CN115562163A - 基于数控机床参数数据实时监测系统 - Google Patents

基于数控机床参数数据实时监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于数控机床参数数据实时监测系统，涉及数控机床技术领域，解决了所监测的数据不准确以及数控机床并不能处于一个较佳工作状态的技术问题，设定一组监测周期，根据周期数据将不同的监测周期标记为正常周期或异常周期，此种对温度数据处理的方式更加准确，精准度更高，同时便于外部人员对数据进行处理调控，根据处理得到的两组功率参数确定一组待处理功率参数，再根据待处理功率参数对数控机床进行控制，并实时监测该数控机床的工作状态，确认无误后，再进行设定，通过所监测的具体数值，对数控机床进行数据改变，使数控机床处于一个相对较佳的工作状态，避免了功率过大或者过低对内部的加工针头造成影响。

Description

基于数控机床参数数据实时监测系统
技术领域
本发明属于数控机床监测技术领域，具体是基于数控机床参数数据实时监测系统。
背景技术
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。
专利公开号为CN114693143A的发明涉及一种数控机床的健康状态评价方法、系统、设备和介质，包括：基于预先得到的各训练样本数据集对健康状态分析模型的模型参数进行训练并计算对应的似然概率，将训练后的各组模型参数组成表征机床不同预设工况状态的预设模型参数合集，将各似然概率组成预设似然概率合集；基于得到的预设模型参数合集和预设似然概率合集，对当前数控机床的健康状态进行评价。本发明利用数控机床的历史监测数据构建多维数据向量，通过计算健康度对数控机床的健康状态进行评价，无需增加机床传感器数量，使模型具有更广泛的实用性，降低计算复杂度，实现准确、快速和实时的健康度评价，可以广泛应用于数控机床的健康状态监测领域。
数控机床在进行具体的参数监测时，一般根据数控机床的实时参数，对数控机床进行工作数据调整改变，但此种监测方式，可快速监测某一点位的数据异常，可能因为数据波动所引起，故监测的具体数值并不准确，同时，并不能根据数控机床的多组较佳功率参数对此数控机床的功率数据进行改变，从而使此数控机床处于一个较佳的工作状态，有效避免再次产生异常数据。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了基于数控机床参数数据实时监测系统，用于解决所监测的数据不准确以及数控机床并不能处于一个较佳工作状态的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于数控机床参数数据实时监测系统，包括监测中心、数据提取端、微调终端、幅度调整端以及温度调整端；
所述幅度调整端包括轮廓生成单元以及数据处理单元，所述温度调整端包括预警记录单元以及功率处理单元；
所述监测中心，用于对数控机床的实时参数数据进行监测，并将所监测的实时参数数据传输至数据提取端内；
所述数据提取端，从实时参数数据内对幅度数据以及温度数据进行采集，并将所采集的幅度数据传输至幅度调整端，将所采集的温度数据传输至温度调整端内；
所述幅度调整端，对所采集的幅度数据进行接收，并通过设置于幅度调整端内部的轮廓生成单元通过幅度数据生成摆动轮廓图谱，并将所生成的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内；
所述数据处理单元，对摆动轮廓图谱进行接收，并通过数字标记i，获取对应移动点之间的移动距离，并根据所获取的移动距离，对第一组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第一组最佳工作功率参数传输至微调终端内;
所述温度调整端，对所采集的温度数据进行接收，且温度调整端内部的预警记录单元，根据所采集的温度数据，对预警次数以及预警参数所持续的时长进行处理记录;
所述功率处理单元，根据所处理记录的参数数据，对第二组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第二组最佳工作功率参数传输至微调终端内；
所述微调终端，对第一组最佳工作功率参数以及第二组最佳工作功率参数进行接收，并根据所接收到的功率参数，对该数控机床的输入功率进行调节。
优选的，所述幅度调整端生成摆动轮廓的具体方式为：
幅度数据内包括有处于不同时段的针头位置数据，每个不同时段之间的时间间隔单位为1ms；
轮廓生成单元根据不同时段的针头位置数据，生成加工针头的摆动轮廓，其中，对依次摆动的位置点采用数字标记i进行标记，其中i=1、2、……、n；
将采用数字标记i进行标记后的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，获取该数控机床的第一组最佳工作功率参数。
优选的，所述数据处理单元对第一组最佳工作功率参数进行获取的具体方式为：
通过数字标记i，依次获取相邻两组摆动点之间的距离参数，并将相邻两组摆动点之间的距离参数标记为JLi；
将若干组距离参数JLi进行比对，从中提取最小值，并将其标记为JLmin，并通过该距离最小值JLmin提取对应的数字标记i，再根据对应的数字标记i获取对应的工作功率参数，并将其标记为第一组最佳工作功率参数GL1，并将第一组最佳工作功率参数GL1传输至微调终端内。
优选的，所述预警记录单元对温度数据进行处理记录的具体方式为：
将实时获取的温度数据标记为WDk，其中k代表不同时间段的温度数据，且每组时间段之间间隔1S；
限定监测周期T，T取值1h，将WDk与预设参数Y1进行比对，当WDk＜Y1时，不进行任何处理，反之，将对应的温度数据WDk标记为超警数据，获取该超警数据在监测周期T内所存在的次数CS以及所存在的具体时长SC；
并采用
Figure 318471DEST_PATH_IMAGE001
得到此监测周期T的比对参值BDT；
将此比对参值BDT与预设参数Y2进行比对，当BDT＜Y2时，将此监测周期T标记为正常周期，将正常周期的温度数据WDk以及对应的功率参数传输至功率处理单元内，反之，将对应的监测周期T标记为异常周期，并将异常周期传输至外部显示终端内，供外部人员进行查看，及时对数控机床进行维修处理。
优选的，所述功率处理单元获取第二组最佳工作功率参数的具体方式为：
将正常周期内部的功率参数标记为GLk，采用
Figure 448101DEST_PATH_IMAGE002
得到若干个属于该正常周期的导向因子Pk；
从若干个导向因子Pk中选取数值较大的因子，并将此因子标记为最佳因子，并获取此最佳因子所对应的工作功率参数，并将所获取的第二组最佳工作功率参数GL2传输至微调终端内进行再处理。
优选的，所述微调终端对数控机床的输入功率进行调节的具体方式为：
将两组相对应的第一组最佳工作功率参数GL1以及第二组最佳工作功率参数GL2进行均值处理，得到一组待处理功率参数；
并将待处理功率参数传输至控制中心内，通过控制中心对数控机床进行控制，并实时监测数控机床的工作状态，确认无误后，将待处理功率参数设定为正常功率参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：对数控机床加工针头的幅度数据进行接收并处理，通过设置于幅度调整端内部的轮廓生成单元通过幅度数据生成摆动轮廓图谱，并将所生成的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，根据所获取的移动距离，对第一组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第一组最佳工作功率参数传输至微调终端内；
根据所采集的温度数据，设定一组监测周期，在此监测周期内查看此温度数据是否超出对应范围值的时间以及次数，将不同的监测周期标记为正常周期或异常周期，并将异常周期的数据传输至外部终端内供外部人员进行查看，此种对温度数据处理的方式更加准确，精准度更高，同时便于外部人员对数据进行处理调控；
再根据处理得到的两组功率参数确定一组待处理功率参数，再根据待处理功率参数对数控机床进行控制，并实时监测该数控机床的工作状态，确认无误后，再进行设定，通过所监测的具体数值，对数控机床进行数据改变，使数控机床处于一个相对较佳的工作状态，避免了功率过大或者过低对内部的加工针头造成影响。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请提供了基于数控机床参数数据实时监测系统，包括监测中心、数据提取端、微调终端、幅度调整端以及温度调整端；
所述监测中心输出端与数据提取端输入端电性连接，所述数据提取端分别与幅度调整端以及温度调整端输入端电性连接，所述数据提取端、幅度调整端以及温度调整端输出端均与微调终端输入端电性连接，所述数据提取端与微调终端输入端电性连接；
所述幅度调整端包括轮廓生成单元以及数据处理单元，所述温度调整端包括预警记录单元以及功率处理单元；
所述监测中心，用于对数控机床的实时参数数据进行监测，并将所监测的实时参数数据传输至数据提取端内；
所述数据提取端，从实时参数数据内对幅度数据以及温度数据进行采集，并将所采集的幅度数据传输至幅度调整端，将所采集的温度数据传输至温度调整端内；
所述幅度调整端，对所采集的幅度数据进行接收（具体的，幅度数据便是数控机床加工针头在加工过程中所产生的摆动幅度参数），并通过设置于幅度调整端内部的轮廓生成单元通过幅度数据生成摆动轮廓图谱，并将所生成的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，其中生成摆动轮廓的具体方式为：
幅度数据内包括有处于不同时段的针头位置数据，其中，每个不同时段之间的时间间隔单位为1ms；
轮廓生成单元根据不同时段的针头位置数据，生成加工针头的摆动轮廓，其中，对依次摆动的位置点采用数字标记i进行标记，其中i=1、2、……、n，i=1时，代表此位置为初始摆动点，i为2时，代表加工针头从初始摆动点到达下一处的摆动点，便是第二组摆动点，依此类推，i=n时，为最后一组摆动点；
将采用数字标记i进行标记后的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，获取该数控机床的第一组最佳工作功率参数。
所述数据处理单元，对摆动轮廓图谱进行接收，并通过数字标记i，获取对应移动点之间的移动距离（此移动距离便是摆动距离，摆动距离越小，代表加工针头摆动幅度越小），并根据所获取的移动距离，对第一组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第一组最佳工作功率参数传输至微调终端内，其中，对第一组最佳工作功率参数进行获取的具体方式为：
通过数字标记i，依次获取相邻两组摆动点之间的距离参数，并将相邻两组摆动点之间的距离参数标记为JLi（首先，距离参数是依次进行获取的，例如，加工针头摆动时，从初始点移动到第二摆动点，则为第一组距离参数，从第二摆动点至第三摆动点则为第二组距离参数，依此类推，对两组摆动点之间的距离参数进行获取）；
将若干组距离参数JLi进行比对，从中提取最小值，并将其标记为JLmin，并通过该距离最小值JLmin提取对应的数字标记i，再根据对应的数字标记i获取对应的工作功率参数，并将其标记为第一组最佳工作功率参数GL1，并将第一组最佳工作功率参数GL1传输至微调终端内。
所述温度调整端，对所采集的温度数据进行接收，且温度调整端内部的预警记录单元，根据所采集的温度数据，对预警次数以及预警参数所持续的时长进行处理记录，其中进行处理记录的具体方式为：
将实时获取的温度数据标记为WDk，其中k代表不同时间段的温度数据，且每组时间段之间间隔1S；
限定监测周期T，T取值1h，将WDk与预设参数Y1进行比对，当WDk＜Y1时，不进行任何处理，反之，将对应的温度数据WDk标记为超警数据，获取该超警数据在监测周期T内所存在的次数CS以及所存在的具体时长SC（单位为S）；
并采用
Figure 996894DEST_PATH_IMAGE001
得到此监测周期T的比对参值BDT，其中C1与C2均为预设的固定系数因子，具体取值由操作人员根据经验拟定；
将此比对参值BDT与预设参数Y2进行比对，当BDT＜Y2时，将此监测周期T标记为正常周期，将正常周期的温度数据WDk以及对应的功率参数传输至功率处理单元内，反之，将对应的监测周期T标记为异常周期，并将异常周期传输至外部显示终端内，供外部人员进行查看，及时对数控机床进行维修处理。
所述功率处理单元，对属于正常周期的温度数据WDk以及对应的功率参数进行接收，并通过将两组相互对应的数据进行合并处理，得到属于该数控机床的第二组最佳工作功率参数GL2，其中进行合并处理的具体方式为：
将正常周期内部的功率参数标记为GLk，采用
Figure 678411DEST_PATH_IMAGE002
得到若干个属于该正常周期的导向因子Pk；
从若干个导向因子Pk中选取数值较大的因子，并将此因子标记为最佳因子，并获取此最佳因子所对应的工作功率参数，并将所获取的第二组最佳工作功率参数GL2传输至微调终端内进行再处理。
所述微调终端，对第一组最佳工作功率参数GL1以及第二组最佳工作功率参数GL2进行接收，并根据所接收到的功率参数，对该数控机床的输入功率进行调节，其中，进行调节的具体方式为：
将两组相对应的第一组最佳工作功率参数GL1以及第二组最佳工作功率参数GL2进行均值处理，得到一组待处理功率参数；
并将待处理功率参数传输至控制中心内，通过控制中心对数控机床进行控制，并实时监测数控机床的工作状态，确认无误后，将待处理功率参数设定为正常功率参数。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：预先对数控机床加工针头的幅度数据进行接收并处理，通过设置于幅度调整端内部的轮廓生成单元通过幅度数据生成摆动轮廓图谱，并将所生成的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，根据所获取的移动距离，对第一组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第一组最佳工作功率参数传输至微调终端内；
再根据所采集的温度数据，设定一组监测周期，在此监测周期内查看此温度数据是否超出对应范围值的时间以及次数，将不同的监测周期标记为正常周期或异常周期，并将异常周期的数据传输至外部终端内供外部人员进行查看；
再根据处理得到的两组功率参数确定一组待处理功率参数，再根据待处理功率参数对数控机床进行控制，并实时监测该数控机床的工作状态，确认无误后，再进行设定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，包括监测中心、数据提取端、微调终端、幅度调整端以及温度调整端；
所述幅度调整端包括轮廓生成单元以及数据处理单元，所述温度调整端包括预警记录单元以及功率处理单元；
所述监测中心，用于对数控机床的实时参数数据进行监测，并将所监测的实时参数数据传输至数据提取端内；
所述数据提取端，从实时参数数据内对幅度数据以及温度数据进行采集，并将所采集的幅度数据传输至幅度调整端，将所采集的温度数据传输至温度调整端内；
所述幅度调整端，对所采集的幅度数据进行接收，并通过设置于幅度调整端内部的轮廓生成单元通过幅度数据生成摆动轮廓图谱，并将所生成的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内；
所述数据处理单元，对摆动轮廓图谱进行接收，并通过数字标记i，获取对应移动点之间的移动距离，并根据所获取的移动距离，对第一组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第一组最佳工作功率参数传输至微调终端内;
所述温度调整端，对所采集的温度数据进行接收，且温度调整端内部的预警记录单元，根据所采集的温度数据，对预警次数以及预警参数所持续的时长进行处理记录;
所述功率处理单元，根据所处理记录的参数数据，对第二组最佳工作功率参数进行获取，并将所获取的第二组最佳工作功率参数传输至微调终端内；
所述微调终端，对第一组最佳工作功率参数以及第二组最佳工作功率参数进行接收，并根据所接收到的功率参数，对该数控机床的输入功率进行调节。
2.根据权利要求1所述的基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，所述幅度调整端生成摆动轮廓的具体方式为：
幅度数据内包括有处于不同时段的针头位置数据，每个不同时段之间的时间间隔单位为1ms；
轮廓生成单元根据不同时段的针头位置数据，生成加工针头的摆动轮廓，其中，对依次摆动的位置点采用数字标记i进行标记，其中i=1、2、……、n；
将采用数字标记i进行标记后的摆动轮廓图谱传输至数据处理单元内，获取该数控机床的第一组最佳工作功率参数。
3.根据权利要求2所述的基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，所述数据处理单元对第一组最佳工作功率参数进行获取的具体方式为：
通过数字标记i，依次获取相邻两组摆动点之间的距离参数，并将相邻两组摆动点之间的距离参数标记为JLi；
将若干组距离参数JLi进行比对，从中提取最小值，并将其标记为JLmin，并通过该距离最小值JLmin提取对应的数字标记i，再根据对应的数字标记i获取对应的工作功率参数，并将其标记为第一组最佳工作功率参数GL1，并将第一组最佳工作功率参数GL1传输至微调终端内。
4.根据权利要求3所述的基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，所述预警记录单元对温度数据进行处理记录的具体方式为：
将实时获取的温度数据标记为WDk，其中k代表不同时间段的温度数据，且每组时间段之间间隔1S；
限定监测周期T，T取值1h，将WDk与预设参数Y1进行比对，当WDk＜Y1时，不进行任何处理，反之，将对应的温度数据WDk标记为超警数据，获取该超警数据在监测周期T内所存在的次数CS以及所存在的具体时长SC；
并采用
Figure DEST_PATH_IMAGE001
得到此监测周期T的比对参值BDT，其中C1与C2均为预设的固定系数因子；
将此比对参值BDT与预设参数Y2进行比对，当BDT＜Y2时，将此监测周期T标记为正常周期，将正常周期的温度数据WDk以及对应的功率参数传输至功率处理单元内，反之，将对应的监测周期T标记为异常周期，并将异常周期传输至外部显示终端内，供外部人员进行查看，及时对数控机床进行维修处理。
5.根据权利要求4所述的基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，所述功率处理单元获取第二组最佳工作功率参数的具体方式为：
将正常周期内部的功率参数标记为GLk，采用
Figure DEST_PATH_IMAGE002
得到若干个属于该正常周期的导向因子Pk；
从若干个导向因子Pk中选取数值较大的因子，并将此因子标记为最佳因子，并获取此最佳因子所对应的工作功率参数，并将所获取的第二组最佳工作功率参数GL2传输至微调终端内进行再处理。
6.根据权利要求5所述的基于数控机床参数数据实时监测系统，其特征在于，所述微调终端对数控机床的输入功率进行调节的具体方式为：
将两组相对应的第一组最佳工作功率参数GL1以及第二组最佳工作功率参数GL2进行均值处理，得到一组待处理功率参数；
并将待处理功率参数传输至控制中心内，通过控制中心对数控机床进行控制，并实时监测数控机床的工作状态，确认无误后，将待处理功率参数设定为正常功率参数。
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