CN113858146B - 一种工作台装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作台装置，其包括实体部件，其中，实体部件的主体机构包括通过连杆组件和/或齿轮组件连接的若干齿轮齿条组件及对应的若干轴承座组件，可视化部件能够基于参数监测采集单元对主体机构不同部件采集的运行状态数据，通过二维虚拟模块和/或三维虚拟模块分别建立至少能够基于线性时间轴和/或相对位置关系变化的虚拟模型，其中，可视化部件至少能够基于由所处参数监测采集单元采集的主体机构内的运动监测物件在运行过程中相对位置关系数据的实时改变状态，对通过二维和/或三维模块建立的虚拟模型中相应于运动监测物件的虚拟运动部件以显示在控制显示一体化元件上的方式进行调节。

Description

一种工作台装置

技术领域

本发明涉及传动机械工业技术领域，尤其涉及一种工作台装置。

背景技术

回望工业革命发展以来，技术变革是永恒的主题，高效率、低成本与高质量是制造业的不变的追求。当前，新一代信息技术正蓬勃发展，正在全球范围内加速颠覆传统模式和组织形态，推动传统产业加快转型升级。

工作台装置是指带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件，是镗床、钻床、铣床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。工作台装置中通常设置有蜗杆-蜗轮副进行传动，以带动可转动的台面向设定的转向以设定的转速旋转，以完成工件的加工。

例如，CN201661649U公开了一种蜗轮蜗杆传动机构及机床回转工作台传动机构，包括相互啮合的蜗轮和圆柱蜗杆，还包括设置在所述圆柱蜗杆的轴上的环面蜗杆。该实用新型提供的蜗轮蜗杆传动机构采用环面蜗杆与圆柱蜗杆的组合式结构，可以提供更加平稳、高效、低噪音的传动，同时具有结构紧凑、重量轻、成本低廉等优点。该种蜗轮蜗杆传动机构应用于机床回转工作台传动机构，可以提供比单蜗轮、单蜗杆机构或双蜗轮蜗杆机构更佳的消隙效果。

例如，CN207229677U公开了一种传动比大、基于端面蜗杆的数控回转工作台。所采用的技术方案是：一种基于端面蜗杆的数控回转工作台，包括端面蜗杆和与端面蜗杆组合的动力输入轴，所述端面蜗杆远离动力输入轴一端的端面设置与传动蜗轮外圆周面的外啮齿啮合的螺旋齿；所述传动蜗轮与环面蜗杆固接且轴心相同，所述环面蜗杆远离传动蜗轮的一端设置回转蜗轮，所述回转蜗轮外圆周面的啮合齿与环面蜗杆外圆周面的啮合齿啮合。该实用新型可以提供更大的传动比、输出更大的扭矩。

在现有技术的技术方案中，基本都是通过对蜗轮蜗杆加工过程及其结构的改进优化，以预期获得性能更优、运行更加稳定的工作台装置，但在实际工业生产制造中，可能会出现诸多情况而影响工作台装置的高效稳定运行，以使得需要基于工业制造业的技术改革而对工作台装置的运行状态进行科学精准地监测，以实现工作台装置在现代化、数字化和智能化工厂中的广泛应用。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种工作台装置，以解决现有技术中存在的问题。

本发明涉及一种工作台装置，其包括实体部件，其中，实体部件的主体机构包括通过连杆组件和/或齿轮组件连接的若干齿轮齿条组件及对应的若干轴承座组件。主体机构的齿条元件可由第一齿条和第二齿条通过压簧伸缩组件和/或胀紧套组件以调节相互间隙的方式拼接而成。

可视化部件能够基于参数监测采集单元对主体机构不同部件采集的运行状态数据，通过二维虚拟模块和/或三维虚拟模块分别建立至少能够基于线性时间轴和/或相对位置关系变化的虚拟模型，其中，可视化部件至少能够基于由所处参数监测采集单元采集的主体机构内的运动监测物件在运行过程中相对位置关系数据的实时改变状态，对建立的虚拟模型中相应于运动监测物件的虚拟运动部件以显示在控制显示一体化元件上的方式进行调节。驱动模块能够在主体机构运转发生异常或停止运转时以驱动至少一个可视化部件从第一运行状态数据记录中心中调取过去运行状态参数的方式基于线性时间轴和/或相对位置关系的变化范围进行故障原因追溯。优选地，用于从第一运行状态数据记录中心中调取过去运行状态参数的可视化部件为第一可视化部件。

该技术方案的优点在于：工作台装置的主体机构中由于齿轮齿条组件的啮合造成齿轮元件和/或齿条元件的磨损而产生齿侧间隙，甚至可能由于长期的运行过程而产生轴承的损坏，不同类型故障的引发都会引起主体机构运行过程中的噪声甚至失效。在发生故障或超出故障预警时可通过可视化部件调取过去运行状态参数来实现历史状态的可视化查看，从而完成故障追溯；

工作台装置中至少包含实体部件和可视化部件，可视化部件可基于实体部件中参数监测采集单元对主体机构不同部件采集的运行状态数据而建立二维虚拟模型和/或三维虚拟模型，操作人员可通过建立的虚拟模型以显示在控制显示一体化元件上的方式直接快捷地获取主体机构的运行状态。参数监测采集元件至少能够对主体机构内的运动监测物件进行监测，以通过可视化部件在建立的虚拟模型中所对应于运动监测物件的虚拟运动部件以显示在控制显示一体化元件上的方式展示主体机构在运动过程中运动监测物件的移动情况，从而可以实现对主体机构内部流场情况和/或运动监测物件的移动情况的实时展示，是一个真正的以工艺生产为基础的、实时性的、多维度的工作台装置。

可视化部件能够基于接收到的运行状态数据所属线性时间轴的不同而进行类别划分。优选地，可视化部件能够被配置为第一可视化部件、第二可视化部件和第三可视化部件中的一种或多种组合，以分别处理第一运行状态数据记录中心、第二运行状态数据记录中心和/或第三运行状态数据记录中心中的数据。

第一运行状态数据记录中心、第二运行状态数据记录中心及第三运行状态数据记录中心能够以多次记录或记录覆盖的方式分别储存有过去运行状态参数、现在运行状态参数和未来运行状态参数。可视化部件能够基于线性时间轴和/或相对位置关系来查看过去运行状态参数、现在运行状态参数和/或未来运行状态参数。

可视化部件能够通过驱动模块接收来自参数监测采集单元采集的主体机构的实时运行状态数据，并将建立的能够基于线性时间轴和/或相对位置关系变化的二维虚拟模型和/或三维虚拟模型通过控制显示一体化元件以可观测的方式展示。

该技术方案的优点在于：可视化部件可配置为用于处理第一运行状态数据记录中心中过去运行状态参数的第一可视化部件、用于处理第二性能记录中心中现在运行状态参数的第二可视化部件及用于处理第三性能记录中心中未来运行状态参数的第三可视化部件，以使得基于不同类型的可视化部件可以对主体机构在不同的线性时间轴和/或相对位置关系的运行过程进行可视化查看，从而能够以线性时间轴和/或相对位置关系的调节来获取主体机构的过往工作情况、实时运行状态和/或未来模拟期望，其中，可视化部件可基于主体机构建立二维虚拟模型和/或三维虚拟模型，以通过多种展示途径使操作人员能够更加快捷直观地掌握主体机构的性能和/或状态。

驱动模块能够基于控制显示一体化元件的不同驱动命令以对应控制第一可视化部件、第二可视化部件和/或第三可视化部件进行模型建立。第三可视化部件能够基于包含有自定义初始状态参数的驱动命令完成预定线性时间轴和/或相对位置关系范围内的第三运行状态数据记录中心建立。优选地，操作人员能够根据基于包含有自定义初始状态参数的驱动命令建立的第三运行状态数据记录中心中预定线性时间轴和/或相对位置关系范围内的未来运行状态参数对自定义初始状态参数的设定情况进行反复调节，直至确认。

驱动模块能够基于包含有经由操作人员确认的自定义初始状态参数的驱动命令对实体部件的运行状态和/或设置参数进行调节。实体部件能够响应于驱动模块的包含有经由操作人员确认的自定义初始状态参数的驱动命令，在完成适应性调节后基于自定义初始状态参数开始运行。

第二运行状态数据记录中心能够响应于驱动模块发送的主体机构的实时运行状态数据，以将其对前一时刻或前一位置的运行状态数据进行替换的方式使第二可视化部件的虚拟模型能够基于数据的替换而完成图像的替换。

第二运行状态数据记录中心中替换出的前一时刻或前一位置的运行状态数据能够经由驱动模块发送至第一运行状态数据记录中心以完成数据累存，以使得第一可视化部件基于第一性能记录中心中的过去运行状态参数建立的虚拟模型能够基于线性时间轴和/或相对位置关系的调节进行查看。

该技术方案的优点在于：操作人员能够通过控制显示一体化元件向驱动模块发送不同的驱动命令，以使得驱动模块能够驱动第三可视化部件基于未经确认的自定义初始状态参数进行模拟计算，以获取建立第三运行状态数据记录中心的未来运行状态参数，从而便于操作人员基于第三运行状态数据记录中心中在预设线性时间轴和/或相对位置关系的范围内的未来运行状态参数提前了解主体机构计划中的运行情况，并以此判断自定义初始状态参数设置的合理性。操作人员能够通过控制显示一体化元件对自定义初始状态参数进行调整或确认，以使得驱动模块能够响应于调整驱动命令驱动第三可视化部件基于调整后的自定义初始状态参数再次进行模拟计算或响应于确认驱动命令驱动实体部件基于确认的自定义初始状态参数进行调节和运行，从而使得实体部件能够基于适当的自定义初始状态参数开始运行。处于运行状态的主体机构能够由参数监测采集元件采集实时运行状态数据，以使得第二可视化部件可基于实时运行状态数据完成实时模拟，并可使得第一可视化部件基于第二可视化部件替换出的前一时刻和/或前一位置的运行状态数据而完成数据叠加，以便于操作人员能够通过显示在控制显示一体化元件上的方式查看主体机构基于确认的自定义初始状态参数开始运行后的过往工作情况和/或实时运行状态。

驱动模块能够基于实体部件在主体机构内至少包括齿轮齿条组件和/或轴承座组件的运动监测物件对应位置所设置的参数监测采集单元所获取的运动监测物件在运行过程中基于线性时间轴的相对位置关系数据实时改变状态，驱动可视化部件以显示在控制显示一体化元件上的方式调节对应虚拟运动部件。

该技术方案的优点在于：参数监测采集元件对于主体机构中可能设置的所有运动监测物件都可对应设置有对应的监测元件，其中，至少设置有能够监测运动监测物件相对位置关系数据的姿态监测元件，以通过姿态监测元件监测运动监测物件基于线性时间轴变化的情况，从而使得可视化部件能够基于运动监测物件的移动而使所建立的虚拟模型中对应的虚拟运动部件进行同步移动，以实现运动监测物件的可视化展示，并使得操作人员能够基于控制显示一体化元件观察虚拟运动部件的移动来获取运动监测物件的移动过程，从而避免运动监测物件在移动过程中可能出现卡死、滑移、松动等情况。

可视化部件能够基于由参数监测采集单元采集的主体机构不同部位的运行状态数据，以渲染的方式可视化地实时展示变动情况。

该技术方案的优点在于：可视化部件能够基于图形部件与属性数据结合的形式，将采集的运行状态数据在主体机构对应的虚拟模型上相应位置以不同深浅和/或色彩的颜色按照划分的若干数据梯度进行渲染，并可基于线性时间轴和/或相对位置关系的变化而对颜色的不同深浅和/或色彩进行相互对应的实时调整，从而使得主体机构内部分布情况能够以色彩改变或者色差区别的方式实现实时可观测地监控。

可视化部件所构建的虚拟模型与主体机构能够建立一一对应的实时状态显现关系，虚拟模型中的二维虚拟模型与三维虚拟模型也能够建立一一对应的实时状态显现关系。基于任一虚拟模型中的部件能够定位至相应的另一个虚拟模型中的部件和/或主体机构中的部件。

该技术方案的优点在于：主体机构中的不同部件设置有不同的唯一赋值代号，且唯一赋值代号可基于不同部件所需设置的参数监测采集元件的监测元件而对应设置，以使得可视化部件基于主体机构所建立的二维虚拟模型及三维虚拟模型能够与主体机构构建一一对应的实时状态显现关系，且二维虚拟模型及三维虚拟模型之间也能够构建一一对应的实时状态显现关系，以使得任一部件能够以点选的方式在不同虚拟模型中定位。进一步地，监测元件也可设置有对应的唯一赋值代号，以使得各个部位及其对应的监测元件能够集合于数据库中，以通过数据库查找的方式定位至对应部件和/或监测元件。

附图说明

图1为本发明工作台装置在一种优选实施例中的三维结构示意图；

图2为本发明工作台装置在一种优选实施例中齿轮齿条组件的二维结构示意图；

图3为本发明工作台装置在一种优选实施例中的信号传输图；

图4为本发明工作台装置在一种优选实施例中的控制流程框图。

附图标记列表

100：实体部件	110：主体机构
		111：齿轮齿条组件	112：齿条元件
113：齿轮元件	114：第一齿条
		115：第二齿条	116：齿条轴
117：压簧伸缩组件	118：胀紧套组件
		119：轴承座组件	130：参数监测采集单元
200：可视化部件	201：第一可视化部件
		202：第二可视化部件	203：第三可视化部件
210：二维虚拟模块	220：三维虚拟模块
		300：驱动模块	400：控制显示一体化元件
410：显示模块	420：操作模块

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

如图1所示为工作台装置在一种优选实施例中的三维结构示意图，如图2所示为工作台装置在一种优选实施例中齿轮齿条组件111的二维结构示意图，如图3所示为工作台装置在一种优选实施例中的信号传输图，如图4所示为本发明工作台装置在一种优选实施例中的控制流程框图。

本发明公开了一种工作台装置，其包括相互关联的实体部件100和可视化部件200，其中，实体部件100能够通过驱动模块300与可视化部件200建立信号连接，可视化部件200能够与至少一个控制显示一体化元件400建立信号连接，以使得在工作台装置中至少能够实现双向流通的信号交互。

根据一种优选实施方式，实体部件100可包括主体机构110和参数监测采集单元130，可视化部件200可包括二维虚拟模块210和/或三维虚拟模块220，可视化部件200能够在驱动模块300的信号传递下基于参数监测采集单元130获取的主体机构110在线性时间轴和相对位置关系某一点上的运行状态数据作为零时刻零状态模型数据以在对应的二维虚拟模块210和/或三维虚拟模块220中建立相应的二维虚拟模型和/或三维虚拟模型，其中，作为零时刻零状态模型数据对应的主体机构110所处零时刻状态可基于初始时刻和/或初始位置设定，例如，初始时刻和/或初始位置在经过线性时间轴上一个刻度后，停止过程结束到启动时刻或经过相对位置关系的改变后，所在定点位置或自定义的线性时间轴和/或相对位置关系等，来完成对于零时刻零状态的设定，从而得到零时刻零状态下的主体机构110对应的零时刻零状态模型数据。进一步地，可视化部件200的二维虚拟模块210和三维虚拟模块220分别建立的二维虚拟模型和三维虚拟模型能够以图形部件与属性数据结合的方式输出并可基于线性时间轴的移动而进行实时地同步变化，从而使得可视化部件200能够通过二维和/或三维模型实现至少对主体机构110的稳定、完整的一一对应关系，其中，二维虚拟模型与三维虚拟模型之间也可建立一一对应关系，以便于操作人员基于其中一种虚拟模型而定位至另一种虚拟模型或主体机构110的本体。可视化部件200基于零时刻零状态模型数据所建立的二维虚拟模型和/或三维虚拟模型能够响应于参数监测采集单元130监测到的主体机构110在线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化下运行状态数据的改变而进行动态调整，并能够在至少一个控制显示一体化元件400上基于相应操作人员的需求以独立或并行的方式显示，以使得操作人员可通过相应控制显示一体化元件400以可观测的方式获取主体机构110的运行状况，从而确定对主体机构110调节的方式。优选地，控制显示一体化元件400需要设置一块集成的触摸式显示屏。要求至少能够显示虚拟模型的显示模块410和用于输出驱动命令的操作模块420（显示模块410和操作模块420集成在触摸式显示屏上），使得操作人员通过显示模块410获取主体机构110的二维和/或三维的可观测数据后，能够基于可视化数据与设定阈值之间的关系，利用操作模块420将驱动命令发送至控制模块，从而使得响应于驱动命令的控制模块能够对主体机构110内的指定部件进行调节，

根据一种优选实施方式，任一实体部件100能够通过驱动模块300与多个可视化部件200建立起信号连接。主体机构110上的运行状态数据有着不同的数据类型，以使得驱动模块300能够将对应主体机构110的运行状态数据根据类型的不同分别发送至不同的可视化部件200以获取相应的虚拟模型。优选地，若干可视化部件200可根据对应主体机构110在线性时间轴不同位置下的运行状态数据配置为基于第一运行状态数据记录中心的第一可视化部件201、基于第二运行状态数据记录中心的第二可视化部件202和基于第三运行状态数据记录中心的第三可视化部件203，其中，第一运行状态数据记录中心可被配置为由参数监测采集单元130获取的主体机构110在当前时刻至对应初始时刻或早于当前时刻的任一时刻之间的时间段内的过去运行状态参数合集，第二运行状态数据记录中心可被配置为由参数监测采集单元130获取的主体机构110在当前时刻的现在运行状态参数合集，第三运行状态数据记录中心可被配置为由参数监测采集单元130获取的主体机构110在对应初始时刻的初始运行状态数据与自定义的零时刻零状态参数经运算处理后得到的未来运行状态参数合集或由参数监测采集单元130获取的主体机构110在指定时刻的运行状态数据与指定时刻下的输入条件经运算处理后得到的未来运行状态参数集合。进一步地，第一可视化部件201能够基于第一运行状态数据记录中心对线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化的主体机构110构建第一虚拟模型，以使得操作人员能够通过接收有第一虚拟模型的控制显示一体化元件400对主体机构110在预设时间段内的运行状态数据变化进行可视化地全时刻全方位查看，从而便于操作人员进行过去运行状态参数查看和/或故障根源追溯；第二可视化部件202能够基于第二运行状态数据记录中心对线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化的主体机构110构建第二虚拟模型，由于第二运行状态数据记录中心会随着当前时刻地不断推移而获得参数监测采集单元130监测的主体机构110实时数据，所以第二运行状态数据记录中心不断产生可覆盖前一时刻/位置数据的后一时刻/位置现在运行状态参数，以使得控制显示一体化元件400所展示的第二虚拟模型可根据主体机构110的实时变化而同步变化，从而使得操作人员能够通过控制显示一体化元件400实现对当前主体机构110运行的实时状态进行确认，并可基于实时运行状态数据与预设阈值之间的关系判断是否对主体机构110内的各类部件进行调节及调节程度，以保证主体机构110能够始终处于正常的运行状况下；第三可视化部件203能够第三运行状态数据记录中心对线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化的主体机构110构建第三虚拟模型，由于第三运行状态数据记录中心是驱动模块300基于初始运行状态数据和自定义的零时刻零状态参数经过迭代运算后得到的预期未来运行状态参数，因此操作人员能够在控制显示一体化元件400通过第三虚拟模型的可视化查看，以提前获取处于初始状态的主体机构110在输入预设的条件后的一段时间内运行状态数据的实时改变状态，从而便于操作人员基于模拟情况与预期情况间的差异，及时调整自定义的零时刻零状态参数或其他条件。

根据一种优选实施方式，主体机构110处于初始状态的情况下，参数监测采集单元130将获取到的主体机构110的初始运行状态数据作为零时刻零状态模型数据提供至可视化部件200进行虚拟模型建立，其中，第一可视化部件201、第二可视化部件202和/或第三可视化部件203能够分别基于零时刻零状态模型数据以二维虚拟建模和/或三维虚拟建模的方式建立相应的初始虚拟模型。优选地，第一可视化部件201、第二可视化部件202和第三可视化部件203均能够分别以二维虚拟建模和三维虚拟建模的方式建立相应的初始虚拟模型，以使得控制显示一体化元件400能够更全面地获取主体机构110的相关信息。主体机构110处于初始状态时的逻辑进程可配置为：

S1、参数监测采集单元130对处于初始状态的主体机构110进行监测，以获取各类初始运行状态数据，并将初始运行状态数据发送至控制模块；

S2、控制模块能够基于可视化部件200的设置类型将接收到初始运行状态数据分别发送至第一可视化部件201、第二可视化部件202和/或第三可视化部件203；

S3、第一可视化部件201、第二可视化部件202和/或第三可视化部件203能够以初始运行状态数据作为零时刻零状态模型数据来建立二维和/或三维的虚拟模型，并在控制显示一体化元件400以可观测的方式展示于操作人员。

进一步地，主体机构110在启动前，操作人员可利用控制显示一体化元件400的操作模块420将预设的自定义的零时刻零状态参数以输入信号的方式传输至驱动模块300，以使得驱动模块300能够对输入信号包含控制信息进行提取后以预设逻辑进程分别对实体部件100和可视化部件200传输驱动命令以响应于操作人员发出的输入信号，其中，主体机构110启动前的逻辑进程可配置为：

S4、驱动模块300响应于控制显示一体化元件400传递的输入信号并基于输入信号所包含信息的类型输出不同的驱动命令；

S5、在设置有第三可视化部件203时，驱动模块300能够将带有自定义的零时刻零状态参数的驱动命令发送至第三可视化部件203，以使得第三可视化部件203能够基于初始运行状态数据建立的初始虚拟模型及带有自定义的零时刻零状态参数的控制信息，经过迭代运算处理，以获取预期一段时间内的模拟运行状态数据；

S6、第三可视化部件203能够基于获取的模拟运行状态数据以可视化的虚拟模型方式展示于控制显示一体化元件400，并将模拟运行状态数据与预期运行状态数据的差值与预设阈值之间的关系同步反馈至控制显示一体化元件400，以使得操作人员可根据第三可视化部件203的发送至控制显示一体化元件400的显示信息判断自定义的零时刻零状态参数设置的合理性，并可将更改信息或确认信息的输入信号传递至驱动模块300；

S7、驱动模块300在接收到包含有更正数据信息的输入控制信号时，能够驱动第三可视化部件203基于更改后的输入条件重复完成S5、S6步骤，直至驱动模块300接收到包含有确认信息的输入信号；

S8、基于第三可视化部件203设置情况的不同，驱动模块300能够在接收到包含有修改确认信息的输入信号或包含有自定义的零时刻零状态参数的输入信号时，向至少包括主体机构110内的相应部件发出调控指令，以使得相应部件响应于调控指令以符合自定义的零时刻零状态参数的方式设置并启动主体机构110。

进一步地，主体机构110在运行过程中，由参数监测采集单元130捕捉主体机构110的运行状态数据在线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化下的变化并通过驱动模块300基于逻辑进程发送至对应的可视化部件200，以使得对应的可视化部件200能够对建立的虚拟模型进行同步映射，从而便于操作人员通过控制显示一体化元件400以可观测的方式获取线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化下主体机构110的运行状况。主体机构110在实际运行过程中可能会遇到设备故障或运行条件改变等突发情况，操作人员能够基于可视化部件200的反馈信号对不同突发情况进行判断，以确定调控方式。优选地，驱动模块300在参数监测采集元件传输的采集数据超出极限阈值时，能够启动紧急状态以绕过模拟单元并直接与控制显示一体化元件400实现信号连接的方式向控制显示一体化元件400发送报警信号，以便于操作人员能够及时掌握异常情况。主体机构110在运行过程中的逻辑进程可配置为：

S9、参数监测采集单元130能够对各线性时间轴位置和/或相对位置关系变化下的主体机构110的运行状态数据进行监测，并将监测得到的实时运行状态数据通过驱动模块300发送至第二可视化部件202；

S10、第二可视化部件202能够将接收到的下一时刻/位置的实时运行状态数据用以覆盖上一时刻/位置的运行状态数据，以使得第二可视化部件202基于实时运行状态数据的改变而同步改变对应的虚拟模型，其中，被覆盖的上一时刻/位置的运行状态数据可通过驱动模块300发送至第一可视化部件201，以在第一可视化部件201中完成储存和叠加；

S11、操作人员能够通过操作人员端获取第二可视化部件202的实时同步虚拟模型，以掌握主体机构110的实时运行状况，并基于实时运行状态数据与预期运行状态数据的差值与预设阈值之间的关系判断主体机构110可能遇到的突发情况；

S12、当主体机构110发生故障而使得性能降低甚至失效的情况时，操作人员可通过调取第一可视化部件201储存的根据作为过去运行状态参数信息的第一运行状态数据记录中心建立的线性时间轴不同位置和/或相对位置关系变化下的基于一定逻辑顺序排布的若干虚拟模型，以获取出现故障的部件在故障前的一段时间内对应故障部件的运行状态数据实时改变状态，从而确定适宜的调控方式；

S13、当主体机构110发生运行条件改变甚至突变的情况时，操作人员可驱动第三可视化部件203基于第一可视化部件201储存的主体机构110处于平稳运行状态时的运行状态数据建立临时的虚拟模型，以附加于改变后的运行条件的方式迭代处理运算，以获取一段时间内主体机构110的运行状况，从而使得操作人员能够快速了解运行条件改变所引发的后果并确定适宜的调控方式；

S14、在应对于主体机构110的突发状况而做出相应的调控方式时，可利用第三可视化部件203基于调整后的运行状态数据和运行条件进行迭代运算处理，以显示在控制显示一体化元件上的方式判断调控方式的合理性，并在调控方式不合理时通过对调控方式的修改直至出现合理的调控方式；

S15、主体机构110基于原始的运行状态数据和运行条件或调整后的运行状态数据和运行条件，以在正常的工况下实现相应的功能。

根据一种优选实施方式，在实体部件100中用于板类和箱体类工件的连续回转加工和/或多面加工的主体机构110可包括若干齿轮齿条组件111、连杆组件、齿轮组件及轴承座组件119，其中，齿轮齿条组件111可通过齿轮元件113与齿条元件112的齿面啮合构成齿轮齿条组件111内的传动结构，齿条元件112可优选为采用环面齿条以增大齿轮元件113与齿条元件112齿面啮合的接触面积，从而增大齿轮齿条组件111的承载能力。可选地，齿轮齿条组件111在齿条元件112一侧可通过部分连杆组件和/或齿轮组件与电机相连以接收电机输出的动能，通过电机发出的动能而绕齿条轴116旋转的齿条元件112基于齿面啮合而带动齿轮元件113绕齿轮轴旋转以进行齿轮齿条组件111内的传动，被驱动运行的齿轮组件能够通过其他部分连杆组件和/或齿轮组件连接于轴承座组件119以带动轴承座组件119同步运动。优选地，主体机构110配置有至少两个齿轮齿条组件111及与其各自匹配的其他组件，以使得主体机构110在工作作业时能够基于多个齿轮齿条组件111的不同驱动方向而完成至少两个不同方向上以灵活自由的方式旋转，其中，齿轮齿条组件111可至少配置有用于驱动对应的第一轴承座在第一自由度上转动的第一齿轮齿条和用于驱动对应的第二轴承座在第二自由度上转动的第二齿轮齿条。可选地，第一轴承座可通过对应的第一连杆与第一齿轮齿条中的第一齿轮同轴设置，以使得第一轴承座能够随着第一齿轮绕第一连杆沿第一自由度同步运动；第二轴承座可通过对应的第二连杆与第二齿轮齿条中的第二齿轮同轴设置，以使得第二轴承座能够随着第二齿轮绕第二连杆沿第二自由度同步运动，其中，通过第二连杆组件连接的第二齿轮齿条与第二轴承座均设置于第一轴承座内，以随着第一轴承座在第一自由度上的转动而使得第二轴承座能够至少基于两个自由度进行转动。优选地，第一自由度与第二自由度转动方向不同时并列进行。进一步地，基于第一自由度转动的第一连杆与基于第二自由度转动的第二连杆能够以空间垂直的方式设置，以保证工件在安装于第二轴承座上加工时的灵活性和多面性。齿轮元件113与齿条元件112能够以旋转轴线彼此异面的方式构成齿轮齿条组件111，其中，轴线异面是指齿轮元件113的旋转轴线与齿条元件112的旋转轴线彼此为异面直线，齿条元件112的旋转轴线以及齿轮元件113的旋转轴线不在同一面上，两者既不相交又不平行。优选地，齿条元件112旋转轴线以及齿轮元件113旋转轴线彼此正交。通过该设置方式，能够减少齿轮元件113的齿轮齿与齿条元件112的齿道之间的摩擦，并使得齿轮元件113与齿条元件112的角速度或转速的比值较大。进一步地，齿条元件112与齿轮元件113在交错角吻合的情况下，齿条元件112的螺旋线旋向匹配于齿轮元件113的螺旋线旋向。可选地，齿轮元件113的齿轮齿可通过滚刀磨削而形成，也可由若干滚子沿周向间隔排设于齿轮元件113上而形成，以保证齿轮元件113的齿轮齿能够以结构配合的方式划过齿条元件112的螺旋线型的齿道，其中，通过滚刀磨削而成的齿轮齿可基于平面二次包络的方式加工而成，从而形成承载能力大、传动精度高、使用寿命长的齿轮齿条组件111；通过滚子间隔排设而成的齿轮齿可基于排设间隙和/或滚子尺寸结构的调节以配合齿条元件112的齿道结构，从而极大程度地提高主体机构110传动精度的同时，还能够提高定位精度、提高传动效率及降低运行噪音。优选地，齿条元件112可采用同轴安装的多段齿条拼接而成，例如带有齿条轴116的第一齿条114能够以齿条轴116一侧插入第二齿条115内结构匹配的齿条轴116通孔的方式实现第一齿条114与第二齿条115的可拆卸连接。第一齿条114与第二齿条115相向端面之间沿周向间隔设置有用于调整齿侧间隙的压簧伸缩组件117，齿侧间隙还可通过设置于齿条轴116与第二齿条115之间的胀紧套组件118进行调节，其中，压簧伸缩组件117能够调节第一齿条114和第二齿条115之间的轴向距离，胀紧套组件118能够将第一齿条114和第二齿条115可拆卸地紧固为一体。优选地，齿条元件112一般可采用合金材料制作，例如40Cr合金钢。

根据一种优选实施方式，参数监测采集单元130基于主体机构110的结构在相应位置设置有若干能够监测不同运行状态数据的监测元件，例如，可设置有用于监测主体机构110内各组件温度的温度监测元件、用于拍摄主体机构110内部图像的图像监测元件及用于监测主体机构110内运行噪声的噪声监测元件等。进一步地，图像监测元件能够至少对齿轮齿条组件111的齿轮元件113和齿条元件112之间的齿侧间隙进行采集，噪声监测元件能够至少对齿轮齿条组件111的齿轮元件113和齿条元件112在不断啮合过程中产生的噪声进行采集。优选地，参数监测采集单元130还能够基于主体机构110中的运动监测物件进行动态监测，其中，参数监测采集单元130可至少对齿轮齿条组件111运行过程进行动态捕捉，以至少通过姿态监测元件对齿轮元件113和/或齿条元件112采集其运行过程中的转速、转角、转向和/或位置等相对位置关系数据，并基于其相对位置关系数据与温度监测元件采集的温度数据、图像监测元件采集的图像数据和/或噪声监测元件采集的噪声数据的结合以发送至可视化部件200，并可通过显示在控制显示一体化元件上的方式展示齿轮齿条组件111的实时工作状态；参数监测采集单元130可对轴承座组件119的转动过程进行动态捕捉，以至少通过姿态监测元件采集轴承座组件119在转动过程中的转速、转角、转向和/或位置等相对位置关系数据，并基于其相对位置关系数据与温度监测元件采集的温度数据和/或图像监测元件采集的图像数据的结合以发送至可视化部件200，并可通过显示在控制显示一体化元件上的方式展示轴承座组件119的实时工作状态。进一步地，参数监测采集单元130还可对电机的运行过程进行动态捕捉，以通过电机转轴的相对位置关系数据获取电机的实时工作状态。

根据一种优选实施方式，可视化部件200能够响应于参数监测采集单元130发送的采集自主体机构110的运行状态数据，以基于运行状态数据的不同类型对建立的虚拟模型进行同步调整和/或渲染，其中，可视化部件200至少能够基于由参数监测采集单元130采集的运动监测物件在运行过程中的相对位置关系数据的变化而对虚拟模型中运动监测物件所对应的虚拟运动部件进行同步调整，以使得虚拟运动部件能够基于主体机构110内运动监测物件的运动状态而以显示在控制显示一体化元件上的方式展示；可视化部件200至少能够基于由参数监测采集元件采集的主体机构110中不同部位的温度数据、图像数据和/或噪声数据等实时运行状态数据在可视化的虚拟模型上以渲染的方式展示。优选地，可视化部件200至少能够由三维虚拟模块220完成同步调整和/或渲染。进一步地，可视化部件200基于同步调整和/或渲染的可视化展示可借助于控制显示一体化元件400的显示模块410实现，其中，显示模块410所展示的可视化虚拟模型为在接收前经过模型轻量化处理的二维模型图像和/或三维模型图像，以降低控制显示一体化元件400的工作负荷，并提升了显示模块410至少对三维模型图像的显示速度快，从而提高工作效率。

根据一种优选实施方案，对于该控制显示一体化元件400是由具有显示部的手持式便携终端设备构成的情况，二维虚拟模块210输出的二维虚拟模型和三维虚拟模块220输出的三维虚拟模型是以分时的方式择一显示在控制显示一体化元件400上的，其中，在二维或三维模拟图像上所选取的运动部件是以与该齿轮齿条组件111的至少一个已知外表部件相对应的方式显示的。由于该齿轮齿条组件111会因工件打磨时掉落碎屑从而发生堵塞，该齿轮齿条组件111往往设有多个监测元件，倘若仅在二维、三维模型上展示涉及故障的部件，维修人员并不能准确找到接近齿轮齿条组件111，甚至很难理解其具体所在的方位。在现场的维修人员只持有很小的显示屏的情况下，以分时择一的方式显示二维或三维模型只能扩大显示面积，并不能协助维修人员准确找到进入故障部件的通道。因此，本发明规定，设置于该齿轮齿条组件111内部运动部件上的监测单元是以与其拆卸构成依赖关系的部件相关联的方式存储的，从而以分时的方式择一显示在控制显示一体化元件400上的该运动部件也将关联显示与之相关的结构部件、特别是至少一个与其拆卸构成依赖关系的部件，尤其是在外表面可观察到的至少一个与其拆卸构成依赖关系的部件。例如，当位于齿轮元件113内部的监测元件是与其安装卡点联合为第一监测元件，所述第一监测元件有别于位于齿条元件112靠外区域的监测元件，位于表面不可见的内部，但所述第一监测元件与由位于齿条元件112靠外区域的监测元件所构成的所述第二监测元件处于上下关系。当齿轮元件113发生堵塞而不旋转时，监测单元基于电机电流陡增而给出的堵塞信号表明齿轮元件113处于非正常工作状态，此时以分时的方式择一显示在控制显示一体化元件400上的该运动部件（齿轮元件113）高亮显示（例如红色），其中，在控制显示一体化元件400上以套件方式显示齿轮元件113为红色有时也不能让维修人员理解其所面对的问题，特别是需要排除故障的对象所处位置。为此，本发明规定在二维或三维模拟图像上所选取的运动部件（待排除故障的部件或套件）是以与该齿轮齿条组件111的至少一个已知外表部件相对应的方式显示的，该外表部件以肉眼可见的方式位于该齿轮齿条组件111的外部，其中优选地，所述外表部件是由位于该齿轮齿条组件111的“与所选取的运动部件径向相对”的至少两个位置的部件构成的，由此在以分时的方式择一显示在控制显示一体化元件400上的该运动部件时，该控制显示一体化元件400将以分时轮询彼此不同的至少两个三维虚拟模型，其中不仅包括所选取的运动部件、至少一个与其拆卸构成依赖关系的部件，而且还包括至少一个以肉眼可见的方式位于该齿轮齿条组件111外部的外表部件，从而所述三维虚拟模型是至少彼此不同的两个视角的图像，由此便于维修人员准确找到故障的部件、套件，并根据所显示的二维虚拟模型来联合确定其拆卸齿轮齿条组件111和接近方式。

根据一种优选实施方式，参数监测采集单元130可对驱动齿轮齿条组件111在主体机构110中需要进行装夹、回转和分度定位的工件进行动态捕捉，以至少通过姿态监测元件采集工件的单程操作过程，从而使得可视化部件200能够基于工件加工时的操作过程而模拟出工件在工作台装置上的实时转动过程。进一步地，参数监测采集单元130可对至少包括有齿轮齿条组件111配置有用于驱动对应的第一轴承座在第一自由度上转动的第一齿轮齿条和用于驱动对应的第二轴承座在第二自由度上转动的第二齿轮齿条的角转动过程进行动态捕捉，以通过姿态传感器采集第一齿轮齿条相对于目标工件在第一轴承座中转动的速度及其调节目标工件转动过程中的转动方向、转动角度、转动速度和/或定点位置等相对位置关系数据。由于基于第一自由度转动的第一齿轮齿条与基于第二自由度转动的第二齿轮齿条能够以空间垂直的方式设置，以通过姿态传感器采集第二齿轮齿条相对于目标工件在第二轴承座中转动的速度及其调节目标工件转动过程中的转动方向、转动角度、转动速度和/或定点位置等相对位置关系数据。两者数据相互印证以使得可视化部件200能够基于第一齿轮齿条与第二齿轮齿条的配置方式及设置在其他位置的常规监测元件所采集的运行状态数据通过显示模块410以可视化的方式展示主体机构110中工件加工过程，从而更好地掌握工件在主体机构110中工件加工过程的转动情况和结构情况。可选地，参数监测采集单元130可配置有至少用于采集工件和/或主体机构110上转动实时图像的图像监测元件。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种工作台装置，其包括：

实体部件(100)，其中，所述实体部件(100)的主体机构(110)包括通过连杆组件和/或齿轮组件连接的若干齿轮齿条组件(111)及对应的若干轴承座组件(119)，参数监测采集单元(130)能够采集所述主体机构(110)不同部件的运行状态数据，其特征在于，

可视化部件(200)能够基于所述参数监测采集单元(130)采集的所述主体机构(110)的运行状态数据，通过二维虚拟模块(210)和/或三维虚拟模块(220)分别建立至少能够基于线性时间轴和/或相对位置关系变化的虚拟模型，其中，所述可视化部件(200)至少能够基于由所述参数监测采集单元(130)采集的所述主体机构(110)内的运动监测物件在运行过程中相对位置关系数据的实时改变状态，对二维和/或三维模块建立的所述虚拟模型中相应于所述运动监测物件的虚拟运动部件以显示在控制显示一体化元件上的方式进行调节，

驱动模块(300)能够在所述主体机构(110)运转发生异常或停止运转时以驱动至少一个所述可视化部件(200)从第一运行状态数据记录中心中调取过去运行状态参数的方式基于线性时间轴和/或相对位置关系的变化范围进行故障原因追溯；

主体机构(110)在启动前，操作人员利用控制显示一体化元件(400)的操作模块(420)将预设的自定义的零时刻零状态参数以输入信号的方式传输至驱动模块(300)，以使得驱动模块(300)能够对输入信号包含的控制信息进行提取后以预设逻辑进程分别对实体部件(100)和可视化部件(200)传输驱动命令以响应于操作人员发出的输入信号；

在设置有第三可视化部件(203)时，驱动模块(300)能够将带有自定义的零时刻零状态参数的驱动命令发送至第三可视化部件(203)，以使得第三可视化部件(203)能够基于初始运行状态数据建立的初始虚拟模型及带有自定义的零时刻零状态参数的控制信息，经过迭代运算处理，以获取预期一段时间内的模拟运行状态数据，可视化部件(200)的第三可视化部件(203)能够基于获取的模拟运行状态数据以可视化的虚拟模型方式展示于控制显示一体化元件(400)，并将模拟运行状态数据与预期运行状态数据的差值与预设阈值之间的关系同步反馈至控制显示一体化元件(400)，在经过自定义的零时刻零状态参数设置的合理性判断后，更改信息或确认信息的输入信号能够传递至驱动模块(300)；

主体机构(110)在运行过程中，驱动模块(300)基于逻辑进程将变化的运行状态数据发送至对应的可视化部件(200)，以使得对应的可视化部件(200)能够对建立的虚拟模型进行同步映射。

2.根据权利要求1所述的工作台装置，其特征在于，所述可视化部件(200)能够基于接收到的运行状态数据所属线性时间轴的不同而进行类别划分，其中，所述可视化部件(200)能够被配置为第一可视化部件(201)、第二可视化部件(202)和第三可视化部件(203)，以分别处理所述第一运行状态数据记录中心、第二运行状态数据记录中心和第三运行状态数据记录中心中的数据。

3.根据权利要求2所述的工作台装置，其特征在于，所述第一运行状态数据记录中心、所述第二运行状态数据记录中心及所述第三运行状态数据记录中心能够以多次记录或记录覆盖的方式分别储存有所述过去运行状态参数、现在运行状态参数和未来运行状态参数，其中，所述可视化部件(200)能够基于线性时间轴和/或相对位置关系来查看所述过去运行状态参数、所述现在运行状态参数和/或所述未来运行状态参数。

4.根据权利要求3所述的工作台装置，其特征在于，所述可视化部件(200)能够通过驱动模块(300)接收来自所述参数监测采集单元(130)采集的所述主体机构(110)的实时运行状态数据，并将建立的能够基于线性时间轴和/或相对位置关系变化的二维虚拟模型和/或三维虚拟模型通过控制显示一体化元件(400)以可观测的方式展示。

5.根据权利要求4所述的工作台装置，其特征在于，所述驱动模块(300)能够基于所述控制显示一体化元件(400)的不同驱动命令以对应控制所述第一可视化部件(201)、所述第二可视化部件(202)和/或所述第三可视化部件(203)进行模型建立，其中，所述第三可视化部件(203)能够基于包含有自定义初始状态参数的所述驱动命令完成预定线性时间轴和/或相对位置关系范围内的所述第三运行状态数据记录中心建立。

6.根据权利要求5所述的工作台装置，其特征在于，所述驱动模块(300)能够基于包含有经由操作人员确认的所述自定义初始状态参数的所述驱动命令对所述实体部件(100)的运行状态和/或设置参数进行调节。

7.根据权利要求6所述的工作台装置，其特征在于，所述驱动模块(300)能够基于所述实体部件(100)在所述主体机构(110)内至少包括所述齿轮齿条组件(111)和/或所述轴承座组件(119)的所述运动监测物件对应位置所设置的参数监测采集单元(130)所采集的所述运动监测物件在运行过程中基于线性时间轴的相对位置关系数据实时改变状态，驱动所述可视化部件(200)以显示在控制显示一体化元件上的方式调节对应所述虚拟运动部件。

8.根据权利要求7所述的工作台装置，其特征在于，所述可视化部件(200)能够基于由所述参数监测采集单元(130)采集的所述主体机构(110)不同部位的运行状态数据，以渲染的方式可视化地实时展示变动情况。

9.根据权利要求8所述的工作台装置，其特征在于，所述可视化部件(200)所构建的所述虚拟模型与主体机构(110)能够建立起一一对应的实时状态显现联系，所述虚拟模型中的所述二维虚拟模型与所述三维虚拟模型也能够建立起一一对应的实时状态显现联系，其中，基于二维或三维的所述虚拟模型中的区域能够及时反映出相应另一个三维或二维的所述虚拟模型中的区域同时也与所述主体机构(110)中的区域一一对应。

10.根据权利要求9所述的工作台装置，其特征在于，所述主体机构(110)的齿条元件(112)能够由第一齿条(114)和第二齿条(115)通过压簧伸缩组件(117)和/或胀紧套组件(118)以调节相互间隙的方式拼接而成。

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