CN115951632A - 基于mdc采集g代码的驱动模型运动和在线测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法包括，利用数控系统对数控机床进行加工控制，采集数控机床加工过程中的数据，并将采集到的数据实时发送给数控仿真软件；数控仿真软件接收数控系统发送的数据，根据接收的数据加载仿真模型并驱动数控机床仿真模型运动，与数控机床同步操作；数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量。本发明的方法为制造生产管理提供了实时、透明、可视化的数控机床设备监控系统，也解决了各大中职院校的教学需求。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，尤其是涉及一种基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法。
背景技术
随着全球竞争日益剧烈，数控加工作为保证产品质量、提高劳动生产率及实现自动化的重要手段被广泛应用到汽车、航空、模具等各个制造领域。而数控机床是否能充分发挥其作用，重要的一点在于其所使用的数控程序的效率和易用性。为确保数控加工过程的正确性，在实际数控加工之前需要对加工程序进行验证是一个十分重要的环节。目前，随着计算机仿真技术的发展，利用计算机仿真技术实现对数控加工过程的校验的技术在实际生产中广泛应用。
MDC(Manufacturing Data Collection&Status Management)是一套用来实时采集、并报表化和图表化车间的详细制造数据和过程的软硬件解决方案。目前，通过MDC生产管理，缺乏有效地对数控机床进行实时监控的方法与装置。在各大中职院校，由于数控机床价格昂贵，学习资源有限。又由于学生众多，很多学生可能只有很少地观摩数控机床实际加工的机会。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，为制造生产管理提供了实时、透明、可视化的数控机床设备监控系统，也解决了各大中职院校的教学需求。本发明可以直观、同步、逼真地模拟出数控机床的实际加工过程，应用到企业中，可以极大地提高企业的生产管理效率，可以更好的统筹车间管理，提高生产效率。本发明应用到中职院校的教学中，可以满足对数控机床仿真教学的要求，提高学生的学习兴趣，加深对数控机床加工过程的认识与理解，从而提高学校的教学质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，包括
利用数控系统对数控机床进行加工控制，采集数控机床加工过程中的数据，并将采集到的数据实时发送给数控仿真软件；
数控仿真软件接收数控系统发送的数据，根据接收的数据加载仿真模型并驱动数控机床仿真模型运动，与数控机床同步操作；
数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量。
进一步的，所述数控机床内集成MDC模块，通过MDC模块实时采集加工过程中的数据。
进一步的，所述数控机床内集成网络传输模块，通过网络传输模块将采集的数据实时发送给数控仿真软件。
进一步的，所述MDC模块实时采集加工过程中的数据包括数控机床的数控系统类型和数控机床类型；
数据机床加工的G代码程序；
数控机床运行状态数据。
进一步的，还包括数控机床在进行加工控制前预读几段程序段，预先进行速度规划与运动规划。
进一步的，所述数控机床还将预读的数据发送给数控仿真软件，数控仿真软件接收到数据后，计算出点对应机床坐标系下的数据，并将这些预读数据段与数控机床仿真模型进行碰撞干涉检查；
如果发现数据与机床部件发生碰撞，则立刻发送报警消息给数控系统，数控系统接收到信息后，根据警告等级控制机床动作或停机。
进一步的，所述数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量包括
数控仿真软件接收到数控机床实时运动数据，将运动点数据进行坐标变换，将其变换到世界坐标系下点坐标；
将这些点与加工模型上实际的坐标位置进行对比，计算出两点之前的距离，判断其是否满足精度；
如果不满足精度要求，数控仿真软件根据刀具几何尺寸计算出最优刀具补偿值，发送给数控机床，数控机床收到刀具补偿值后，自动调整当前刀具补偿值。
相对于现有技术，本发明所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法具有以下优势：
本发明应用到制造生产管理，可以实现实时、透明、可视化的数控机床设备监控，使用生产统筹管理，提高生产效率；
本发明应用到各大中职院校，可以很容易地让每一位学生都可以实时观摩数控机床实际加工过程的，提高学习效率，便于学生更加熟练地掌握数控技术，提高学校的教学质量；
本发明提供的预判碰撞干涉检查极大地提高加工安全性；
本发明提供的在线测量方法，能够及时的修正刀具补偿值，从而保证加工质量。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的数控机床与数控仿真软件实时数据交互示意图；
图2为本发明的数控仿真软件实时采集数据处理流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-2所示，本发明提供了一种基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，包括
利用数控系统对数控机床进行加工控制，采集数控机床加工过程中的数据，并将采集到的数据实时发送给数控仿真软件；
数控仿真软件接收数控系统发送的数据，根据接收的数据加载仿真模型并驱动数控机床仿真模型运动，与数控机床同步操作；
数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量。
所述数控机床内集成MDC模块，通过MDC模块实时采集加工过程中的数据。
在本发明的一个实施例中，数控机床配有专用的数控系统，数控系统由硬件和软件部分组成。数控系统软件也叫控制软件，主要分为以下几部分：
输入数据处理程序：接收输入的G代码加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，处理为系统内部规定的数据格式。
插补运算程序：根据曲线种类，对起点、终点等进行运算，并向各坐标轴发出进给脉冲，用于驱动工作台或刀具做相应的运动。
速度控制程序：根据给定的进给速度控制插补运算的频率，以保证预定的进给速度。
管理程序：负责对输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。
诊断程序：在程序运行中及时发现系统的故障，指出故障类型。
基于数控系统软件组成与性能，本发明的数控系统集成MDC实时采集数据的方法包括两种：
第一种：数控系统的MDC模块只采集到G代码行号，此时将行号作为数控系统与数据仿真软件同步与更新的依据。在数控机床的运行过程中，将MDC模块采集到的当前执行的代码行号实时地通过网络传输给与数控仿真软件。
第二种：数控系统的MDC模块采集到丰富的信息，包括G代码行号，当前位置，速度信息等代码程序段中所有信息。在数控机床的运行过程中，将MDC模块采集到的所有信息都实时地反馈到数控仿真软件。
在本发明的一个实施例中，数控系统的MDC模块实时采集加工过程中的数据包括
数控机床的数控系统类型和数控机床类型；
数据机床加工的G代码程序；
数控机床运行状态数据。
在本发明的一个实施例中，数控仿真软件中的网络传输模块，负责接收数据，把接收到的数据传给数控仿真软件的管理模块，数控仿真软件的管理模块处理接收数据。
数控仿真软件适配实际的生产环境，包含：数控机床、数控系统、刀具库等信息，具有代码反读模块、插补模块、驱动模型运动模块等。
数控仿真软件管理模块接收到采集的数据，会根据数据类型进行相应的处理：
接收到数控机床类型：仿真软件管理模块会从机床库中加载相应的仿真模型；
接收到数控系统类型：仿真软件管理模块会加载相应的数控系统；
接收到加工的G代码程序：仿真软件管理模块会启动线程，将G代码反读成内部规定的数据结构，供解析程序使用；
接收到实时采集数据：仿真软件管理模块会做出相应处理，实时地驱动模型同步运动；
接收到机床运行状态数据：仿真软件管理模块也会做作出相应的处理，以保证与数控机床同步操作。
数据仿真软件管理模块接收到的实时采集数据有两种，一是只包括行号；另一是包括行号、位置、速度等信息。针对这两种信息，需要进行不同的处理，来驱动模型运动。
第一种：只包括行号信息。
仿真软件管理模块，会根据行号检索到G代码中相应的程序段位置，切换亮显当前代码行。并找到对应反读结果数据，然后解析数据，获取位置信息与速度信息。最后再根据位置与速度信息进行插补处理，控制仿真模型运动与机床同步。
第二种：包括行号、位置、速度等代码中所有的信息。
因为传输的数据就是代码程序然解析的结果。所以，仿真软件不需要再解析G代码。只需要根据行号检索到G代码中相应的程序段位置，切换亮显当前代码行。再根据位置与速度信息进行插补处理，控制仿真模型运动与机床同步。
在本发明的一个实施例中，为了预判数控加工安全性，本发明可以根据实时采集到的信息，保证一直可以提前预先运行x步，进行切削、碰撞干涉检查，有问题及时提出报警，严重可采取停机，极大程序地保证加工安全性。
具体的，数控系统为了更加有效地控制机床各坐标轴的运动，会预读几段程序段，预先进行速度规划与运动规划，从而提高机床运动效率，提高加工质量。数控系统预读的数据发送给数控仿真软件。当数控仿真软件接收到数据后，计算出点对应机床坐标系下的数据，并将这些预先数据段与数控机床模型进行碰撞干涉检查，如果发现数据与机床部件发现碰撞，则立刻发送报警消息给数控系统。数控系统接收到信息后，根据警告等级控制机床动作或停机，提高加工安全性。
在本发明的另一个实施例中，在数控机床运行过程中，根据数控机床可以采集到加工对象的尺寸，根据传输回来的数据，在数控仿真模型上实际位置，自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，从而提升加工精准度，实现在线测量功能。
数控仿真软件接收到数控机床实时运动数据，首先将运动点数据进行坐标变换，将其变换到世界坐标系下点坐标。然后将这些点与加工模型上实际的坐标位置进行对比。计算出两点之前的距离，判断其是否满足精度。如果不满足精度要求，数控仿真软件根据刀具几何尺寸计算出最优刀具补偿值，以提高加工精度，将计算出的最优刀具补偿值发送给数控机床。数控机床收到刀具补偿值后，自动调整当前刀具补偿值。在加工过程中，通过这种实时的在线测量，实时的调整刀具补偿值，极大可能地提高加工质量
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：包括
利用数控系统对数控机床进行加工控制，采集数控机床加工过程中的数据，并将采集到的数据实时发送给数控仿真软件；
数控仿真软件接收数控系统发送的数据，根据接收的数据加载仿真模型并驱动数控机床仿真模型运动，与数控机床同步操作；
数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量。
2.根据权利要求1所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：所述数控机床内集成MDC模块，通过MDC模块实时采集加工过程中的数据。
3.根据权利要求1所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：所述数控机床内集成网络传输模块，通过网络传输模块将采集的数据实时发送给数控仿真软件。
4.根据权利要求2所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：所述MDC模块实时采集加工过程中的数据包括
数控机床的数控系统类型和数控机床类型；
数据机床加工的G代码程序；
数控机床运行状态数据。
5.根据权利要求1所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：还包括数控机床在进行加工控制前预读几段程序段，预先进行速度规划与运动规划。
6.根据权利要求5所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：
所述数控机床还将预读的数据发送给数控仿真软件，数控仿真软件接收到数据后，计算出点对应机床坐标系下的数据，并将这些预读数据段与数控机床仿真模型进行碰撞干涉检查；
如果发现数据与机床部件发生碰撞，则立刻发送报警消息给数控系统，数控系统接收到信息后，根据警告等级控制机床动作或停机。
7.根据权利要求1所述的基于MDC采集G代码的驱动模型运动和在线测量的方法，其特征在于：所述数控仿真软件根据数控机床的运行数据，在数控机床仿真模型的实际位置自动测量加工公差和判断标准，并根据测量结果返回修改刀具补偿值，实现在线测量包括
数控仿真软件接收到数控机床实时运动数据，将运动点数据进行坐标变换，将其变换到世界坐标系下点坐标；
将这些点与加工模型上实际的坐标位置进行对比，计算出两点之前的距离，判断其是否满足精度；
如果不满足精度要求，数控仿真软件根据刀具几何尺寸计算出最优刀具补偿值，发送给数控机床，数控机床收到刀具补偿值后，自动调整当前刀具补偿值。
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