床的实时状态数据。

数据的发送过程如下：将提取的机床信息放入字符串数组中，接着采用循环建立与发送字符串数目一致的多个套接字，每个套接字负责发送一个当前时刻状态信息字符串。当一次数据发送成功后，采用机床的周期刷新函数每隔一定时间发送下一次数据。其中机床开关量信号的发送是在机床初始化的时候就不停的发送一个字符串”run\n”，Android客户端若接收到此字符串则说明机床处于开启状态。

Android客户端与服务器的通信也是采用套接字编程。数据的接收过程如下：使用循环建立与接收字符串数目一致的多个套接字，调用Android的输入流类InputStream获取机床发送的数据流，调用缓冲阅读器BufferedReader读取输入流中的数据并将读取出的各个机床当前状态信息数据放入字符串数组中。采用定时器每隔一定时间进行下一次数据的读取。

数据读取完后，接下来进行Android客户端状态监测界面的绘制。Android不允许在子线程进行UI操作的，但绘制监测界面是数据在不停的变化而使得UI也在不停的更新，在这里采用Android的异步消息处理机制解决在子线程进行UI的变化。新增一个Handler类的对象，并重写父类的handleMessage()方法进行界面的实时绘制。

采用Android定时器刷新周期智能调节算法：根据Android客户端与数控机床服务器端ping通的时间，自动调整Android客户端定时器的刷新周期时间，若Ping通的时间为0-20ms，则定时器的刷新周期为10ms；若Ping通的时间为20-60ms，则定时器的刷新周期为50ms；若Ping通的时间为60-120ms，则定时器的刷新周期为200ms；若Ping通的时间为120-300ms，则定时器的刷新周期为100ms；若Ping通的时间为大于300ms，则定时器的刷新周期为1h，提示用户网络状况不佳，请在网络条件好的情况下进行监测。

上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于，包括：

在数控机床运行过程中，获取机床状态信息数据，然后将机床状态信息数据转换为字符串数据类型并存入到一个字符串数组中；采用socket通信，以机床服务器端建立多个套接字，每个套接字对应一个端口，每个端口对应的套接字负责发送一个数据信息字符串；

Android终端通过socket建立客户端，接收从数控机床发出的机床状态信息数据 ，每个套接字对应需要获取信息的机床的IP地址和端口号，获取完信息后，机床状态信息在Android终端上显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于：机床状态信息数据的获取周期以及机床服务器端数据的发送周可根据网络情况进行自动调整。

3.根据权利要求1所述的一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于：所述机床状态信息数据包括X、Z、C三轴的工件指令位置、机床指令位置、机床实际位置、实际速度、电机转速和机床进给速度F以及机床主轴速度S 。

4.根据权利要求3所述的一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于：Android终端可以通过局域网或者互联网监控机床状态信息数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于：根据局域网和互联网监控的网速差别，采用Android定时器刷新周期智能调节算法，根据网速快慢的不同，自动调整Android终端监测界面信息的刷新频率 。

6.根据权利要求2所述的一种基于Android的数控机床加工状态实时监测方法，其特征在于：机床状态信息数据的获取周期为10ms。