CN110879573B - 加工时间预测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加工时间预测装置，其针对每个程序块计算在由NC指令指定的工具路径上进行移动所需要的时间。加工时间预测装置将上述NC指令分割为程序块，将上述工具路径分割为段，针对每个上述段计算段移动时间，保存上述程序块与上述段之间的对应关系。加工时间预测装置还针对每个上述程序块累计上述段来计算程序块移动时间，在上述NC指令的编辑画面中将上述程序块与上述程序块移动时间对应起来进行显示。

Description

加工时间预测装置
技术领域
本发明涉及一种加工时间预测装置，特别涉及一种能够容易地视觉确认每个程序块的加工时间的预测结果的加工时间预测装置。
背景技术
在生成以及修正数值控制(NC)程序时，有时想要确认该NC程序的加工时间。特别是要求确认NC程序内的哪个部分花费多少时间的明细。
目前，作为确认NC程序的加工时间的方法之一，有时使包含机床的工业用机器(以下简单称为机器)实际运转来运行NC程序的方法。作为其他的方法，具有使用预测NC程序的加工时间的软件的方法。
作为后者的方法的一例，具有下述专利文献记载的方法。美国专利第8843230号中公开了一种根据各个条件来计算工具的移动速度，并根据工具的移动速度来预测加工时间的装置。美国专利第9836044号中公开了以下装置，将NC程序分割为多个区间(程序块的群)，仅在进行了程序文本的修正的区间再预测加工时间，由此能够缩短修正过程所需要的时间。美国专利申请公开第2017/0227952号公开了一种以必要的程序块为单位预测加工时间的装置。美国专利申请公开第2017/0242408号公开一种以段为单位预测加工时间的装置。
一般操作员重复进行“NC程序的生成或修正”和“确认该程序的加工时间”这2个作业，使NC程序最优化。具体地说，操作员重复进行以下的作业：视觉确认生成或修正后的程序文本的哪个部分需要多少处理时间，根据需要进行再修正。因此，如果操作员能够容易地视觉识别程序文本与处理时间之间的对应关系，则能够使操作员进行的作业高效化。
但是，在上述专利文献记载的方法中，即使能够比较NC程序修正前后的总加工时间，也难以视觉确认哪个部分要花费多少时间。因此，例如在NC程序内搜索花费较多处理时间的部分的作业负担增加。
另外，在上述专利文献记载的方法中，操作员分别通过不同的画面进行加工时间的确认和NC程序的编辑。因此，操作员进行的操作流程被中断，操作性下降。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种操作员能够容易地视觉识别每个程序块的加工时间的预测结果的加工时间预测装置。
本发明的加工时间预测装置针对每个程序块计算在通过NC指令指定的工具路径上进行移动所需要的时间，其具备：NC指令解读部，其将上述NC指令分割为程序块；段数据生成部，其将上述工具路径分割为段；段移动时间计算部，其针对每个上述段来计算段移动时间；存储部，其保存上述程序块与上述段之间的对应关系；以及程序块移动时间计算部，其针对每个上述程序块累计上述段来计算程序块移动时间，在上述NC指令的编辑画面中将上述程序块与上述程序块移动时间对应起来进行显示。
在本发明一个实施方式的加工时间预测装置中，上述程序块移动时间计算部在上述NC指令的编辑画面中在上述程序块的程序文本的行首显示上述程序块移动时间。
在本发明一个实施方式的加工时间预测装置中，上述程序块移动时间计算部在上述NC指令的编辑画面中，通过与上述程序块移动时间对应的显示颜色来显示与上述程序块对应的位置的滚动条的背景颜色。
在本发明一个实施方式的加工时间预测装置中，上述程序块移动时间计算部显示将上述程序块与上述程序块移动时间对应起来的列表，在从上述列表选择了上述程序块中的某一个时，迁移到选择出的上述程序块的编辑画面。
通过本发明能够提供一种操作员能够容易视觉识别每个程序块的加工时间的预测结果的加工时间预测装置。
附图说明
通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的和特征变得明确。这些附图中：
图1表示本发明的实施方式的加工时间预测装置的硬件结构例。
图2表示本发明的实施方式的加工时间预测装置的功能结构例。
图3表示图2所示的程序块移动时间存储部的存储内容的一例。
图4表示本发明的实施方式的加工时间预测装置的程序块移动时间的显示例。
具体实施方式
本实施方式的加工时间预测装置1通过与美国专利第8843230号记载的加工时间预测装置相同的结构来预测加工时间。即，加工时间预测装置1将工具路径分割为被称为段的微小的片段，并求出从段的起点到终点表示切线方向的速度变化的速度曲线。并且，作为工具按照求出的速度曲线进行运动，加工时间预测装置1计算工具在段上进行移动所需要的时间。通过每个段的移动时间的总和来赋予工具在整个工具路径上移动所需要的时间。加工时间预测装置1采取根据相邻的段之间的速度差、加速度的差、加加速度的差、工具路径的曲率以及速度计算所使用的段数据的数量而决定的针对速度的限制，来决定速度曲线，由此提高计算出的加工时间的精度。加工时间预测装置1能够不将工具的动作分解为各轴的动作而作为对切线方向的速度进行处理的一元问题来处理，所以能够缩短处理时间。并且，加工时间预测装置1能够改变段的分割间隔，由此能够调整移动时间的预测值和预测值的精度。
并且，加工时间预测装置1新提供预测每个程序块的加工时间的装置或同种的单元以及以操作员能够容易地视觉识别每个程序块的预测加工时间的方式进行显示的装置或同种的单元。
图1是表示本实施方式的加工时间预测装置1的主要部件的概略硬件结构图。加工时间预测装置1例如是进行机器的控制的数值控制装置。或者，加工时间预测装置1可以是为了进行NC程序的生成、修正或加工时间预测而使用的PC(个人计算机)等信息处理装置。
加工时间预测装置1具有中央运算处理装置(CPU)101、只读存储器即ROM102、随机存取存储器即RAM103、非易失性存储器104、总线105、接口106。接口106与输入输出装置107连接。
CPU101是整体控制加工时间预测装置1的处理器。CPU101经由总线105读出存储在ROM12中的系统程序，按照系统程序来控制整个加工时间预测装置1。
ROM102预先存储了系统程序。
在RAM103中暂时存储临时的计算数据、显示数据、操作员经由输入输出装置107输入的数据和程序等。
非易失性存储器14例如通过未图示的电池进行支援，即使加工时间预测装置1的电源被切断也保持存储状态。非易失性存储器104存储从输入输出装置107输入的数据和程序等。存储在非易失性存储器104中的程序和数据在执行时以及使用时可以在RAM103中展开。
输入输出装置107是具备显示装置和输入装置，用于输入输出数据的装置，典型地包括手动数据输入(MDI)装置、操作盘、触摸面板、显示器、键盘、鼠标等。输入输出装置107将经由接口106从CPU101接受的信息显示在显示装置。输入输出装置107将从输入装置输入的指令、数据等经由接口106传递给CPU101。
图2是表示加工时间预测装置1的概略功能结构的框图。加工时间预测装置1包含NC指令解读部10、速度限制处理部20、段数据生成部30、中间存储器(缓冲器)40、段移动时间计算部50、总移动时间计算部60。并且，加工时间预测装置1具有用于存储识别符(ID)的ID存储部70、程序块移动时间计算部80、程序块移动时间存储部90。其中，关于ID存储部70，更具体地说是程序块ID-段ID存储部70。
NC指令解读部10将NC指令(加工程序)2作为输入来接受，解读其内容将其分割为NC指令(加工程序)2中记述的每个程序块的指令数据来生成程序块数据。所输入的NC指令2与输入给CNC(数值控制装置)的内容相同，可以是任何的形式，例如文本文件或在CNC程序存储器中存储的二进制数据等。
由NC指令解读部10生成的程序块数据表示构成原本的NC指令(加工程序)2的各程序块的指令内容。在程序块数据中包含程序块的始点和终点的位置信息、从始点到终点的路径的种类(直线、圆弧等)和决定路径的信息(圆弧时的中心位置等)、在程序块上移动时的工具的速度信息。
速度限制处理部20包含全局速度限制处理部21、局部速度限制处理部22以及数据量依存速度限制处理部23。
全局速度限制处理部21将在NC指令(加工程序)2中指令的指令速度Vc与根据工具路径的曲率预先决定的速度Via进行比较，将小的一方的值设为上限速度Vlim。指令速度Vc的数据和工具路径的曲率数据基于由NC指令解读部10生成的程序块数据。将根据工具路径的曲率预先决定的速度Via的数据存储在未图示的存储器中。当计算施加了速度倍率(Speed override)的状态下的工具的移动时间时，使用对指令速度Vc乘以倍率的比率而得到的速度来代替指令速度Vc。在后面描述使用段数据的局部速度限制处理部22和数据量依存速度限制处理部23。
段数据生成部30接受由NC指令解读部10生成的程序块数据，将各程序块的从始点到终点的工具路径分割为段。关于该分割方法，对指令速度Vc乘以预定系数k或根据工具路径的曲率而决定的系数来决定分割速度Vd，将分割速度Vd乘以预定时间τ而得到的距离Vd·τ作为分割间隔，从程序块始点开始依次切出段。这样生成的各个段是工具路径的微小片段。如果将段的长度设为L，则能够用L＝Vd·τ来表示。将预定时间τ设为插值周期或比其长的时间。
将切出的微小片段作为段数据积蓄(存储)在中间存储器(缓冲器)40中。在中间存储器40中积蓄(存储)的段数据包含段的长度L、段的方向(从始点向终点的向量)、上述上限速度和通过局部速度限制处理部22求出的角速度Vr。
局部速度限制处理部22对于通过段数据生成部30生成的段，求出相邻的段之间的速度差、加速度差以及加加速度分别收敛在预先设定的容许值以下的速度中的最大速度。将求出的最大速度设为相邻段的连接点的角速度Vr。另外，可以在局部速度限制处理部22中考虑工具路径的曲率，从而代替在全局速度限制处理部21中考虑工具路径的曲率。将这样设定了值的段数据积蓄(存储)在中间存储器(缓冲器)40中。
数据量依存速度限制处理部23是采取根据段数据的数量而决定的针对工具移动速度的限制，来提高计算出的加工时间的精度的装置或其他单元。这是为了在加工时间的预测装置中再现以下情况而具备的处理部：根据通过预读处理而读入的数据数量来决定针对速度的限制。
数据量依存速度限制处理部23使在中间存储器(缓冲器)40中积蓄的末尾的段(最后生成的段)的终点成为预定速度Ua，朝向中间存储器(缓冲器)40的开头的段形成被称为减速曲线的表示速度变化的速度曲线U(t)。工具无法以速度曲线U(t)以上的速度进行移动，所以将该U(t)称为容许速度。通常，将预定的速度Ua设为0，但也可以是有限的值。
段移动时间计算部50从中间存储器(缓冲器)40的开头取出一个段数据，计算在该段的移动所需要的时间。在将段的长度设为L，将段的始点的时刻设为0，将时刻t的工具的移动速度即速度曲线设为V(t)时，在任意一个段的移动所需要的时间T满足以下公式。在以下公式中，速度曲线V(t)表示沿着工具路径测量到的距离s(t)的时间微分。
总移动时间计算部60将对各区间的移动时间进行累计后的值设为总移动时间。
另外，在本实施方式中，NC指令解读部10将可唯一地识别程序块的程序块识别符(ID)存储在程序块ID-段ID存储部70中。另外，段数据生成部30将可唯一地识别段的段识别符(ID)与该段的分割源的程序块ID对应起来存储在程序块ID-段ID存储部70中。另外，段移动时间计算部50将计算出的段移动时间与段ID一起输出给程序块移动时间计算部80。
程序块移动时间计算部80依次取得段移动时间计算部50输出的段移动时间以及段ID。程序块移动时间计算部80参照程序块ID-段ID存储部70来确定与段ID对应的程序块ID，并以程序块ID为单位累计段移动时间。将该累计值称为程序块移动时间。程序块移动时间计算部80将程序块移动时间与程序块ID对应起来存储在程序块移动时间存储部90中。另外，程序块移动时间计算部80将NC指令2中包含的总程序块数N以及程序块移动时间的最大值分别存储在程序块移动时间存储部90中。另外，程序块移动时间的最大值是指由程序块移动时间计算部80计算出的N个程序块移动时间中的最大的程序块移动时间。
图3表示程序块移动时间存储部90的存储内容120的一例。程序块移动时间存储部90包含程序块ID与程序块移动时间之间的对应表。该表以NC指令2中包含的全部程序块ID作为关键字，存储了与各程序块ID对应的程序块移动时间。并且，程序块移动时间存储部90存储了总程序块数以及程序块移动时间的最大值。
如图4所示，程序块移动时间计算部80在NC程序的编辑画面中显示用于计算编辑中的NC程序的加工时间的按钮(加工时间预测按钮132)。或者，程序块移动时间计算部80也可以对软按键分配用于计算编辑中的NC程序的加工时间的功能。程序块移动时间计算部80当检测出选择了该按钮或软按键时，通过上述一系列的处理来计算总移动时间以及每个程序块的程序块移动时间。程序块移动时间计算部80将计算出的总移动时间134显示在NC程序的编辑画面的任意位置。另外，程序块移动时间计算部80在程序块移动时间存储部90中存储每个程序块的程序块移动时间。
当在程序块移动时间存储部90中存储了每个程序块的程序块移动时间时，程序块移动时间计算部80在NC程序的编辑画面中显示程序块移动时间136。例如，如图4所示，程序块移动时间计算部80能够在与各程序块ID相应的程序块的开头等中通过数值显示该程序块的程序块移动时间。另外，数值的显示位置是一例，只要是能够明确地视觉识别程序块与程序块移动时间之间的对应关系的方式，显示在哪个位置都没有关系。
如图4所示，程序块移动时间计算部80可以使与各程序块ID相应的程序块所对应的位置的滚动条138的背景颜色发生变化，由此来表现该程序块的程序块移动时间。例如通过以下的步骤，能够通过10个阶段的背景颜色来表现各程序块的程序块移动时间136的长短。
(1)程序块移动时间计算部80通过将整个滚动条的高度除以总程序块数N，来求出与程序块对应的像素行的坐标。
(2)程序块移动时间计算部80将程序块移动时间的最大值YYYYY除以10(显示阶段数)，将加工时间分为10个范围。
(3)程序块移动时间计算部80针对每个程序块求出程序块移动时间包含在哪个范围内。对各范围分配显示颜色，决定该程序块相当于哪个显示颜色。
(4)程序块移动时间计算部80通过求出的显示颜色来描绘与该程序块对应的像素行。
另外，区分颜色地显示滚动条138的方法是一例，本发明不限于此。程序块移动时间计算部80例如能够通过以下的方法来显示NC程序内的哪个部分花费多少时间。
(a)程序块移动时间计算部80不区分颜色地显示滚动条138，而是区分颜色地显示程序块行首的程序块移动时间(数值)、程序块本身(程序文本)或者它们的背景颜色。
(b)程序块移动时间计算部80不区分颜色，而是区分亮度地显示滚动条138。
(c)程序块移动时间计算部80显示按照程序块移动时间从大到小的顺序将程序块进行了排序的一览。在一览中，例如作为列表项目可以显示程序块ID，也可以作为列表项目而显示程序文本的一部分。当选择了列表项目时，显示迁移到该程序块的NC程序编辑画面。
(d)当预测加工时间为阈值以下时，程序块移动时间计算部80对于该程序块不显示程序块移动时间(数值)或表示程序块移动时间的背景颜色。或者，程序块移动时间计算部80在上述(c)的一览中不显示该程序块。
根据本实施方式，加工时间预测装置1针对每个程序块计算预测加工时间(程序块移动时间)，并能够将程序块移动时间136显示在NC程序的编辑画面中。由此，操作者(作业人员)能够直觉地识别NC程序的哪个部分花费多少时间，所以能够提高可视性。
另外，根据本实施方式，加工时间预测装置1将程序块与程序块移动时间直接对应起来，通过NC程序行首的数值、滚动条等的显示颜色、列表等来显示程序块移动时间136。因此，操作者能够立刻发现NC程序中花费处理时间多的部位，并快速地移动到该部位来进行编辑。由此，能够对搜索花费处理时间的部位来进行修正的作业的劳力和时间进行抑制，能够减轻操作者(作业人员)的负担。
另外，根据本实施方式，能够通过一个画面进行“NC程序的生成或修正”以及“确认该NC程序的加工时间”。由此，操作者的操作流程不会被中断，操作性提高。

Claims (3)

1.一种加工时间预测装置，其针对每个程序块计算在通过NC指令指定的工具路径上进行移动所需要的时间，其特征在于，
上述加工时间预测装置具备：
NC指令解读部，其将上述NC指令分割为程序块；
段数据生成部，其将上述工具路径分割为段；
段移动时间计算部，其针对每个上述段来计算段移动时间；
存储部，其保存上述程序块与上述段之间的对应关系；以及
程序块移动时间计算部，其针对每个上述程序块累计上述段来计算程序块移动时间，在上述NC指令的编辑画面中将上述程序块与上述程序块移动时间对应起来进行显示，
上述程序块移动时间计算部在上述NC指令的编辑画面中，通过与上述程序块移动时间对应的显示颜色来显示与上述程序块对应的位置的滚动条的背景颜色。
2.根据权利要求1所述的加工时间预测装置，其特征在于，
上述程序块移动时间计算部在上述NC指令的编辑画面中在上述程序块的程序文本的行首显示上述程序块移动时间。
3.根据权利要求1或2所述的加工时间预测装置，其特征在于，
上述程序块移动时间计算部显示将上述程序块与上述程序块移动时间对应起来的列表，在从上述列表选择了上述程序块中的某一个时，迁移到选择出的上述程序块的编辑画面。
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