CN113805531B - 一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法 - Google Patents

一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，该方法为用于数控机床的无人值守时提前预警方法，属于数控加工领域，在CNC数控机床执行NC程序时在未结束前提前产生预警信号的响应预警技术，在数控机床加工过程中，提前做出预警信息，让操作人员可以提前介入，降低不必要的停机时间。利用本技术可有效降低因无法提前预知停机造成的停机时间，从而缩短停机时间，提高数控机床有效作业率。

Description

一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法
技术领域
本发明属于数控加工领域，更为具体地，涉及一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法。
背景技术
随着数控加工技术在制造行业中的广泛应用,如何提高数控机床的有效作业率成为广大用户普遍关注的问题，目前对于大型数控机床在加工过程中，无法预先知道停机时间，等机床停止后操作人员才可以发现机床已经停止，这样会造成大量的停机时间，从而影响数控机床有效作业率。
发明内容
针对现有技术中因无法提前预知数控机床停机，造成大量的停机时间，降低了数控机床工作效率，本发明的目的是提出了一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，在数控机床加工过程中，提前做出预警信息，让操作人员可以提前介入，从而降低不必要的停机时间。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，其特征在于，所述方法应用于NC程序预警系统，NC程序预警系统具有NC预警系统程序处理模块、NC预警系统程序监控模块、NC预警系统数据存储模块、NC预警系统预警模块和NC预警系统数据分析优化模块，
所述方法包括如下步骤：
步骤一、将预先生成的NC程序传输至所述NC程序预警系统中；
步骤二、根据用户的选择操作，将用户选中的需要加工的NC程序传输至CNC数控机床；
在数据传输之前，NC预警系统程序处理模块逐条读取待传输的NC程序内的全部内容并根据NC程序的给进速度计算当前NC程序需要预警位置并记录；将记录信息存放在NC预警系统数据存储模块中；
步骤三、NC预警系统程序监控模块读取CNC数控机床执行状态以及CNC数控机床当前执行NC程序名称，根据当前执行的NC程序名称从NC预警系统数据存储模块中读取对应NC程序名称需要预警位置信息；当CNC数控机床执行NC程序至预警位置时产生预警信号，将所述预警信号发送至NC预警系统预警模块，同时记录当前时间和NC程序完全执行完成时间，以及记录当前CNC数控机床的加工进给速度信息，并将记录的所有数据存储到NC预警系统数据存储模块中；
步骤四、NC预警系统预警模块接收所述预警信号，并响应预警信号执行预警动作；
步骤五、NC预警系统数据分析优化模块同时读取NC预警系统数据存储模块中的用户预先设置的预警时间和NC预警系统中存储的NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息，根据所述用户预先设置的预警时间和NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间。
进一步，步骤二中，当前NC程序需要预警位置的确定过程如下：
根据加工进给速度计算NC程序的总用时，根据NC预警系统数据存储模块中的用户预先设置的预警时间，判断NC程序的总用时是否超出预警时间，如未超出，则不产生预警信息，如超出，则将NC代码从后往前逐条读取并计算每条代码间的行走距离乘以加工进给速度计算出所需时间，将逐条计算结果时间累加直到最接近NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间所对应的NC程序代码位置即为预警位置。
进一步，步骤五中，根据所述用户预先设置的预警时间和NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间的过程如下：
1)读取NC预警系统数据存储模块中历史数据中的触发预警的时间，NC程序结束后的时间，以及NC程序执行至触发预警时的进给速度百分比数据；
2)根据历史数据，得出实际预警时间
每条历史数据分别将NC程序结束时间减去触发预警的时间，得到时间差值，再将所述得到的时间差值乘以进给速度的百分比，从而得到多个实际时间，并将多个实际时间取平均值；
3)将步骤2)计算结果赋值给NC预警系统数据存储模块中作为系统优化后的实际预警时间。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提出了一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，该方法为用于数控机床的无人值守时提前预警方法，在CNC数控机床执行NC程序时在未结束前提前产生预警信号的响应预警技术，在数控机床加工过程中，提前做出预警信息，让操作人员可以提前介入，降低不必要的停机时间。利用本技术可有效降低因无法提前预知停机造成的停机时间，从而缩短停机时间，提高数控机床有效作业率。
附图说明
此处的附图说明用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：
图1为NC程序预警系统的外部结构示意图；
图2为NC程序预警系统的后视图；
图3为NC程序预警系统的工作流程图；
图4为NC预警系统程序处理模块的工作流程图；
图5为NC预警系统程序监控模块的工作流程图；
图6为NC预警系统预警模块的工作流程图；
图7为NC预警系统数据分析优化模块的工作流程图；
图中：1-外壳；2-风扇；3-触控显示屏；4-预警灯。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面结合本发明的实施例对本发明中的技术方案进行清楚完整地描述。显然，本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
需要说明的是，在本发明中：
1、CNC数控机床是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称。
2、NC程序：数字控制(Numerical Control，NC)是CNC加工发展起来的一种自动控制技术，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
3、进给速度：刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度。
如图1和图2所示，一种NC程序预警系统，包括外壳1和NC程序预警主体，所述外壳1内部设置有风扇2和蜂鸣器，所述外壳1外壁一侧表面镶嵌连接有触控显示屏3，所述外壳1顶部表面固定设置有预警灯4，所述外壳1上还设有电源按钮、数据传输按钮、停用按钮、USB接口、输入网口和输出网口；
其中：
电源按钮：开关机时使用。数据传输按钮：手动选择传输程序后，通过物理按键传输NC程序；停用按钮：停用预警灯4作用。USB接口与输入网口：外部NC程序传入及数据导出用。输出网口：本系统连接CNC数控系统用。
所述风扇2、蜂鸣器、触控显示屏3、预警灯4、电源按钮、数据传输按钮、停用按钮、USB接口、输入网口和输出网口均与NC程序预警主体连接；所述NC程序预警主体设置在外壳1内部，NC程序预警主体包括电源模块、数据传输模块和处理器，电源模块和数据传输模块均与处理器连接，所述处理器包括NC预警系统程序处理模块、NC预警系统程序监控模块、NC预警系统数据存储模块、NC预警系统预警模块和NC预警系统数据分析优化模块；
其中：
NC预警系统程序处理模块的作用是：上传NC程序时计算NC程序的预警位置并将所述预警位置和NC程序信息一同上传至NC预警系统数据存储模块中。
NC预警系统程序监控模块用于监控数控系统状态及系统信息,数控系统即是CNC数控机床使用的系统：数控系统有fanuc(发那科)，siemens(西门子)，heidenhain(海德汉)，mitsubishi(三菱)等。
系统状态：当前的工作方式，JOG：连续竟给方式，HND：手轮方式，MDI：手动输入方式，MEM：自动运行方式，编辑：EDIT方式，RMT:DNC方式，INC：手动增量进给，REF:返回参考点方式监控的系统状态就是监控机床是否运行在MEM:自动运行方式这种方式中。只在这种方式中才说明机床正在自动运行程序才有接下来的动作。以上的系统状态只是数控系统中fanuc的体现方式不同的数控系统中存在不同的方式。
系统信息：当前运行的程序号，运行的程序条，当前的进给速度。
执行NC程序时采集NC程序执行进程，在NC程序执行至预警位置时将预警信号输出到NC预警系统预警模块，并记录当前时间和NC程序执行后的系统时间并将数据上传到NC预警系统数据存储模块中。
NC预警系统数据存储模块的作用是：用于存储用户提前设置的预警时间和存储系统优化后的实际预警时间，以及用于接收NC预警系统程序处理模块的信息以及接收NC预警系统程序监控模块的信息；
NC预警系统预警模块用于接收预警信号,并将预警信号输出给预警灯4和蜂鸣器，使得预警灯4和蜂鸣器执行对应的预警动作。
NC预警系统数据分析优化模块用于分析NC预警系统数据存储模块中的历史数据并优化实际预警时间，可以使预警的时间能更好的与设置时间吻合。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，所述方法应用于NC程序预警系统，所述NC程序预警系统与CNC数控机床连接，包括如下步骤：
步骤一、将预先生成的NC程序传输至所述NC程序预警系统；
①根据加工模型使用外部的NC编程类软件(如：UG，Powermill，Tebis，CATIA等软件)，产生NC程序；
②通过输入网口或者是USB接口将预先生成的NC程序输送至所述NC程序预警系统中进行存储；
步骤二、用户通过点击所述NC程序预警系统中的触控显示屏3选择需要加工的NC程序，并通过NC程序预警系统中传输按钮将对应的NC程序传输至CNC数控机床；
在数据传输之前，NC预警系统程序处理模块逐条读取待上传的NC程序内的全部内容并根据NC程序的给进速度计算当前NC程序需要预警位置并记录；将记录信息存放在NC预警系统数据存储模块中；
NC程序的预警位置确定过程如下：
根据加工进给速度计算NC程序的总用时，根据NC预警系统数据存储模块中的用户提前设置的预警时间，判断NC程序的总用时是否超出预警时间，如未超出，则不产生预警信息，如超出，则将NC代码从后往前逐条读取并计算每条代码间的行走距离乘以加工进给速度计算出所需时间，将逐条计算结果时间累加直到最接近NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间的对应那条NC程序代码位置即为预警位置；
步骤三、NC预警系统程序监控模块读取CNC数控机床执行状态以及CNC数控机床当前执行NC程序名称，根据当前执行的NC程序名称从NC预警系统数据存储模块中读取对应NC程序名称需要预警位置信息；当CNC数控机床执行NC程序至预警位置时产生预警信号，将所述预警信号发送至NC预警系统预警模块，同时记录当前时间和NC程序完全执行完成时间，以及当前CNC数控机床的加工进给速度信息，并将所记录的数据存储到NC预警系统数据存储模块中；
所述NC预警系统预警模块采用PLC；
步骤四、NC预警系统预警模块接收所述预警信号，并响应预警信号，执行预警动作，使得预警灯4亮起同时蜂鸣器发出报警音，提示工作人员提前介入安排停止后的操作动作；
步骤五、NC预警系统数据分析优化模块同时读取NC预警系统数据存储模块中的用户设置的提前预警时间和NC预警系统中存储的NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息，基于以上数据进行分析优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间。
步骤五中，根据所述用户预先设置的预警时间和NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间的过程如下：
1)读取NC预警系统数据存储模块中历史数据中的触发预警的时间，NC程序结束后的时间，以及NC程序执行至触发预警时的进给速度百分比数据；
2)计算历史数据得出实际预警时间
详细说明如下：
假设历史数据中有5条数据分别通过NC程序结束时间减去触发预警条的时间乘以进给速度的百分比＝实际每次的实际时间。通过每次时间区间平均值将实际时间修改。
例如：
用户设置提前预警的时间＝15分钟；
历史数据
A)触发预警时间08：30，结束时间08：42，进给速度150％，则实际时间＝12分钟*150％＝18分钟；12分钟即为结束时间减去触发预警时间；
B)触发预警时间03：20，结束时间03：40，进给速度80％，实际时间＝16分钟；
C)触发预警时间16：22，结束时间16：38，进给速度100％，实际时间＝16分钟；
D)触发预警时间06：55，结束时间07：14，进给速度90％，实际时间≈17分钟；
E)触发预警时间09：16，结束时间09：30，进给速度130％，实际时间≈18分钟；
实际预警时间＝平均值＝17分钟。
3)将计算结果赋值给NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间。

Claims (2)

1.一种用于数控机床的全自动无人值守预警方法，其特征在于，所述方法应用于NC程序预警系统，NC程序预警系统具有NC预警系统程序处理模块、NC预警系统程序监控模块、NC预警系统数据存储模块、NC预警系统预警模块和NC预警系统数据分析优化模块，
所述方法包括如下步骤：
步骤一、将预先生成的NC程序传输至所述NC程序预警系统中；
步骤二、根据用户的选择操作，将用户选中的需要加工的NC程序传输至CNC数控机床；
在数据传输之前，NC预警系统程序处理模块逐条读取待传输的NC程序内的全部内容并根据NC程序的给进速度计算当前NC程序需要预警位置并记录；将记录信息存放在NC预警系统数据存储模块中；
步骤三、NC预警系统程序监控模块读取CNC数控机床执行状态以及CNC数控机床当前执行NC程序名称，根据当前执行的NC程序名称从NC预警系统数据存储模块中读取对应NC程序名称需要预警位置信息；当CNC数控机床执行NC程序至预警位置时产生预警信号，将所述预警信号发送至NC预警系统预警模块，同时记录当前时间和NC程序完全执行完成时间，以及记录当前CNC数控机床的加工进给速度信息，并将记录的所有数据存储到NC预警系统数据存储模块中；
步骤四、NC预警系统预警模块接收所述预警信号，并响应预警信号执行预警动作；
步骤五、NC预警系统数据分析优化模块同时读取NC预警系统数据存储模块中的用户预先设置的预警时间和NC预警系统中存储的NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息，根据所述用户预先设置的预警时间和NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间；
步骤五中，根据所述用户预先设置的预警时间和NC预警系统程序监控模块记录的时间历史全部信息优化实际预警时间，更新NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间的过程如下：
1)读取NC预警系统数据存储模块中历史数据中的触发预警的时间，NC程序结束后的时间，以及NC程序执行至触发预警时的进给速度百分比数据；
2)根据历史数据，得出实际预警时间
每条历史数据分别将NC程序结束时间减去触发预警的时间，得到时间差值，再将所述得到的时间差值乘以进给速度的百分比，从而得到多个实际时间，并将多个实际时间取平均值；
3)将步骤2)计算结果赋值给NC预警系统数据存储模块中作为系统优化后的实际预警时间。
2.根据权利要求1所述的用于数控机床的全自动无人值守预警方法，其特征在于：步骤二中，当前NC程序需要预警位置的确定过程如下：
根据加工进给速度计算NC程序的总用时，根据NC预警系统数据存储模块中的用户预先设置的预警时间，判断NC程序的总用时是否超出预警时间，如未超出，则不产生预警信息，如超出，则将NC代码从后往前逐条读取并计算每条代码间的行走距离乘以加工进给速度计算出所需时间，将逐条计算结果时间累加直到最接近NC预警系统数据存储模块中系统优化后的实际预警时间所对应的NC程序代码位置即为预警位置。
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