CN1811633A - 可进行语音输出及语音识别的机床控制系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可进行语音输出及语音识别的机床控制系统及其处理方法，通过语音输出，将PLC控制的机床各种输出信息通报给操作人员，而且，接受用户的语音命令，发出控制命令使机床执行相关动作。本发明特征为，PLC根据机床的输出信息，将预设的语音代码输出到上述共用存储器，语音读取装置从存储器中读取并向扬声器输出对应于相关语音代码的语音数据。而语音读取装置接受通过麦克风输入的用户语音命令，并提取对应的语音命令代码，将其输出到中央处理装置，从而使相应的控制命令输出到机床。
Description
技术领域
本发明涉及机床控制系统，尤其是通过语音输出，将包括运行中的机床当前状态及异常信息的各种控制结果，通报给操作人员，而且，通过语音识别可执行加工程序的编辑和运行的，可进行语音输出及语音识别的机床控制系统及其语音处理方法。
背景技术
在机床，尤其是包括加工中心或数控(Numerical Control：NC)车床的数控机床中，用肉眼确认设备的状态越来越困难，是因为这些设备均由数控计算机进行控制。
这种数控机床中设有操作板，以输入启动、停止、选择动作、切换模式等命令和数据。在操作板上设有指示灯或显示装置，显示对于用户命令的处理结果在内的各种动作状态。
但是，这种指示灯或显示装置的显示，一般使用特定的预设记号或缩写语，故用户要从显示中读出设备状况并进行正确判断，需要相当的时间。这样，只有那些精通数控程序的熟练操作人员，才能做出迅速的反应。另外，在作业途中更换操作人员时，因不了解在作业初期设定的显示，文字或数字的含义，无法即时掌握机器的状况。这样有可能引发事故。
尤其是，当操作人员输入了特殊的数字代码时，只有该操作人员知道正确内容，而别人很有可能不知道相关设定内容。这样别的操作人员只有掌握了手动操作程序，才能了解设备的状态。
对机床的状态，通过用户可识别的语音进行输出的方法，可解决上述问题。这种机床控制系统通常需要很多输入输出接口，用于机床的控制及控制结果的接受。作为这种输入输出接口，一般使用PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)。这样，需要一种可从接受机床各种控制结果的PLC，直接指示语音输出的方法。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，其目的在于，提供一种对由PLC数控命令进行控制的机床中的各种信息，可使用相应的特定语音，向用户提示的机床控制系统及其语音处理方法。
本发明的另一目的在于，提供一种可接受用户的特定语音命令，并使机床进行相应动作的机床控制系统及其语音处理方法。
本发明的另一目的在于，提供通过PLC进行动作并可采用梯形程序组态方式的各种语音输出方法。
为了达到上述目的，本发明中的通过数控装置部的控制进行动作，并通过上述控制向用户输出特定控制结果的机床控制系统，包括：共用存储器、语音存储器、PLC、语音读取装置、语音输出处理装置以及扬声器。
语音存储器中储存有对应于上述控制结果的相关语音数据。
PLC接受上述控制结果，并在上述共用存储器中储存对应于上述控制结果的语音代码。语音读取装置从上述语音存储器中读取并输出语音输出数据，而上述语音输出数据对应于从上述共用存储器中读取的上述语音代码。
语音输出装置将来自上述语音读取装置的语音输出数据转换成模拟语音信号，然后在扬声器中进行变换并输出，从而使用户听到上述语音输出装置的输出。
上述PLC在上述控制结果中，将通过上述数控装置部显示的控制结果所对应的语音代码，传送到上述数控装置部，而上述数控装置部将上述语音代码储存到上述共用存储器中。
上述PLC最好是，根据上述控制结果进行M代码接口输出，同时通过特定的梯形程序运行，以输出上述语音代码。
在上述共用存储器中最好指定特定区域，用于标示分别对应于上述语音代码的特定标志(Flag)，上述PLC则通过标示上述标志的方法，将上述语音代码储存到上述共用存储器中。
上述机床控制系统还可包括麦克风和语音识别处理装置。这样，麦克风将用户语音命令转换为特定的语音电信号，语音识别处理装置将接受的上述语音信号转换为数字(Digital)形式的语音数据，并发送到上述语音读取装置。这时，上述语音存储器还储存有与预设的用户语音命令相对应的语音识别数据，上述语音读取装置通过将上述语音数据与上述语音识别数据进行比较，提取对应的语音命令代码并输出到上述数控装置部。上述数控装置部将对应于上述语音命令代码的控制命令传送给上述PLC，而上述PLC根据上述控制命令控制机床，从而完成本发明的语音识别。
本发明的另一实施例中，机床具有上述机床控制系统，通过用户可识别的语音方式，输出特定控制结果的相关信息，并对相关加工品进行加工。
本发明的另一实施例中，一种机床控制系统的语音处理方法，其中特定PLC根据数控装置部的控制命令，对机床进行控制，其包括以下步骤：上述PLC接受上述控制结果，并标示对应于上述控制结果的标志的步骤；提取对应于上述标志的预存的特定语音输出数据并输出的步骤，以及将上述语音输出数据以用户可识别的语音进行输出的步骤。
上述标志的标示，最好通过将预设值存储在分别对应于上述语音代码的特定共用存储器中特定区域的方式进行。
本发明中的语音处理方法，可进一步包括：将接受的用户语音命令转换为特定的语音电信号的步骤；将上述语音信号转换为数字形式的语音数据，在预设的语音识别数据中读取与上述用户语音命令相同的数据的步骤。另外，还可包括：经过上述读取，提取与上述相同的语音识别数据所对应的特定语音命令代码，并输出到数控装置部的步骤；上述数控装置部向上述PLC输出对应于上述语音命令代码的控制命令，从而对机床进行控制的步骤。经过上述步骤，根据特定语音识别，可对用户语音命令进行处理。
本发明中的机床控制系统，通过用户能识别的语音方式，可对机床运行过程所发生的各种结果中需向用户显示的内容进行输出。
因此，不需要设置用于显示机床各种输出的LED等显示部件，从而可简化PLC的输出接口。这样，可简化操作板。
本发明中的机床控制系统由PLC直接生成特定的语音输出命令，这样本发明也适用于控制结果中，由PLC通过操作板直接向用户显示的内容。语音处理不使用数控用的中央处理器。
另外，可识别用户通过语音下达的控制命令，并控制机床进行相应的动作。
附图说明
图1为本发明之可进行语音输出以及语音识别的机床控制系统的框图；
图2为本发明之机床控制系统的语音输出方法流程图；
图3为本发明之PLC用梯形程序示意图；
图4为本发明之机床控制系统的语音识别方法流程图。
附图符号说明：
101：数控装置部 103：共用存储器
105：PLC 107：数控加工存储器
109：语音存储器 111：语音读取装置
113：语音输出处理装置 115：扬声器
117：语音识别处理装置 119：麦克风
121：伺服界面 200：机械系统
具体实施方式
以下，参照附图对本发明之理想实施例进行详细说明。在附图中，对同一部分使用相同的符号进行表示。而且在说明中，对相关的公知技术或结构不再进行敷述。
图1为本发明中的机床控制系统的框图。本发明之机床控制系统100在特定控制引起的包括机床的启动、停止、模式转换等动作状态以及异常动作等信息的控制结果中，对需要向用户显示的控制结果，除了通过视觉显示装置显示外，还通过用户可识别的语音方式进行输出。而且，本发明中的控制系统100可识别用户语音传达而不是通过操作板操作的特定命令，并控制机床执行相关动作。
下面，参照图1对控制系统100的各个构成进行说明。本发明之控制系统100包括：数控装置部101、PLC105、加工存储器107、共用存储器103、语音存储器109、语音读取装置111、语音输出处理装置113、扬声器115、语音识别处理装置117、麦克风119以及伺服界面121，并与机械系统200相连。为了便于说明，定为，以后的各种控制结果，通过机床显示成用户可凭视觉或听觉识别的形式。
数控装置部101具有对机床进行整体控制的程序，是对机床的启动、停止、动作选择、模式转换等机床的整体运行进行控制的装置。
数控装置部101从PLC105接受相关的语音代码，控制并输出语音输出数据。
这里，语音代码指的是，对机床执行相关控制命令的控制结果所对应的语音数据，各装置均可识别的指定标识符。本发明中的控制系统100对机床所输出的控制结果，以用户可识别的模拟语音信号进行输出。控制系统100通过特定方法，将模拟语音信号编码成数字语音数据并进行储存。
另外，数控装置部101接受来自用户的语音命令(以下简称‘用户语音命令’)，并向PLC105发送相关控制命令，以使机床执行相应的动作。数控装置部101可接受由语音读取装置111通过共用存储器103传送的语音命令代码。中央处理器接受语音命令代码，就通过PLC105输出特定控制命令使机床执行相应的动作。‘语音命令代码’指的是，对于用户语音命令，供各个装置识别的预设的标识符。用户的语音命令分别对应特定的语音命令代码。
共用存储器103作为记忆装置，转达数控装置部101、语音读取装置111、PLC105以及伺服界面121的命令。
共用存储器103上的特定区域被指定为，用于标示对包括特定语音代码及机床控制结果在内的各种信息。共用存储器103上标示的各种信息叫做‘标志(Flag)’。可连接到共用存储器103上的装置，将相关值储存到共用存储器上的特定区域，从而标示相关标志。各装置通过读取标志，共享信息并传达命令。数控装置部101从PLC105接受语音代码并控制输出相应的语音输出数据时，将对应于相关语音代码的标志标示在共用存储器103上。
PLC105从数控装置部101接受机床进行动作所需的相关控制程序(例如，梯形程序)并进行处理，然后将相关控制命令输出到机械系统200。
PLC105从机械系统200接受对于上述控制命令的控制结果，并传送给数控装置部101或对共用存储器103中的相关标志进行标示。另外，当存在对应于控制结果的语音代码时，PLC105对共用存储器103中的语音代码和控制结果的相关标志进行标示，或传送给数控装置部101。
加工存储器107中储存数控装置部101动作所需的程序以及各种数据。数控装置部101从加工存储器107中读出相关信息，并运行机床和机床控制系统100，而且具有根据处理顺序的顺序控制功能。
语音存储器109中存储有，与包括机床启动等动作状态以及其他异常状态在内的各种控制结果相对应的语音输出数据。另外，语音存储器109中储存有对应于用户语音命令的语音识别数据。这种语音输出数据以及语音识别数据均经过预先设定并储存在语音存储器109中，可用特定方法对其进行变更，而且分别对应于语音代码以及语音命令代码。
根据本发明中的另一实施例，数控加工存储器107以及语音存储器109可通过一个存储器实现。
语音读取装置111通过共用存储器103中的标志，读取输出自数控装置部101和PLC105的语音代码。语音读取装置111对读取的语音代码进行分析，并从语音存储器109提取所对应的语音输出数据并输出到语音输出处理装置113。
另外，语音读取装置111通过将从语音识别处理装置117输入的数字语音数据与储存在语音存储器109中的语音识别数据进行比较，从而判断出所对应的语音命令代码。
语音输出处理装置113将语音读取装置111所提供的语音输出数据转换为模拟语音信号，经增幅后通过扬声器115输出给用户。
语音识别处理装置117将麦克风所传送的模拟语音信号转换为数字信号，并使用特定方法编码成数字语音数据后，输出到语音读取装置111。语音识别处理装置117所输出的语音数据，在语音读取装置111中经过读取为相关的语音命令代码，并传送到蚀刻装置部101。
麦克风119将用户的声音转换为语音电信号并输出到语音识别处理装置117。用户使用麦克风119将可进行语音处理的经过预先设定的命令传送给控制系统100。
伺服界面121向用户提供使用于机床的各种伺服马达(未图示)之间的界面。发送到伺服马达(未图示)的控制命令是对共用存储器103中的标志进行标示，并经由伺服界面121。
机械系统200包括，构成机床的各种工具以及工作台，并根据PLC105的控制信号，移动所需距离或驱动所需旋转数，以进行加工。
以下，参照图2和图3对本发明之机床控制系统中的语音输出以及语音识别动作进行说明。
图2为本发明之机床控制系统的语音输出方法的流程图。
PLC105从机械系统200接受包含有特定的当前状态以及异常状态信息的相关控制结果，对有无与其对应的语音输出进行判断。这种语音输出的判断是由接受自数控装置部101并可采用梯形程序组态的控制命令进行(S201)。
PLC105判断有无语音输出，并将对应的语音代码直接输出至数控装置部101，或者对共用存储器103中的标志进行标示。语音代码输出至数控装置部101的情况是，相关控制结果由数控装置部101进行处理的场合。而当PLC105直接将相关控制结果显示给用户并进行传送时，相关语音代码则输出到共用存储器103(S203)。
输出到数控装置部101的语音代码，也通过标示共用存储器103中的标志的方法，传送给语音读取装置111。语音读取装置111读取共用存储器中的相关地址，从而确认从PLC105或数控装置部101传送的语音代码。然后，语音读取装置111从语音存储器109读取对应于相关语音代码的语音输出数据，并将其输出到语音输出处理装置113(S205)。
语音输出处理装置113将巨额手的语音输出数据转换为模拟语音信号并增幅后输出到扬声器115，即用户可识别的语音进行输出(S207)。
通过上述方法，可构成本发明中的机床控制系统的语音输出功能。
使用PLC105的本发明之语音输出功能，语音代码通过由PLC105处理的特定控制程序进行输出。PLC105的控制程序一般由梯形程序编成，语音代码输出用的程序也包括在梯形程序中。
图3为本发明中的PLC用梯形程序示意图。
图3中，呈梯形状的是PLC105的输入接口，而圆形是PLC105的输出接口。X**表示输入接口的类型，M1为数值控制用程序语言-M代码之一。Y***为相关输出接口名。而V1为语音代码，V***表示语音存储器109上的对应于语音代码的语音输出数据地址。
图3中可看出，当从机械系统200输入相当于X***的信号时，梯形程序输出启动代码即M1代码，从而执行相关动作，同时输出语音代码即V1代码。
将对应于M代码的语音输出数据以语音进行输出。现有的M代码中，对应于文字信息表的语音输出表如表1所示。
【表1】
| PROGRAM | 程序 |
| M00 PROGRAM Stop | V00程序停止 |
| M01 OPTIONAL PROGRAM Stop | V01可选程序停止 |
| M02 PROGRAM END | V02程序结束 |
| M30 PROGRAM END/REW | V30程序结束 |
首先，对应于‘M00 PROGRAM STOP’的语音输出数据为‘V00程序停止’。而‘V01可选程序停止’语音输出数据对应于‘M01 OPTIONALPROGRAM STOP’，‘M02 PROGRAM END’对应于‘V02程序结束’，而‘M30PROGRAM END/REW’则对应于‘V30程序结束’。
同样，可设置刀具交换的语音输出数据，还可设置转数变换、夹紧、冷却液以及轴控制等语音程序。
另外，机床运行过程中的所有代码输出可转换成语音输出。
图4为本发明之机床控制系统中的语音识别方法的流程图。
当用户通过麦克风119输入预先设定的语音命令，麦克风119将所输入的用户语音命令转换为语音电信号。用户可通过语音来控制机床的内容限定于，通过特定的设定方法，对应于语音命令代码的部分。可对上述设定进行变更，但基本上限定在数控装置部101可进行处理的范围之内(S401)。
麦克风119生成的语音信号通过语音识别处理装置117转换为数字语音数据后，输入到语音读取装置111。语音读取装置111将所输入的语音数据和储存在语音存储器109中的各语音识别数据进行比较，从而查出对应的语音命令代码。语音读取装置111将读取的语音命令代码输出到共用存储器103(S403)。
数控装置部101读出共用存储器103中的标志，并对相关语音命令代码是否已输入进行确认。数控装置部101将读出的语音命令代码所对应的机床作业内容的相关控制命令，传送给PLC105。PLC105根据从数控装置部101输入的控制命令，对相关机械系统200进行控制(S405)。
本发明通过上述方法，执行语音识别的机床控制。
本发明通过语音输出，将运行中的机床的当前状态及异常信息等各种控制结果通知给操作人员，同时通过语音识别，可执行对加工程序的编辑以及运行，从而可适用于数值控制机床的控制系统中。
以上，对本发明中的较佳实施例进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施例，所属专业技术人员完全可以在本发明的技术范围之内，对本发明进行各种各样的变形和变更。
Claims (10)
1、一种机床控制系统，通过数控装置部的控制进行动作，并通过上述控制向用户输出特定控制结果，其特征在于，包括：
共用存储器；
语音存储器，用于储存对应于上述控制结果的特定语音数据；
PLC，用于接受上述控制结果，并将对应于上述控制结果的语音代码储存到上述共用存储器；
语音读取装置，从上述语音存储器中读取并输出对应于自上述共用存储器读取的上述语音代码的语音输出数据；
语音输出处理装置，将上述语音读取装置的语音输出数据转换为模拟语音信号；以及
扬声器，对上述语音输出装置的输出，以用户可听见的形式进行转换。
2、如权利要求1所述机床控制装置，其特征在于：
上述PLC在上述控制结果中，将通过上述数控装置部处理并显示的控制结果所对应的语音代码，传送到上述数控装置部；
上述数控装置部将上述语音代码储存到上述共用存储器中。
3、如权利要求1所述机床控制装置，其特征在于：
上述PLC根据上述控制结果，在进行M代码接口输出的同时，通过以输出上述语音代码形式体现的特定梯形程序运行。
4、如权利要求1或3所述机床控制装置，其特征在于：
上述共用存储器的特定区域，是为了标示分别对应于上述语音代码的特定标志而划分；
上述PLC通过标示上述标志的方法，将上述语音代码储存到上述共用存储器中。
5、如权利要求1所述机床控制装置，其特征在于，包括：
麦克风，将用户语音命令转换为语音电信号；
语音识别处理装置，将接受的上述经过转换的语音信号转换为数字形式的语音数据，并输出到上述语音读取装置；
上述语音存储器同时储存有与预设的用户语音命令相对应的语音识别数据；
上述语音读取装置通过将上述数字形式的语音数据与上述语音识别数据进行比较，提取对应的特定语音命令代码并输出到上述数控装置部；
上述数控装置部将对应于上述语音命令代码的控制命令传送给上述PLC；
上述PLC根据上述控制命令，对机床进行控制。
6、一种机床，包括权利要求1所述机床控制装置，其特征在于：
以用户可识别的语音输出有关特定控制结果的信息，并对特定加工物进行加工。
7、一种机床控制系统的语音处理方法，由相关PLC根据数控装置部的控制命令，对机床进行控制，其特征在于，包括以下步骤：
上述PLC接受上述控制结果，并标示对应于上述控制结果的标志的步骤；
提取并输出对应于上述标志的预存语音输出数据的步骤；以及
将上述语音输出数据以用户可识别的语音进行输出的步骤。
8、如权利要求7所述机床控制系统的语音处理方法，其特征在于：
上述PLC根据上述控制结果，在进行M代码的接口输出的同时，通过以输出上述语音代码形式体现的特定梯形程序运行。
9、如权利要求7所述机床控制系统的语音处理方法，其特征在于：
对上述标志的标示是，将预设值储存在分别对应于上述语音代码的特定共用存储器中特定区域。
10、如权利要求7所述机床控制系统的语音处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将接受的用户语音命令转换为特定的语音电信号的步骤；
将上述语音信号转换为数字形式的语音数据，并在预设的语音识别数据中读取与上述用户语音命令相同的数据的步骤；
上述读取结果，提取对应于上述相同语音识别数据的特定语音命令代码，并输出到上述数控装置部的步骤；以及
上述数控装置部向上述PLC输出对应于上述语音命令代码的控制命令，从而对机床进行控制的步骤。
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