CN203133563U - 一种用于数控机床的远程在线检测装置 - Google Patents

Abstract

一种用于数控机床的远程在线检测装置，该装置使用传感器实时在线采集和处理切削振动、切削力和切削温度以及音视频信号，通过现场服务器发送到远程控制器；专家或工作人员通过远程控制器得到的现场实时信息监测机床工作状态和加工质量，当出现异常时通过远程网络通讯发出相应的控制指令和程序，现场服务器实时接收后传送给机床数控系统并执行，实现预防并排除即将发生的故障，保证机床设备正常运行和工件加工质量。

Description

一种用于数控机床的远程在线检测装置

技术领域

本实用新型专利属于制造业中的数控机床远程在线检测及控制技术。 

背景技术

目前，我国的数控机床操作和监控主要是以现场分散管理为主，远程集中控制技术程度较低，无法实现无人车间的控制方式。此外，在发达国家以网络技术为主的远程控制技术在数控机床和加工中心的控制与操作中的技术实现也成为了现实。 

发明内容

本技术实现的目的是，提供一种用于数控机床远程控制和在线监测的新方法，即数控机床远程在线检测和控制技术。实现远程专家或工作人员实时监测和调控机床运行状态，实现机床集中管理与控制，更好发挥网络技术与专家系统的优势。 

远程在线检测装置的组成有硬件和软件二个部分。 

由硬件的检测装置实施加工现场采集刀具、工件和机床工作状态参量的信号，即：切削振动、切削力、切削温度以及加工工件和机床工作状态现场视频图像信号与音频信息等，再将这些模拟信号经采集卡转化为数字信号后由现场服务器接受并经过软件进行相应处理，同时数控系统将加工过程中有关信息也实时传给现场服务器；现场服务器将获得的信息经过网络系统发送到远程控制器，实现远程在线检测。 

依据接收到加工现场的实时检测信息，由专家或操作人员通过远程控制器发出或修改控制指令，将加工操作的程序通过网络系统传送给现场服务器，现场服务器以通信方式将接收到的指令和程序输入机床CNC数控系统，实现远程控制。 

与其它的在线检测和控制方法最大的区别是：通过网络系统实施双向通讯，将加工状态的信息和控制指令进行实时传输，保证控制者能实时了解现场加工状况，并根据监控状态，及时调整控制指令，保证远程加工进程的正常实施。 

附图说明

图1是在线检测装置硬件组成图。 

图2是在线检测装置软件流成图。 

具体实施方式

下面结合附图具体说明 

如图1所示，硬件装置包括：加速度传感器和电荷放大器连为一体，通过磁力吸附安装在电主轴、工件和工作台上，加速度传感器通过导线和振动信号数据采集卡连接，数据采集卡接入现场服务器；测力仪安装在工件下面，测力仪连接电荷放大器和切削力数据采集卡并接入现场服务器；红外测温仪连接温度变送器和数据采集卡并接入现场服务器；高清视频连接视频采集卡并接入现场服务器；音频接收器连接音频处理器并接入现场服务器。机床CNC数控系统数据通讯端口和现场服务器相连接，对没有网络功能的机床需进行接口改造或选用串行标准接口；现场服务器和远程控制器分别接入Internet系统。 

将加速度传感器分别安装在电主轴或刀架X、Y方向上，用于同时采集X、Y两个方向振动信号，在工件、工作台和床身X、Y、Z方向分别安装加速度传感器，可同时采集X、Y、Z三个方向振动信号，再将加速度传感器通过导线和数据采集卡相连并接入现场服务器。工作时加速度传感器接受到的微弱电压信号经连为一体的电荷放大器放大后输入数据采集卡，在卡内转换为数字信号后输入现场服务器。 

把测力仪固定在工作台上，将卡具安装在测力仪上，工件安装在卡具上，连接好电荷放大器和切削力数据采集卡。切削加工时，刀具作用在工件上的切削力通过卡具体传播到测力仪上，测力仪将切削力信号转换为电信号；微小电信号经电荷放大器放大后输入切削力数据采集卡并数字化后送入现场服务器。 

安放好红外线测温仪，加工时通过热辐射特性测量温度，红外测温仪输出信号经过温度变送器放大并转换为标准信号后被数据采集卡数字化并输入到现场服务器。 

调整好摄像头和音频信号接收装置，连接好用于数字化的视频采集卡和音频处理器，并接入现场服务器。 

将事先编制好的振动信号频谱分析系统软件和其他相应软件装入现场服务器计算机系统；将将事先编好的数据传输模块、数控加工控制模块、刀具坐标轨迹跟踪模块装入远程控制器计算机系统。 

根据网络传输协议和层次结构与模式，将现场服务器和远程控制器接入Internet，同时设置IP地址和验证密码。 

如图2所示，软件流程为：首先进行网络连接并进行安全认证，在通过密码验证后完成远程专家或工作人员身份验证。远程专家或工作人员通过远程控制器发出远程检测和控制指令，发出的指令经网络通讯传送给现场服务器，现场服务器通过与数控系统通信启动现场加工操作，与此同时进行现场状态监测并将检测数据实时处理后通过网络通讯发送到远程控制器。专家或工作人员通过远程控制器实时监测现场工作状态，当发现加工状态异常后通过修改控制指令并经网络通讯实时发送给现场服务器，现场服务器传送给CNC数控系统并执行远程控制指令，消除异常后实现正常加工和远程在线检测，直至完成工作任务后断开网络连接。 

 远程控制器和现场服务器、以及现场服务器和数控系统之间为双向实时数据通讯；远程控制端和现场服务器之间选择TCP/IP网络协议，并采用差错控制技术保证通信及时、安全和稳定；现场服务器和数控系统之间采取软件流数据传输方式和异步I/O操作保证远程控制命令使机床能够立即产生相应动作。

  启动远程控制系统，在通过密码验证后远程控制器将加工程序发送到现场服务器，由现场服务器传送到数控系统并执行，开始加工操作，与此同时现场服务器启动在线检测信号采集系统并进行处理。

 现场服务器处理后得到振动信号频谱分析数据，即振动加速度的有效值、平均值、峰值、峰峰值特征参数，峰值指标、波形指标、裕度指标、峭度指标、脉冲指标等，这些参量实时反映加工系统工作状态，现场服务器将带有这些参量图像连同切削力、切削温度和音视频信号以及刀具坐标轨迹发送到远程控制器，并在远程控制器即时显示。 

 远程专家或工作人员根据的得到的现场状态信息作出判断，确定加工状态是否正常，需要时通过远程控制器发出控制指令，动态改变现场采集参数设置；当判定出现异常时通过远程控制指令和程序，改变加工工艺参数，达到调整机床运行状态，保证加工质量和设备安全，必要时通过远程控器指令发出暂停命令，通知现场人员更换刀具或调整设备，实现故障预报和排除。 

Claims (2)

1.一种用于数控机床的远程在线检测装置，通过现场实时采集加工状态参量并处理后经网络发送到远程控制器，远程控制器利用网络向现场服务器发出控制指令和程序，其特征是：现场服务器与远程控制器以及现场服务和数控系统之间双向通讯和控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的远程在线检测装置，其特征：信号采集处理由现场服务器完成，为远程控制器提供现场实时状态信息，远程控制器只需接受即可作为检测和控制依据，远程控制器发出指令和程序通过场服务器传送到机床数控系统并立即执行。

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