CN113296473A - 基于uwb技术的数控机床工件加工控制方法 - Google Patents

基于uwb技术的数控机床工件加工控制方法 Download PDF

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Abstract

提供一种基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，安装UWB定位标签并绑定；感知加工零件ID；调取加工零件ID对应的数控机床控制文件数据信息；将控制文件数据信息传输至机床控制系统；机床控制系统实时返回加工过程数据；加工过程数据回传收集并存储；加工过程中数据推送至MDC系统，直至加工结束；解绑UWB定位标签ID与加工零件ID。本发明实现了加工零件与数控机床的互联互通；实现了定制化加工零件的批量、快速化加工；通过集成ERP系统、UWB系统、机床控制系统，有效提高加工质量，减少错加工、误加工的产生；配合MDC系统，实现系统自动记录每一个加工零件ID的机床加工过程数据，实现加工过程数据的追溯。

Description

基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法
技术领域
本发明属于轨件数控加工技术领域，具体涉及一种基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法。
背景技术
伴随着高速铁路的运营速度越来越高，道岔作为铁路系统的关键设备，铁路系统对道岔产品的质量要求也越来越高，并且要求实现道岔加工过程的全过程质量追溯。道岔加工与制造是一种典型的多品种、小批量的加工模式，道岔的每一根轨件所要求的加工工艺、加工方法各不相同，如何能实现物料的加工伴随不同轨件机床能自动匹配是公司亟需解决的问题。
目前，在现有的加工过程中，操作员工根据轨件上的标识来判定规定轨件的技术条件，然后确定如何进行加工，由于钢轨件外形尺寸非常相近，在加工过程中人为识别，容易产生误加工、错加工的产生，导致道岔产品出现质量问题，同时质量问题追溯也存在诸多困难。对此，现提出如下技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，通过UWB技术实现待加工工件与数控机床控制系统的互联互感，并通过UWB系统实现数控机床待加工工件加工过程的基本控制，实现机床针对轨件加工工艺的精确识别和调取，避免误加工，错加工的出现；提高道岔产品质量，并实现道岔产品质量问题的可追溯功能。
本发明采用的技术方案：基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S001、在加工零件上安装UWB定位标签，将UWB定位标签ID与加工零件ID在UWB系统中进行绑定，并将绑定数据存储至数据库；
S002、将安装有UWB定位标签的加工零件装夹至数控机床工作台；数控机床所在的电子围栏感知UWB定位标签的ID，进而得到UWB定位标签绑定的加工零件ID；
S003、UWB系统将加工零件ID信息传输至UWB系统服务器，UWB系统服务器调取ERP系统中加工零件ID对应的数控机床控制文件数据信息；
S004、UWB系统服务器与步骤S002电子围栏对应的数控机床建立通讯连接，并将步骤S003调取的数控机床控制文件数据信息传输至步骤S002电子围栏对应的数控机床的机床控制系统；
S005、机床控制系统按照UWB系统服务器下发的加工指令对加工零件进行加工，并实时返回加工过程数据，UWB系统服务器对实时返回的加工过程数据进行监控，并控制加工零件的加工；
S006、UWB系统将加工过程数据回传至UWB系统服务器，UWB系统服务器收集并存储加工过程中数据；
S007、UWB系统将加工过程中数据推送至MDC系统，直至加工结束；
S008、将步骤S001的UWB定位标签ID与加工零件ID解绑，将解绑后的UWB定位标签准备与其他加工零件进行ID绑定。
上述技术方案中，进一步地：步骤S003中，数控机床控制文件数据信息包括加工工艺数据信息、数控程序信息、机床加工过程控制参数数据信息。
上述技术方案中，进一步地：步骤S005中，加工过程数据包括加工转速、加工进给量、加工行程、加工工艺。
上述技术方案中，进一步地：所述UWB定位标签通过磁吸装置安装至待加工的加工零件。
上述技术方案中，进一步地：所述UWB系统包括若干个UWB定位基站；所述UWB定位基站在车间整个区域内布设；UWB定位基站用于实现整个车间内UWB定位标签的定位扫描覆盖。
上述技术方案中，进一步地：所述MDC系统包括自检系统以及生产报工系统。
上述技术方案中，进一步地：步骤S002中，每个数控机床工作台区域分别定义为不同的电子围栏，每个电子围栏具有唯一的编号，每个电子围栏的编号与每台数控机床的编号关联绑定；UWB定位标签进入电子围栏后，UWB系统感知UWB定位标签所在的电子围栏，并通过所在的电子围栏编号获取数控机床编号，进而获取UWB定位标签装载至哪一台数控机床。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明首先通过UWB系统实现UWB定位标签ID与加工零件ID在UWB系统中的绑定关联；通过电子围栏编号与数控机床编号进行预先的一一对应关联绑定；UWB定位标签进入电子围栏后，UWB系统可以感知UWB定位标签在哪个电子围栏内，并通过所在的电子围栏编号获取数控机床编号，进而获知加工零件装载至哪一台数控机床；并获知UWB定位标签的ID；通过UWB定位标签的ID可以在EPR系统中查询其绑定的加工零件ID的加工工艺、加工数控程序、加工过程控制约束规则；通过UWB系统与机床控制系统6互联，实现加工零件ID信息与数控机床的互联互通，实现数控机床按照加工零件ID加工工艺等参数的加工控制；避免轨件误加工、错加工的出现，保证轨件加工质量。
2、本发明每个UWB定位标签具有唯一的标签ID,并且UWB系统可以远距离读取到，且UWB定位标签可以重复使用，以提高使用率；每一根加工零件也具有唯一的ID，但是UWB系统无法远距离读取到；为了实现UWB系统能远距离读取到加工零件的ID：在现场工作中，第一个工序先完成UWB定位标签ID与加工零件ID的绑定，并存储至数据库；当UWB系统远距离读取到UWB定位标签的位置及ID，我们就可以获知加工零件的ID及位置，直至最后一个工序加工零件加工完毕后，人工在将UWB定位标签ID与加工零件ID的关联绑定关系取消，再准备将UWB定位标签再次绑定其它加工零件；实现加工零件的ID识别的同时，提高UWB定位标签利用率，经济、实用、高效准确。
3、本发明UWB系统是一套利用超宽带频率进行室内定位的系统，该系统中，UWB定位基站4读取UWB定位标签的位置信息，其中，UWB定位基站4好比卫星，UWB定位标签好比装有GPS定位系统的手机，将车间每台数控机床定义为电子围栏；当UWB定位标签进入电子围栏后，UWB系统通过UWB定位基站4获取电子围栏以及UWB定位标签位置信息，进而获知加工零件的ID，数控机床的编号；定位精确，防止误加工的出现。
4、本发明加工零件装夹至某一台数控机床后，UWB系统自动到ERP系统获取该加工零件ID对应加工工艺，加工数控程序，加工过程控制约束规则等机床控制文件，并在加工过程中通过机床控制系统6接口实现数控数控机床的加工控制，加工准确，质量可靠。
5、本发明实现了加工零件与数控机床的互联互通；实现了定制化加工零件的批量、快速化加工；通过集成ERP系统、UWB系统、机床控制系统6的架构，有效提高加工质量，减少错加工、误加工的产生；配合MDC系统，实现系统自动记录每一个加工零件ID的机床加工过程数据，实现加工过程数据追溯，方便管理，质量可控。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
图2为本发明工艺流程图。
图3为本发明数控程序控制界面截图。
图4为本发明运转状态控制界面截图。
图中：1-加工零件2-UWB定位标签，3-电子围栏，4-UWB定位基站，5-UWB系统服务器，6-机床控制系统。
具体实施方式
下面结合附图1-4描述本发明的具体实施例。
基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S001、在加工零件1上安装UWB定位标签2，将UWB定位标签2ID与加工零件1ID在UWB系统中进行绑定，并将绑定数据存储至数据库。即将加工零件1与UWB定位标签2建立关联。
上述实施例中，进一步地：所述UWB定位标签2通过磁吸装置安装至待加工的加工零件1。磁吸式固定安装，方便拆卸，方便UWB定位标签2的重复使用。
步骤S002、将安装有UWB定位标签2的加工零件1装夹至数控机床工作台；数控机床所在的电子围栏3感知UWB定位标签2的ID，进而得到UWB定位标签2绑定的加工零件1ID。将加工零件与数控机床进行关联。
上述实施例中，进一步地：步骤S002中，每个数控机床工作台区域分别定义为不同的电子围栏3，每个电子围栏3具有唯一的编号，每个电子围栏3的编号与每台数控机床的编号关联绑定；UWB定位标签1进入电子围栏后，UWB系统感知UWB定位标签1所在的电子围栏3，并通过所在的电子围栏3编号获取数控机床编号，进而获取UWB定位标签1装载至哪一台数控机床。即通过电子围栏3感知UWB定位标签2的ID，进而得到UWB定位标签2绑定的加工零件1ID；即就是实现了加工零件与数控机床之间的关联。
步骤S003、UWB系统将加工零件1ID信息传输至UWB系统服务器5，UWB系统服务器5调取ERP系统中加工零件1ID对应的数控机床控制文件数据信息。
上述实施例中，进一步地：步骤S003中，数控机床控制文件数据信息包括加工工艺数据信息、数控程序信息、机床加工过程控制参数数据信息。通过上述信息的调取，为数控机床按照上述控制信息进行加工的控制过程奠定基础。
步骤S004、UWB系统服务器5与步骤S002电子围栏3对应的数控机床建立通讯连接，并将步骤S003调取的数控机床控制文件数据信息传输至步骤S002电子围栏3对应的数控机床的机床控制系统6；通过机床控制系统6准备按照数控机床控制文件数据信息对加工零件1进行控制加工。
步骤S005、机床控制系统6按照UWB系统服务器5下发的加工指令对加工零件1进行加工，并实时返回加工过程数据，UWB系统服务器5对实时返回的加工过程数据进行监控，并控制加工零件1的加工。
上述实施例中，进一步地：步骤S005中，加工过程数据包括加工转速数据、加工进给量数据、加工行程数据、加工工艺参数数据。方便上述信息的追溯和查询。
步骤S006、UWB系统将加工过程数据回传至UWB系统服务器5，UWB系统服务器5收集并存储加工过程中数据；
步骤S007、UWB系统将加工过程中数据推送至MDC系统，直至加工结束。
上述实施例中，进一步地：所述MDC系统包括自检系统以及生产报工系统。以实现自检功能和生产报送功能，方便管理和数据的追溯。
步骤S008、将步骤S001的UWB定位标签2ID与加工零件1ID解绑，将解绑后的UWB定位标签2准备与其他加工零件1进行ID绑定。准备下一根加工零件1的加工。
(如图1所示)上述实施例中，进一步地：所述UWB系统包括若干个UWB定位基站4；所述UWB定位基站4在车间整个区域内布设；UWB定位基站4用于实现整个车间内UWB定位标签2的定位扫描覆盖。
本发明的工作原理为：首先，在车间整个区域内布设UWB定位基站4，实现整个车间内UWB定位标签2的定位扫描覆盖。其次，将UWB定位标签2通过磁吸装置安装至待加工零件1，与此同时，将UWB定位标签2的ID与加工零件1的ID在UWB系统中进行绑定，实现UWB系统可以获知待加工零件1的物理位置信息和ID信息。由于将每一台数控机床的工作台设置为一个独立的电子围栏3，电子围栏3的编号与数控机床的编号预先进行了绑定，因此，通过扫描，UWB系统实现UWB定位标签2的ID物理位置与数控机床物理位置编号的关联。当待加工零件1装卡至某一台数控机床的工作台后，UWB系统自动到ERP系统调取查询加工零件1对应的加工工艺，加工数控程序，加工过程控制约束规则等机床控制文件信息，并在加工过程中通过机床控制系统6接口实现数控机床的精确控制加工。
通过以上描述可以发现：本发明首先通过UWB系统实现UWB定位标签ID与加工零件ID在UWB系统中的绑定关联；通过电子围栏编号与数控机床编号进行预先的一一对应关联绑定；UWB定位标签进入电子围栏后，UWB系统可以感知UWB定位标签在哪个电子围栏内，并通过所在的电子围栏编号获取数控机床编号，进而获知加工零件装载至哪一台数控机床；并获知UWB定位标签的ID；通过UWB定位标签的ID可以在EPR系统中查询其绑定的加工零件ID的加工工艺、加工数控程序、加工过程控制约束规则；通过UWB系统与机床控制系统6互联，实现加工零件ID信息与数控机床的互联互通，实现数控机床按照加工零件ID加工工艺等参数的加工控制；避免轨件误加工、错加工的出现，保证轨件加工质量。
本发明每个UWB定位标签具有唯一的标签ID,并且UWB系统可以远距离读取到，且UWB定位标签可以重复使用；每一根加工零件也具有唯一的ID，但是UWB系统无法远距离读取到；为了实现UWB系统能远距离读取到加工零件的ID：在现场工作中，第一个工序先完成UWB定位标签ID与加工零件ID的绑定，并存储至数据库；当UWB系统远距离读取到UWB定位标签的位置及ID，我们就可以获知加工零件的ID及位置，直至最后一个工序加工零件加工完毕后，人工在将UWB定位标签ID与加工零件ID的关联绑定关系人工取消，再准备将UWB定位标签再次绑定其它加工零件；实现加工零件的ID识别的同时，提高UWB定位标签利用率，经济、实用、高效准确。
本发明UWB系统是一套利用超宽带频率进行室内定位的系统，该系统中，UWB定位基站4读取UWB定位标签的位置信息，其中，UWB定位基站4好比卫星，UWB定位标签好比装有GPS定位系统的手机，将车间每台数控机床定义为电子围栏；当UWB定位标签进入电子围栏后，UWB系统通过UWB定位基站4获取电子围栏以及UWB定位标签位置信息，进而获知加工零件的ID，数控机床的编号；定位精确，防止误加工的出现。
本发明加工零件装夹至某一台数控机床后，UWB系统自动到ERP系统获取该加工零件ID对应加工工艺，加工数控程序，加工过程控制约束规则等机床控制文件，并在加工过程中通过机床控制系统6接口实现数控数控机床的加工控制，加工准确，质量可靠。
综上所述，本发明实现了加工零件与数控机床的互联互通；实现了定制化加工零件的批量、快速化加工；通过集成ERP系统、UWB系统、机床控制系统6的架构，有效提高加工质量，减少错加工、误加工的产生；配合MDC系统，实现系统自动记录每一个加工零件ID的机床加工过程数据，实现加工过程数据追溯，方便管理，质量可控。
因此，本发明通过UWB系统实加工零件与数控机床加工数据之间的互通，通过多系统的集成，实现UWB系统对每一根加工零件加工过程的控制，提高数控机床加工控制的智能化水平和标准化作业水平，适合推广。
应当理解的是，虽然本说明书按照一个实施方式加以描述，但并非该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，该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。
上述较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内；上述实施例中所用的部件以及材料，如无特殊说明，均为市售。

Claims (7)

1.基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S001、在加工零件(1)上安装UWB定位标签(2)，将UWB定位标签(2)ID与加工零件(1)ID在UWB系统中进行绑定，并将绑定数据存储至数据库；
S002、将安装有UWB定位标签(2)的加工零件(1)装夹至数控机床工作台；数控机床所在的电子围栏(3)感知UWB定位标签(2)的ID，进而得到UWB定位标签(2)绑定的加工零件(1)ID；
S003、UWB系统将加工零件(1)ID信息传输至UWB系统服务器(5)，UWB系统服务器(5)调取ERP系统中加工零件(1)ID对应的数控机床控制文件数据信息；
S004、UWB系统服务器(5)与步骤S002电子围栏(3)对应的数控机床建立通讯连接，并将步骤S003调取的数控机床控制文件数据信息传输至步骤S002电子围栏(3)对应的数控机床的机床控制系统(6)；
S005、机床控制系统(6)按照UWB系统服务器(5)下发的加工指令对加工零件(1)进行加工，并实时返回加工过程数据，UWB系统服务器(5)对实时返回的加工过程数据进行监控，并控制加工零件(1)的加工；
S006、UWB系统将加工过程数据回传至UWB系统服务器(5)，UWB系统服务器(5)收集并存储加工过程中数据；
S007、UWB系统将加工过程中数据推送至MDC系统，直至加工结束；
S008、将步骤S001的UWB定位标签(2)ID与加工零件(1)ID解绑，将解绑后的UWB定位标签(2)准备与其他加工零件(1)进行ID绑定。
2.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：步骤S003中，数控机床控制文件数据信息包括加工工艺数据信息、数控程序信息、机床加工过程控制参数数据信息。
3.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：步骤S005中，加工过程数据包括加工转速、加工进给量、加工行程、加工工艺。
4.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：所述UWB定位标签(2)通过磁吸装置安装至待加工的加工零件(1)。
5.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：所述UWB系统包括若干个UWB定位基站(4)；所述UWB定位基站(4)在车间整个区域内布设；UWB定位基站(4)用于实现整个车间内UWB定位标签(2)的定位扫描覆盖。
6.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：所述MDC系统包括自检系统以及生产报工系统。
7.根据权利要求1所述基于UWB技术的数控机床工件加工控制方法，其特征在于：步骤S002中，每个数控机床工作台区域分别定义为不同的电子围栏(3)，每个电子围栏(3)具有唯一的编号，每个电子围栏(3)的编号与每台数控机床的编号关联绑定；UWB定位标签(1)进入电子围栏后，UWB系统感知UWB定位标签(1)所在的电子围栏(3)，并通过所在的电子围栏(3)编号获取数控机床编号，进而获取UWB定位标签(1)装载至哪一台数控机床。
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