CN112835330A - 程序重新开始辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种程序重新开始辅助装置，取得在加工中检测的物理量的时间序列数据，根据取得的该数据来检测加工的加工状态发生变化的变化点，将该加工状态的变化点记录为能重新开始点。并且，从记录的该能重新开始点中选择重新开始实施点。结果，能够容易地选择适当的能重新开始点。

Description

程序重新开始辅助装置
技术领域
本发明涉及程序重新开始辅助装置，尤其涉及将加工状态的变化点作为能重新开始点进行存储的程序重新开始辅助装置。
背景技术
控制机床的数值控制装置根据加工程序来执行数值控制处理，根据该处理结果控制该机床，按照指令加工工件。
在使用数值控制装置来加工工件时，有时例如由于工具的破损等异常而中断加工。在这样的情况下，操作员在更换破损的工具之后，如图4所例示那样，从加工的中断点的程序块(报警产生位置等加工中断了的程序块、检测出异常的异常点)、能够重新开始其跟前的加工的程序块(紧前的G0指令、辅助功能、调用等程序块)执行加工程序而重新开始加工。以往，数值控制装置将中断点、能够重新开始加工的程序块作为能重新开始点进行存储，操作员从存储的能重新开始点中选择适当的能重新开始点作为重新开始实施点，实施程序重新开始。若使用这样的技术，则能够检测到异常点后立即停止加工，防止成为大的问题(预防维护)。另一方面，在误检测到异常点的情况下，白白地发生停止而周期时间延长。例如，在粗加工中检测到异常点并使其停止。但是，例如在粗加工的情况下，有时即使由于振动等原因而产生一些加工误差也没有问题，因此有时不过度严格地进行异常的检测，而是严格地选择检查对象(温度、振动等)来宽松地判定异常检测的阈值。另外，作为用于重新开始加工的现有技术，例如参照日本特开平07-152416号公报等。
在因工具的破损等而报警停止时，有时在更靠前的阶段成为加工不良。例如，如图5所示，在破损轻微而可以继续一段时间加工的情况下，有时在工具破损的时刻不将其检测为异常，在进行一段时间加工之后，状态变得更加严重的时刻检测工具的破损而进行报警停止。在这样的情况下，想要重新开始加工的点不是中断点，而是开始成为加工不良的预定的位置。即，作为操作员，存在想要将加工的状态中出现了变化的点设为重新开始加工的点的要求。但是，在使用了一般的加工的重新开始功能的情况下，将中断点(异常点)、G0、辅助功能、调用的程序块等特定的开始点作为能重新开始点来存储。因此，存在现状的能重新开始点未必与想要重新开始的点一致的课题。也可以考虑通过严格地设定异常点的检测条件来检测加工的状态中出现了变化的点的方案，但在该情况下，即使在出现了本来不需要停止那样的变化的情况下，加工也有可能中断，在周期时间方面有可能陷入不优选的结果。
为了从加工的中断点以外重新开始加工，需要如上述那样将能够重新开始中断点的近前的加工的程序块作为能重新开始点而存储在存储器上。但是，在该方法中，并不判别更适于重新开始加工的点，而是以能够存储想要重新开始的点的附近的方式存储大量的能重新开始点。因此，还存在作为软件的存储容量变大的问题。
而且，在通过存储大量的能重新开始点而能够从想要重新开始的点的附近重新开始的情况下，操作员需要判断在大量的能重新开始点中，哪个能重新开始点是想要重新开始的点的附近点。这样的判断，如果是熟练的操作员就能够没有问题地进行。但是，在并非如此的情况下，判断从哪个能重新开始点重新开始较好要花费时间，根据操作员的不同而在作业时间上产生差异。
发明内容
因此，期望能够容易地选择适当的能重新开始点的技术。
本发明通过设置检测加工状态的变化并将该状态变化点作为能重新开始点进行提示的功能，来解决上述课题。
本发明的程序重新开始辅助装置进行选择重新开始实施点的辅助，该重新开始实施点表示对根据加工程序来加工工件的工业机械进行控制的控制装置中的该加工中断后重新开始该加工的所述加工程序内的位置，所述程序重新开始辅助装置具备：数据取得部，其取得在所述加工的持续中检测的物理量的时间序列数据；加工状态变化点检测部，其根据所述数据取得部取得的数据来检测所述加工的加工状态发生变化的变化点；能重新开始点记录部，其将所述加工状态变化点检测部检测出的加工状态的所述变化点记录为能重新开始点；以及重新开始实施点选择部，其从所述能重新开始点记录部记录的能重新开始点中选择重新开始实施点。
所述加工状态的变化点也可以是从所述工业机械检测出的电动机的转矩数据、振动数据、声音数据的频率分布的变化点。
所述加工状态的变化点也可以是从所述工业机械检测出的电动机的温度数据的变化率的变化点。
所述加工状态的变化点也可以是从所述工业机械检测出的电动机的转矩数据的变化点。
能够从切屑量、加工中的切屑形状的图像检测所述加工状态的变化点。
所述加工状态的变化点也可以是激光加工中的激光输出的变化点。
所述程序重新开始辅助装置还可以具备：重新开始实施点解析部，其根据在过去加工被中断并重新开始时取得的时间序列数据，计算所述加工状态变化点检测部用于检测所述变化点的评价值。
本发明的程序重新开始辅助装置通过具备上述的结构，能够仅将基于加工状态的变化的、更适当的能重新开始点提示给操作员。另外，由于仅存储被指定为重新开始的位置的可能性高的能重新开始点，因此能够削减作为软件的存储容量。进而，在因报警等而停止的情况下，仅将与其原因有关联的可能性高的点作为能重新开始点，因此操作员不依赖于经验法则而容易选择适当的重新开始实施点。
附图说明
图1是一个实施方式的程序重新开始辅助装置的概要硬件结构图。
图2是基于第一实施方式的程序重新开始辅助装置的概要功能框图。
图3是基于第二实施方式的程序重新开始辅助装置的概要功能框图。
图4是对基于现有技术的加工的能重新开始点进行说明的图。
图5是对基于现有技术的加工的能重新开始点的问题进行说明的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式的程序重新开始辅助装置的主要部分的概要硬件结构图。
本发明的程序重新开始辅助装置1例如能够作为控制工业机械的控制装置来安装。另外，本发明的程序重新开始辅助装置1能够安装在与控制工业机械的控制装置并列设置的个人计算机、经由有线/无线网络与控制装置连接的个人计算机、单元计算机、雾计算机、云服务器上。在本实施方式中，示出将程序重新开始辅助装置1安装在经由网络与控制工业机械的控制装置连接的个人计算机上的例子。
本实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11是整体地控制程序重新开始辅助装置1的处理器。CPU11经由总线22读出存储在ROM12中的系统程序，按照该系统程序来控制程序重新开始辅助装置1整体。在RAM13中临时存储临时的计算数据、显示数据、以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器14例如由利用未图示的电池进行备份的存储器、SSD(SolidState Drive：固态硬盘)等构成，即使程序重新开始辅助装置1的电源断开也保持存储状态。在非易失性存储器14中存储经由接口15从外部设备72读入的数据、经由输入装置71输入的数据、经由接口20从控制装置3取得的数据等。非易失性存储器14中存储的数据也可以在执行时或利用时在RAM13中展开。另外，在ROM12中预先写入有公知的解析程序等各种系统程序。
接口15是用于将程序重新开始辅助装置1的CPU11与USB装置等外部设备72连接的接口。能够从外部设备72侧读入例如由其他工业机械等取得的数据等。另外，在程序重新开始辅助装置1内处理后的数据等能够经由外部设备72存储于外部存储单元。
接口20是用于将程序重新开始辅助装置1的CPU11与有线或无线的网络5连接的接口。网络5与控制装置3、雾计算机、云服务器等连接，在与程序重新开始辅助装置1之间相互进行数据的交换。
在显示装置70中，经由接口17输出并显示读入到存储器上的各数据、作为执行程序等的结果而得到的数据等。另外，由键盘、指点设备等构成的输入装置71经由接口18将基于作业者的操作的指令、数据等传递给CPU11。
图2将本发明的第1实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的功能作为概略的框图而示出。
通过图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行系统程序并控制程序重新开始辅助装置1的各部的动作，来实现本实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的各功能。
本实施方式的程序重新开始辅助装置1具备：数据取得部100、加工状态变化点检测部110、能重新开始点记录部120、重新开始实施点选择部130以及重新开始实施点指令部140。另外，在程序重新开始辅助装置1的RAM13或非易失性存储器14中，预先准备有作为用于存储从控制装置3等取得的数据的区域的取得数据存储部200、作为存储能重新开始点的区域的能重新开始点存储部210。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理、和基于接口20的输入控制处理，由此实现数据取得部100。数据取得部100取得工业机械4动作时检测出的时间序列数据、表示预定的时刻的信号的变化的数据等。表示该预定的时刻的信号的变化的数据通过在时间轴上表示信号的变化而能够作为时间序列数据来处理。数据取得部100取得工业机械4的电动机的位置数据、速度数据、加速度数据、转矩数据、温度数据、工业机械4中的加工程序的各程序块的执行所涉及的信息(程序块的种类、程序块的开始点以及结束点等)、安装于工业机械4的传感器6检测出的振动数据、声音数据、图像数据、控制工业机械4的控制装置3所存储的各种数据等。
传感器6也可以使用安装于工业机械4以外的部件。例如，也可以使用安装在利用工业机械4进行加工的操作员的心音图仪、血压计、体温计等、设置在设置有工业机械4的位置附近的振动传感器、光学传感器、摄像传感器等。传感器6只要是能够直接或间接地检测加工的变化的传感器，可以使用任意的传感器。数据取得部100也可以经由网络5从控制装置3直接取得与工业机械4相关的数据。数据取得部100所取得的数据被存储在取得数据存储部200中。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此实现加工状态变化点检测部110。加工状态变化点检测部110对数据取得部100所取得的与工业机械4的加工状态相关的时间序列数据进行解析，检测在工件的加工的持续过程中加工状态发生了变化的点。加工状态变化点检测部110例如将程序块的种类为切削进给指令且工业机械4的电动机的转矩为预先决定的预定的阈值以上的状态下持续的区间，识别为工件的加工持续中的区间。而且，加工状态变化点检测部110例如也可以对在工件的加工中的预定的加工区间检测出的转矩数据、振动数据、声音数据进行频率分析，将在频率成分中出现预定的差(例如，各频率成分的振幅差的平方和为预定的阈值以上等)的时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。
加工状态变化点检测部110例如也可以将在工件的加工中的预定的加工区间检测出的电动机温度的变化率变化为预先决定的预定阈值以上的时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。加工状态变化点检测部110例如也可以基于在工件的加工中的预定的加工区间检测出的图像数据，将切屑的量、形状、颜色变化为预先决定的预定阈值以上的时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。加工状态变化点检测部110例如也可以将在工件的激光加工中的预定的加工区间检测出的激光输出变化为预先决定的预定阈值以上的时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。如果更简单地构成，则也可以设定与工业机械4发出报警时使用的冲击值(转矩的变化值)的阈值相比足够小的阈值(例如，工业机械4发出报警时使用的阈值的一半的阈值)，加工状态变化点检测部110将在工件的加工中检测到比该小的阈值大的冲击值的时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。
并且，加工状态变化点检测部110例如也可以通过检测利用工业机械4进行加工的操作员的生物体信息的变化，来间接地检测加工状态发生了变化的点。操作员在察觉到加工状态出现变化时，有时心音或血压、体温、出汗状态等出现微妙的变化。加工状态变化点检测部110可以根据这样的操作员的生物体信息的变化来判断过去状态出现了变化的点。
另外，加工状态变化点检测部110也可以通过组合上述的各方法，作为加工状态发生了变化的点进行检测。例如，加工状态变化点检测部110也可以在工件的加工中检测到比上述小的阈值大的冲击值的时刻的前后，在转矩数据、振动数据、声音数据的频率成分出现显著差的情况下，将该时刻作为加工状态发生了变化的点进行检测。这样，加工状态变化点检测部110不仅提取加工的中断点，还提取在此之前加工的状态发生了变化的点。加工状态变化点检测部110检测的加工状态的变化点，虽然不是工业机械4发出报警的程度，但包含在其前后确认到加工的状态存在显著差异的点。另外，关于在取得数据存储部200中存储的取得数据，也可以保留加工状态变化点检测部110解析加工状态的变化点所需的时间宽度而删除。由此，能够防止取得数据存储部200独占大量的存储器区域。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此实现能重新开始点记录部120。能重新开始点记录部120将加工状态变化点检测部110检测出的加工状态发生变化的点作为能重新开始点追加记录到能重新开始点存储部210中。能重新开始点记录部120也可以将包含加工状态发生了变化的点的加工程序的程序块以及从开始该程序块到加工状态发生变化的点为止的时间的组作为能重新开始点，记录到能重新开始点存储部210中。能重新开始点存储部210可以存储多个能重新开始点。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理和使用接口17、18的输入输出处理，由此实现重新开始实施点选择部130。重新开始实施点选择部130在显示装置70上显示存储在能重新开始点存储部210中的能重新开始点。而且，通过输入装置71的操作，从所显示的能重新开始点之中选择作为重新开始加工的点的重新开始实施点。所选择的重新开始实施点被输出到重新开始实施点指令部140。
重新开始实施点选择部130也可以在将加工程序显示于显示装置70时，与该加工程序的程序块关联起来显示能重新开始点。另外，重新开始实施点选择部130也可以进行基于加工程序的加工模拟，在显示了作为其结果的加工路径、工件形状后，与该加工路径、工件形状的显示关联起来显示能重新开始点。重新开始实施点选择部130可以使操作员操作键盘或指点设备从显示在显示装置70上的能重新开始点中选择重新开始实施点。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理和基于接口20的输入控制处理，由此实现重新开始实施点指令部140。重新开始实施点指令部140对控制工业机械4的控制装置3输出指令，以使从由重新开始实施点选择部130选择出的重新开始实施点重新开始加工。
在具备上述结构的本实施方式的程序重新开始辅助装置1中，并非存储加工的中断点或G0、辅助功能、调用的程序块等那样的以往的能重新开始点，而是将在工件的加工中加工状态在其前后发生了变化的时刻作为能重新开始点进行存储。因此，能够仅将基于加工状态的变化的更适当的能重新开始点提示给操作员。另外，由于仅存储被指定为重新开始加工的位置的可能性高的能重新开始点，因此能够削减作为软件的存储容量。进而，在因报警等而停止的情况下，仅将与其原因有关联的可能性高的点作为能重新开始点，因此操作员不依赖于经验法则而容易选择适当的重新开始实施点。
图3将本发明的第二实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的功能作为概略框图而示出。
本实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的各功能，通过图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行系统程序，并控制程序重新开始辅助装置1的各部的动作来实现。
本实施方式的程序重新开始辅助装置1利用以下数据等来检测加工状态的变化点，所述数据是在过去运转工业机械时加工被中断，之后由熟练的操作员重新开始加工的点的前后检测出的、工业机械动作时检测出的时间序列数据、表示预定时刻的信号的变化的数据等。在本实施方式中，程序重新开始辅助装置1经由网络5与雾计算机7或云服务器8连接。雾计算机7或云服务器8存储多组数据，所述数据是在过去运转工业机械时加工被中断，之后由熟练的操作员重新开始加工的点的前后检测出的、工业机械动作时检测出的时间序列数据、表示预定时刻的信号的变化的数据等。
本实施方式的程序重新开始辅助装置1除了第一实施方式的程序重新开始辅助装置1所具备的各功能以外，还具备重新开始实施点解析部150。
图1所示的程序重新开始辅助装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用RAM13、非易失性存储器14的运算处理和基于接口20的输入控制处理，由此实现重新开始实施点解析部150。重新开始实施点解析部150对存储于雾计算机7、云服务器8中的在过去进行的加工中该加工被中断而重新开始的点的前后检测出的、工业机械动作时检测出的时间序列数据、表示预定时刻的信号的变化的数据等进行解析，计算表示作为重新开始实施点而选择的点的前后的变化趋势的评价值。
重新开始实施点解析部150针对存储于雾计算机7、云服务器8的多组数据的每一组，例如对在作为重新开始实施点而选择的点的前后检测出的转矩数据、振动数据、声音数据，在该点的前后分别进行频率分析，计算各频率成分的振幅差的平方和。而且，也可以将对其平均值乘以预定的常数(例如0.8～0.9)而得到的值计算为评价值。重新开始实施点解析部150针对存储于雾计算机7、云服务器8的多组数据的每一组，例如计算在作为重新开始实施点而选择的点的前后检测出的电动机温度的变化率。而且，也可以将对其平均值乘以预定的常数(例如0.8～0.9)而得到的值计算为评价值。
然后，本实施方式的加工状态变化点检测部110使用重新开始实施点解析部150解析出的评价值，检测加工状态的变化点。更具体而言，将重新开始实施点解析部150计算出的评价值用作用于检测加工状态的变化点的阈值。
具备上述结构的本实施方式的程序重新开始辅助装置1能够对过去熟练者作为加工的重新开始位置而选择的点的前后的加工状态的变化进行解析，在新检测加工状态的变化点时利用该解析结果。
作为本实施方式的程序重新开始辅助装置1的一个变形例，也可以构成为使用机器学习器作为重新开始实施点解析部150。在这样的情况下，例如，也可以在机器学习器的训练期，对加工状态(电动机负荷、电动机温度、切屑量/形状、冲击、激光输出等)和执行中程序块、加工经过时间的分布进行采样，进行使用了该采样数据的无监督学习，在运用期，如果在加工时在一定的附近没有训练期的数据，则判断为加工状态发生了变化。在使用机器学习机的情况下，重新开始实施点解析部150针对存储于雾计算机7、云服务器8的、在过去进行的加工中该加工被中断而重新开始的点的前后检测出的数据，制作在重新开始实施点的前后分离的数据的组。之后，对数据的组赋予正确数据的标签，进行将其作为教师数据的机器学习，生成学习模型。而且，加工状态变化点检测部110使用生成的学习模型，执行将数据取得部100取得的数据作为输入的变化点的检测处理。作为机器学习机，例如能够利用神经网络、SVM等。
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不仅限定于上述的实施方式的例子，能够通过施加适当的变更，以各种方式实施。

Claims (7)

1.一种程序重新开始辅助装置，其进行选择重新开始实施点的辅助，该重新开始实施点表示对根据加工程序来加工工件的工业机械进行控制的控制装置中的该加工中断后重新开始该加工的所述加工程序内的位置，其特征在于，
所述程序重新开始辅助装置具备：
数据取得部，其取得在所述加工的持续中检测的物理量的时间序列数据；
加工状态变化点检测部，其根据所述数据取得部取得的数据来检测所述加工的加工状态发生变化的变化点；
能重新开始点记录部，其将所述加工状态变化点检测部检测出的加工状态的所述变化点记录为能重新开始点；以及
重新开始实施点选择部，其从所述能重新开始点记录部记录的能重新开始点中选择重新开始实施点。
2.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
所述加工状态的变化点是从所述工业机械检测出的电动机的转矩数据、振动数据、声音数据的频率分布的变化点。
3.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
所述加工状态的变化点是从所述工业机械检测出的电动机的温度数据的变化率的变化点。
4.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
所述加工状态的变化点是从所述工业机械检测出的电动机的转矩数据的变化点。
5.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
从切屑量、加工中的切屑形状的图像检测所述加工状态的变化点。
6.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
所述加工状态的变化点是激光加工中的激光输出的变化点。
7.根据权利要求1所述的程序重新开始辅助装置，其特征在于，
所述程序重新开始辅助装置还具备：重新开始实施点解析部，其根据在过去加工被中断并重新开始时取得的时间序列数据，计算所述加工状态变化点检测部用于检测所述变化点的评价值。
CN202011328324.XA 2019-11-25 2020-11-24 程序重新开始辅助装置 Pending CN112835330A (zh)

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