WO2010017663A1 - Cnc数控工具机同步动态干涉验证预测警告防撞方法及其计算机程序产品 - Google Patents

Cnc数控工具机同步动态干涉验证预测警告防撞方法及其计算机程序产品 Download PDF

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陈清安
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4061—Avoiding collision or forbidden zones

Definitions

  • the invention relates to the technical field of a CNC processing machine, and in particular to a method and a product for predicting a warning anti-collision of a synchronous dynamic interference verification of a CNC numerical control machine tool, to verify the machining program and setting of the CNC machining machine. Parameters such as value and tool length prevent collision opportunities. Background technique
  • the CNC machine is a machine tool that is widely used in the industry.
  • the machining program When the operation is performed, the machining program must be loaded in the CNC machine, and various actual parameter values such as the tool length value, the turret parameter, and various offset values (Offset) must be set.
  • various actual parameter values such as the tool length value, the turret parameter, and various offset values (Offset) must be set.
  • the workpiece can be processed by pressing the start key.
  • a human error such as a machining program loading error, various actual parameter value input errors, etc., a crash may occur.
  • the existing technical solution is to use an offline mode (that is, mutual verification between the machine and the simulator and asynchronous operation), that is, an emulator is used in advance to simulate the processing status of the machine, and if there is no problem in the simulation result, Then the machining operation of the machine is performed.
  • an offline mode that is, mutual verification between the machine and the simulator and asynchronous operation
  • an emulator is used in advance to simulate the processing status of the machine, and if there is no problem in the simulation result, Then the machining operation of the machine is performed.
  • this method can partially prevent and reduce the chance of a collision at the actual working time, it still cannot be completely prevented and reduced. This is because the operator has a great chance to change or modify the setting parameters of the machine when actually performing the machining operation of the machine.
  • the number, or machining conditions vary with the machining time (eg, tool consumption results in different tool sizes). In this case, the chance of a collision on the machine is still quite high.
  • the object of the present invention is to provide a synchronous dynamic interference verification predictive warning anti-collision method and a computer program product thereof for a CNC numerical control machine tool, which are used for pre-dynamically simulating a machining movement path before the machining of the CNC machining machine to verify interference prevention. The tool crashed.
  • the present invention provides a synchronous dynamic interference verification predictive warning anti-collision method for a CNC numerical control machine tool, which is to establish a peer connection between a verification host and a CNC processing machine through a transmission medium, and check the CNC processing machine. Whether the working status is changed, if it has not been changed, it will continue to monitor the working status of the CNC processing machine. If it changes, read the complex actual parameter value input on the verification host and the complex parameters transmitted by the CNC processing machine to the verification host via the transmission medium. , contains a current executive program content.
  • Decoding the current execution program content and determining whether the current execution program content is the last row, and if yes, ending, if not, generating a corresponding movement path according to the decoded current execution program content, and For processing simulation, finally, according to the processing simulation, it is judged whether or not the vehicle crashes, and if so, a warning signal is issued, and if not, the decoding of the current execution program content step is repeated to determine whether the collision step is performed according to the processing simulation.
  • the present invention further provides a computer program product, which stores therein a computer program for synchronous dynamic interference verification of a CNC numerical control machine tool to predict a warning collision avoidance program, which can be completed when the computer loads the program and executes it.
  • 1 is a schematic diagram of a synchronous dynamic interference verification system of a CNC machine according to an embodiment of the present invention
  • 2 is a flow chart of a synchronous dynamic interference verification method of a CNC machine according to an embodiment of the present invention.
  • a synchronous dynamic interference verification predictive warning collision avoidance method for a CNC machine tool can be implemented as a computer program product, and the computer program product can be loaded by the verification host 100 to execute the program.
  • the verification host 100 can be a personal computer or a portable computer.
  • the verification host 100 is connected to the CNC machine 120 via the transmission medium 110.
  • the transmission medium 110 can be a wired or wireless transmission medium.
  • the verification host 100 and the CNC processing machine 120 communicate using an Ethernet network.
  • the CNC machine 120 is, for example, a lathe.
  • a synchronous dynamic interference verification method for a CNC processing machine includes:
  • First step 210 In this step, the user turns on the verification host 100 and executes the computer program
  • the verification host 100 is synchronized with the CNC processing machine 120 via the transmission medium 110. In the present embodiment, it is verified that the communication between the host computer 100 and the CNC processing machine 120 is communicated using Ethernet network Orcp/ip.
  • Step 230 When the operating state of the CNC machine 120 is changed, that is, switching to the operating state (Auto Mode), the CNC machine 120 sends a status change signal via the transmission medium 110 (by the CNC machine 120). It is defined by the communication protocol with the verification host 100. The verification host 100 can confirm whether the working state of the CNC processing machine 120 is changed by checking whether or not the status change signal is received. If it has not been changed, it continues to monitor whether the working state of the CNC machine 120 is changed; if it is changed, the next step is performed.
  • Reading Data Step 240 The computer program product reads data including various actual parameter values for the CNC machine 120 entered by the verification host 100, and transmitted by the CNC machine 120 to the verification host 100 via the transmission medium 110. parameter. Various types input by the verification host 100 The actual parameter values for the CNC machine 120 include:
  • Fixture setting parameter values such as clamp position parameter value, shape (thickness, width) parameter value, maximum diameter parameter value, etc.;
  • Tailstock setting parameter values such as tailstock position parameter value, base diameter parameter value, base length parameter value, thimble diameter parameter value, thimble diameter parameter value, tailstock diameter parameter value, tailstock length parameter value, etc.
  • Set parameter values such as cutter type parameter value, cutter position parameter value, cutter diameter parameter value, cutter groove width parameter value, cutter groove depth parameter value, cutter groove thickness parameter value, etc.
  • Tool setting parameter values such as tool shape parameter value, tool wear parameter value, tool elongation parameter value, etc.
  • the outer diameter tool holder setting parameter values such as the outer diameter tool holder position parameter value, the outer diameter tool holder width parameter value, the outer diameter seat height parameter value, the outer diameter thickness setting parameter value, etc.;
  • the inner diameter tool holder sets the parameter value. ⁇ such as the inner diameter seat position parameter value, the inner diameter seat width parameter value, the inner diameter seat height parameter value, the inner diameter thickness setting parameter value, etc.;
  • Workpiece parameter values such as workpiece position parameter values, workpiece shape parameter values, etc.
  • the parameters transmitted by the CNC machine 120 to the verification host 100 via the transmission medium 110 include:
  • CNC machine parameters including: Offset setting values, such as tool correction parameters, working coordinate system parameters, etc.
  • System parameters including: over travel range parameters, coordinate system scale parameters, etc.;
  • Program Decoding Step 240 Since the current execution program content has been obtained, the computer program product analyzes the program content to generate the data required for subsequent simulation.
  • step 280 Determining whether it is the last line of step 250: In the program decoding step 240, each time a certain number of lines of program content is read, a corresponding movement path can be generated as a processing simulation, and if it is to the last line of the program, After the program analysis and the machining simulation are completed, the simulation ends, as shown in step 280.
  • Step 290 Generate a corresponding moving path according to the program content of a certain number of lines read in the program decoding step 240, and perform processing simulation.
  • step 300 Determining whether or not the collision is performed in step 300: When the corresponding movement path is executed for the machining simulation, if a collision occurs, an alert signal is issued, as shown in step 310. Warning signals can be used such as light, sound The ringing, the dialog window, and the like allow the user to pay attention to and stop the machining process of the CNC machine 120. If there is no crash, the program decoding step 240 is repeated to determine if the collision step 300 is performed.

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Description

CNC数控工具机同步动态干涉验证预测警告防撞方法
及其计算机程序产品 技术领域
本发明是有关于一种 CNC加工机的技术领域，且特别是有关于一种 CNC 数控工具机的同步动态干涉验证预测警告防撞的方法及产品， 以验证 CNC加 工机的加工程序、 设定值、 刀长等参数， 防止撞车的机会发生。 背景技术
CNC加工机是种广泛被应用于工业界的机械工具母机。 再进行操作时， 须于 CNC加工机加载加工程序， 并且必须设定关于机台的各种实际参数值， 如刀长值、 刀塔参数、 各种补正值 (Offset)等。
当前述加工程序以及各种实际参数值加载设定完成后，即可按下开始键对 工件进行加工。 然而， 若是有人为操作失误发生时， 例如加工程序加载错误、 各种实际参数值输入错误等， 即会发生撞车的情形。
尤其对于资浅或经验不足的操作者而言，不易察觉是否加工程序加载错误 或是各种实际参数值输入错误的情形发生， 一旦按下开始键对工件进行加工， 刀具进刀立即与工件猛烈碰撞产生撞车。
当撞车产生后， 可能会造成工件、刀具、刀塔等受损坏， 产生材料浪费与 加工成本增加。 同时， 机台必须停机维修， 不仅增加维修成本 (台币数万到数 十万元)， 同时停机维修时间亦会影响产能减少收入， 甚至产生工作安全事件， 造成人员受伤。
此外，一旦资浅或经验不足的操作者操作发生撞车后，在其心理上因害怕 往后的操作再次发生撞车事件，会造成心理上莫名的压力。长久下来， 也会影 响操作者的情绪状态。
为解决上述问题， 现有的技术方案是使用离线方式 (即机台与仿真器间并 异步作业相互验证)， 亦即预先使用一仿真器来仿真机台的加工状况， 若模拟 结果没有问题， 则再进行机台的加工操作。此种方式虽可以部份地预防并降低 实际作业时机台发生撞车的机会，但是却仍无法完全地预防并降低。此因操作 者在实际进行机台的加工操作时，有极大的机会会去更改、修改机台的设定参 数， 或者加工条件随着加工时间产生不同 (如刀具的消耗造成刀具尺寸不同)， 于此一情形， 机台发生撞车的机会仍是相当高。
对于操作者在实际进行机台的加工操作时， 要求操作者在每次修改参数 后，即再进行一次干涉模拟，不仅会造成工作进度的影响，同时也是相当不便。
因此， 有必要提出一种新的 CNC加工机同步动态干涉仿真的方法， 以解 决或克服现有 CNC加工机产生撞车的问题。 发明公开
本发明的目的是在提供一种 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警 告防撞方法及其计算机程序产品， 用以于 CNC加工机进行加工前， 预先动态 仿真加工移动路径， 以验证干涉防止刀具撞车。
为了实现上述目的， 本发明提供一种 CNC数控工具机的同步动态干涉验 证预测警告防撞方法， 是透过传输媒介建立验证主机与 CNC加工机之间的同 歩联机， 检査 CNC加工机的工作状态是否变更， 若未变更， 则继续监控 CNC 加工机的工作状态， 若变更， 则读取验证主机上输入的复数实际参数值， 以及 由 CNC加工机经由传输媒介传送至验证主机的复数参数， 包含一目前执行程 序内容。
译码该目前执行程序内容， 并判断该目前执行程序内容是否为最后一行， 若为是， 则结束， 若为否， 则依据经译码的该目前执行程序内容， 产生对应的 移动路径， 并作加工仿真， 最后依据加工模拟判断是否撞车， 若是， 则发出一 警示信号，若否，则重复该译码该目前执行程序内容步骤到该依据加工模拟判 断是否撞车步骤。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种计算机程序产品， 其内储有用于 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告防撞程序的计算机程序， 当计 算机加载该程序并执行后， 可完成上述的方法。 附图简要说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂， 所附 附图的详细说明如下：
图 1是本发明一实施例的 CNC加工机的同步动态干涉验证系统的示意图； 图 2是本发明一实施例的 CNC加工机的同步动态干涉验证方法的流程图。 【主要组件符号说明】
100： 验证主机 210~290： 步骤
110： 传输媒介 300〜310： 步骤
120： CNC加工机 实现本发明的最佳方式
请参照图 1， 依照本发明的一种 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预 测警告防撞方法，可实现为一计算机程序产品，计算机程序产品可经由验证主 机 100加载该程序执行。 验证主机 100可为个人计算机或是可携式计算机。
验证主机 100透过传输媒介 110与 CNC加工机 120联机。 传输媒介 110 可为有线或是无线传输媒介，在本实施例中，验证主机 100与 CNC加工机 120 间是使用以太网络沟通。 CNC加工机 120例如为车床。
请参照图 2， 依照本发明的一种 CNC加工机的同步动态干涉验证方法， 包含：
开始步骤 210: 此一歩骤中使用者开启验证主机 100并执行计算机程序产
P
建立同步联机歩骤 220: 验证主机 100透过传输媒介 110与 CNC加工机 120同步联机。 在本实施例中， 验证主机 100与 CNC加工机 120间是使用以 太网络 Orcp/ip)沟通。
检查 CNC加工机状态步骤 230:当 CNC加工机 120的 工作状态变更时， 即切换进入工作状态 (Auto Mode), CNC加工机 120会经由传输媒介 110发送 出一状态变更信号 (由 CNC加工机 120与验证主机 100间的通讯协议来定义)， 验证主机 100可通过检査是否收到此一状态变更信号来确认 CNC加工机 120 的工作状态是否变更？若未变更， 则继续监控 CNC加工机 120的工作状态是 否变更； 若变更， 则进行下一步骤。
读取数据步骤 240: 计算机程序产品读取数据， 数据包含由验证主机 100 上输入的各种关于 CNC加工机 120的实际参数值， 以及由 CNC加工机 120 经由传输媒介 110传送至验证主机 100的参数。由验证主机 100上输入的各种 关于 CNC加工机 120的实际参数值包含：
夹具设定参数值： 如夹具位置参数值、 外形 (厚度、 宽度)参数值、 最大旋 径参数值等；
尾座设定参数值：如尾座位置参数值、底座直径参数值、底座长度参数值、 顶针直径参数值、 顶针直径参数值、 尾座直径参数值、 尾座长度参数值等； 刀盘设定参数值：如刀盘种类参数值、刀盘位置参数值、刀盘直径参数值、 刀盘沟槽宽度参数值、 刀盘沟槽深度参数值、 刀盘沟槽厚度参数值等。
刀具设定参数值： 如刀具外形参数值、刀具磨耗参数值、刀具伸长量参数 值等；
外径刀座设定参数值： 如外径刀座位置参数值、外径刀座宽度参数值、外 径刀座高度参数值、 外径厚度设定参数值等；
内径刀座设定参数值. · 如内径刀座位置参数值、 内径刀座宽度参数值、 内 径刀座高度参数值、 内径厚度设定参数值等；
机械规格设定参数值；
机械极限参数值； 以及
工件参数值： 如工件位置参数值、 工件外形参数值等。
由 CNC加工机 120经由传输媒介 110传送至验证主机 100的参数，包含：
CNC机台参数， 包含： 补正 (Offset)设定值， 如刀具补正参数、 工作坐标 系参数等；
系统参数， 包含： 过行程范围参数、 坐标系比例参数等； 以及
目前执行程序内容等。
程序译码步骤 240: 由于已经取得目前执行程序内容， 计算机程序产品分 析程序内容， 以产生后续仿真所需的数据。
判断是否为最后一行步骤 250: 当程序译码步骤 240中， 每读取一定行数 的程序内容， 则可产生对应的移动路径， 以作为加工仿真， 若进行到程序的最 后一行时， 即表示程序分析与加工仿真完成， 则模拟结束， 如步骤 280所示。
产生移动路径步骤 290: 依据程序译码步骤 240中所读取一定行数的程序 内容， 产生对应的移动路径， 并作加工仿真。
判断是否撞车步骤 300: 在执行对应的移动路径作加工仿真时， 若发生撞 车的情况， 则发出一警示信号， 如步骤 310所示。警示信号可使用如灯光、 声 响、 对话窗等等， 使使用者注意并停止 CNC加工机 120的加工程序。 若未发 生撞车的情况， 则重复程序译码步骤 240到判断是否撞车步骤 300。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润 饰， 因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。 工业应用性
应用本发明所能达成的功效在于：
可以减少机台刀具的损坏， 材料损失浪费资源的情形；
提供安全的试车环境，试车人员不必担心因操作不当而造成碰撞的事情发 生；
可以事前验证模拟干涉，免除撞车的维修费用， 以及维修停产所造成的损 失， 并维持正常产能；
可自动侦错警告以及仿真功能， 减少设定操作疏失的工作安全事故。

Claims

权利要求书
1、一种 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告防撞方法，其特征 在于， 至少包含：
透过一传输媒介建立一验证主机与一 CNC加工机之间的同步联机； 检查该 CNC加工机的工作状态是否变更， 若未变更， 则继续监控该 CNC 加工机的工作状态， 若变更， 则进行下一步骤；
读取该验证主机上输入的多个实际参数值， 以及由该 CNC加工机经由该 传输媒介传送至该验证主机的多个参数， 包含一目前执行程序内容；
译码该目前执行程序内容；
判断该目前执行程序内容是否为最后一行， 若为是， 则结束， 若为否， 则 进行下一步骤；
依据经译码的该目前执行程序内容，产生对应的移动路径，并作加工仿真; 以及
依据加工模拟判断是否撞车， 若是， 则发出一警示信号， 若否， 则重复该 译码该目前执行程序内容步骤到该依据加工模拟判断是否撞车步骤。
2、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法， 其特征在于， 该传输媒介为一有线传输媒介或一无线传输媒介。
3、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法，其特征在于， 所述实际参数值包含夹具设定参数值， 所述夹具设定 参数值包含： 夹具位置参数值、外形厚度参数值、外形宽度参数值以及最大旋 径参数值。
4、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法，其特征在于， 所述实际参数值包含尾座设定参数值，所述尾座设定 参数值包含： 尾座位置参数值、底座直径参数值、底座长度参数值、顶针直径 参数值、 顶针直径参数值、 尾座直径参数值以及尾座长度参数值。
5、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法，其特征在于， 所述实际参数值包含刀盘设定参数值，所述刀盘设定 参数值包含刀盘种类参数值、刀盘位置参数值、刀盘直径参数值、刀盘沟槽宽 度参数值、 刀盘沟槽深度参数值以及刀盘沟槽厚度参数值。
6、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法， 其特征在于， 所述实际参数值包含刀具设定参数值，所述刀具设定 参数值包含刀具外形参数值、 刀具磨耗参数值以及刀具伸长量参数值。
7、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法， 其特征在于， 所述实际参数值包含外径刀座设定参数值， 所述外径 刀座设定参数值包含外径刀座位置参数值、外径刀座宽度参数值、外径刀座高 度参数值以及外径厚度设定参数值。
8、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法， 其特征在于， 所述实际参数值包含内径刀座设定参数值， 所述内径 刀座设定参数值包含内径刀座位置参数值、内径刀座宽度参数值、内径刀座高 度参数值以及内径厚度设定参数值。
9、根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告 防撞方法，其特征在于， 所述实际参数值包含机械规格设定参数值、机械极限 参数值以及工件参数值，所述工件参数值包含工件位置参数值以及工件外形参 数值。
10、 根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警 告防撞方法， 其特征在于， 所述参数， 还包含 CNC机台参数以及系统参数， 所述 CNC机台参数包含补正设定值， 该补正设定值包含刀具补正参数以及工 作坐标系参数； 所述系统参数包含过行程范围参数以及坐标系比例参数。
11、 根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警 告防撞方法， 其特征在于， 该警示信号是使用灯光、 声响或对话窗。
12、 根据权利要求 1所述的 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警 告防撞方法， 其特征在于， 该 CNC加工机为一车床。
13、 一种计算机程序产品， 其特征在于， 该计算机程序产品内储有用于 CNC数控工具机的同步动态干涉验证预测警告防撞程序的计算机程序， 当计 算机加载该程序并执行后， 可完成权利要求 1所述的方法。
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