CN109581966A - 一种数控机床边元计算防撞击控制系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控机床边元计算防撞击控制系统及控制方法，该系统包括：防撞击系统、通讯模块和机床控制系统，所述防撞击系统包括：加速度传感器、速度传感器和力传感器、数据处理单元以及控制单元，所述控制单元用于以第一时间间隔定时获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，该数据处理单元用于以第二时间间隔定时从该控制单元获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统发送一表征发生撞击事件的消息包。本发明的数控机床防撞击控制系统，通过MEMS传感器检测机床机台运动状态，在撞击瞬间将数据信号以毫秒反馈至机床控制系统，使机台停机，以减少对机台主轴、丝杠线轨等零部件的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，具体是一种数控机床边元计算防撞击控制系统和控制方法。
背景技术
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
很多机床中都设有沿某一方向的直线移动运动机构，未加装防撞机构可能会出现运动机构跑出设计的行程范围，使床身运动机构与其他零部件发生碰撞破坏，进而威胁到机床操作人员的人身安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控机床边元计算防撞击控制系统和控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种数控机床边元计算防撞击控制系统，包括：防撞击系统、通讯模块和机床控制系统，所述防撞击系统包括：加速度传感器、速度传感器和力传感器、数据处理单元以及控制单元，所述加速度传感器、速度传感器和力传感器均安装在数控机床机台上，加速度传感器、速度传感器和力传感器均与控制单元连接，控制单元与数据处理单元连接，加速度传感器、速度传感器和力传感器分别用于实时检测机台加速度值、速度值和受力值，所述控制单元用于以第一时间间隔定时从加速度传感器、速度传感器和力传感器获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，该数据处理单元用于以第二时间间隔定时从该控制单元获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统。
作为本发明进一步的方案：所述控制单元与通讯模块连接，所述通讯模块与机床控制系统连接。
作为本发明进一步的方案：所述通讯模块与机床控制系统连接方式为光纤连接、无线连接或开关量连接。
作为本发明进一步的方案：所述防撞击系统还包括报警模块，所述报警模块与控制单元连接。
作为本发明进一步的方案：所述数据处理单元还用于在收到以第二时间间隔获取加速度值、速度值和受力值的信号后调用报警模块进行报警。
一种数控机床边元计算防撞击控制方法：包括以下步骤：
1）、机床控制系统通过运动控制卡启动电机驱动器，并由电机驱动器控制电机带动机台运动；
2）、由运动控制卡控制加速度传感器、速度传感器和力传感器开启；
3）、控制单元以第一时间间隔定时从加速度传感器、速度传感器和力传感器获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号；
4）、数据处理单元用于以第二时间间隔定时从该控制单元获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统；
5）、机床控制系统控制机台电机停机。
作为本发明进一步的方案：步骤3中所述第一时间间隔设定为2ms-10ms。
作为本发明进一步的方案：步骤4中所述第二时间间隔设定为10ms-20ms。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的数控机床防撞击控制系统，通过加速度、速度、力等MEMS传感器检测机床机台运动状态，在撞击瞬间将数据信号以毫秒反馈至机床控制系统，使机台停机，以减少对机台主轴、丝杠线轨等零部件的损伤。
附图说明
图1为一种数控机床边元计算防撞击控制系统的结构原理框图。
图2为一种数控机床边元计算防撞击控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种数控机床边元计算防撞击控制系统，包括：防撞击系统100、通讯模块200和机床控制系统300，所述防撞击系统100包括：加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103、数据处理单元104、控制单元105以及报警模块106，所述加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103均安装在数控机床机台上，加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103均与控制单元105连接，控制单元105与数据处理单元104连接，加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103分别用于实时检测机台加速度值、速度值和受力值，所述控制单元105用于以第一时间间隔定时从加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，该数据处理单元104用于以一第二时间间隔定时从该控制单元105获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统300发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统300，该数据处理单元104还用于在收到该信号后调用该报警模块106进行报警。
控制单元105与通讯模块200连接，所述通讯模块200与机床控制系统300连接，连接方式可为光纤 连接、无线连接或开关量连接等。
如图2，一种数控机床边元计算防撞击控制方法，包括以下步骤：
1）、机床控制系统300通过运动控制卡启动电机驱动器，并由电机驱动器控制电机带动机台运动；
2）、由运动控制卡控制加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103开启；
3）、控制单元105以第一时间间隔定时从加速度传感器101、速度传感器102和力传感器103获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，所述第一时间间隔设定为2ms-10ms；
4）、数据处理单元104用于以第二时间间隔定时从该控制单元105获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统300发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统300，所述第二时间间隔设定为10ms-20ms；
5）、机床控制系统300控制机台电机停机，减少机台撞击力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种数控机床边元计算防撞击控制系统，包括：防撞击系统（100）、通讯模块（200）和机床控制系统（300），其特征在于：所述防撞击系统（100）包括：加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）、数据处理单元（104）以及控制单元（105），所述加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）均安装在数控机床机台上，加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）均与控制单元（105）连接，控制单元（105）与数据处理单元（104）连接，加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）分别用于实时检测机台加速度值、速度值和受力值，所述控制单元（105）用于以第一时间间隔定时从加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到一阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号，该数据处理单元（104）用于以一第二时间间隔定时从该控制单元（105）获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统（300）发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统（300）。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床边元计算防撞击控制系统，其特征在于：所述控制单元（105）与通讯模块（200）连接，所述通讯模块（200）与机床控制系统（300）连接。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床边元计算防撞击控制系统，其特征在于：所述通讯模块（200）与机床控制系统（300）连接方式为光纤连接、无线连接或开关量连接。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床边元计算防撞击控制系统，其特征在于：所述防撞击系统（100）还包括报警模块（106），所述报警模块（106）与控制单元（105）连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种数控机床边元计算防撞击控制系统，其特征在于：所述数据处理单元（104）还用于在收到以第二时间间隔获取加速度值、速度值和受力值的信号后调用报警模块（106）进行报警。
6.一种数控机床边元计算防撞击控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、机床控制系统（300）通过运动控制卡启动电机驱动器，并由电机驱动器控制电机带动机台运动；
2）、由运动控制卡控制加速度传感器（100）、速度传感器（102）和力传感器（103）开启；
3）、控制单元（105）以第一时间间隔定时从加速度传感器（101）、速度传感器（102）和力传感器（103）获取加速度值、速度值和受力值并计算前后两组加速度值、速度值和受力值在任一方向上的变化值，并在任一方向的该变化值达到阈值时向该数据处理模块发送一表征发生撞击事件的信号；
4）、数据处理单元（104）用于以第二时间间隔定时从该控制单元（105）获取加速度值、速度值和受力值并在收到该信号后机床控制系统（300）发送一表征发生撞击事件的消息包、并将接收到该信号的时刻的前后一间隔时间内获取到的加速度值、速度值和受力值发送给机床控制系统（300）；
5）、机床控制系统（300）控制机台电机停机。
7.根据权利要求6所述的一种数控机床边元计算防撞击控制方法，其特征在于：步骤3中所述第一时间间隔设定为2ms-10ms。
8.根据权利要求6所述的一种数控机床边元计算防撞击控制方法，其特征在于：步骤4中所述第二时间间隔设定为10ms-20ms。
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