一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统及方法与流程

1.本发明涉及智能制造技术领域，特别涉及一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统及方法。


背景技术：

2.雕铣钻攻数控系统主要是通过数字指令来控制雕铣钻攻设备进行雕、铣等作业，控制刀具加工的位置、角度、速度等机械量和开关量。加工过程中，零件加工质量受机床、刀具、工艺参数和零件装夹状态等多种因素的影响，某一影响因素的变化，机床的加工状态都会随之产生变化，进行影响零件加工质量。为保障加工零件和设备安全，需要对加工过程中雕铣钻攻设备的状态进行实时监控，保证在雕铣钻攻设备加工过程出现异常状态后能够准确识别并控制雕铣钻攻设备停止运动。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统及方法，可以实时监测雕铣钻攻设备的工作状态，避免出现重大故障，提高设备的运行整体性能。
4.为此，本发明的第一个技术方案是：一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，包括主控单元、运行状态监测单元、第一运行状态数据库、成品外观检测单元、成品外观数据库、计时单元；
5.运行状态监测单元用于采集雕铣钻攻机的运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元；
6.第一运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的正常运行状态数据；
7.成品外观检测单元用于获取雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，并将数据发送至主控单元；
8.成品外观数据库用于存储雕、铣、钻、攻成品零件正常状态下的外观数据；
9.工时存储单元用于存储各个雕、铣、钻、攻成品零件的加工时段；
10.主控单元包括运行状态分析模块、成品外观比对模块和预警分析模块；
11.运行状态分析模块用于接收运行状态实时数据，并将其与正常运行状态数据进行比对；
12.成品外观比对模块用于比对实时获取的雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，与预存的正常状态下的外观数据；
13.预警分析模块根据运行状态分析模块和/或成品外观比对模块的分析结果发出预警信号。
14.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括运行状态数据备份单元，用于存储实时采集的运行状态数据，且对采集的数据添加时间戳。
15.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：预警分析模块的判别逻辑为：
运行状态实时数据与预存正常运行状态数据比对结果一致，则暂定机床运行正常；雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据与预存正常状态下的外观数据比对结果一致，则判断机床运行正常。
16.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括第二运行状态数据库，第二运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的异常运行状态数据，以及异常运行状态数据对应的异常代码、名称。
17.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述运行状态监测单元用于采集电气单元、伺服单元、液压/水路/气路单元、雕加工单元、铣加工单元、钻加工单元、攻加工单元的运行状态实时数据。
18.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述成品外观检测单元包括图像获取模块、图像处理模块和激光检测模块，图像获取模块用于获取成品零件的图像，图像处理模块从图像中获取成品零件的各项数据；激光检测模块用于获取成品零件的尺寸数据。
19.本发明的第二个技术方案是：一种雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，包括以下步骤：
20.1)雕铣钻攻机开始运行，运行状态监测单元开始采集运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元的运行状态分析模块；
21.2)运行状态分析模块将获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据进行比对，若比对一致，则雕铣钻攻机继续运行；若比对不一致，则预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行；
22.3)对机床加工的雕、铣、钻、攻成品零件进行图像检测、激光检测，获取成品零件的外观数据；
23.4)将获取的外观数据与预存的正常状态外观数据进行比对，若比对一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行正常；若比对不一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行异常，预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行。
24.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述步骤2)中，当获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据比对不一致时，将运行状态实时数据与预存的异常运行状态数据比对，若比对一致，则输出预警信号的时候，同时输出异常运行状态数据对应的异常代码、名称；若比对不一致，则将此次运行状态实时数据存入第二运行状态数据库，并在异常处理后，将异常代码、名称补入对应目录下。
25.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述步骤4)中，当某成品零件的外观数据检测正常时，将该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据，从运行状态数据备份单元内删除。
26.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述步骤4)中，当某成品零件的外观数据检测异常时，提取该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据，根据后续故障分析来判断是否需要将对应数据从第一运行状态数据库内删除，并写入第二运行状态数据库内。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用运行状态监测单元来实时监测雕铣钻攻设备的运行状态，及时发现设备的运行故障；在设备正常运行的情况下，对设备加工出
的成品零件进行外观检测，将自身故障监测和成品质量监测结合起来，利用成品质量来佐证设备运行正常，对雕铣钻攻设备进行全方位的监测，保证雕铣钻攻设备运行正常，同时降低成品的次品率，节省加工成本。
附图说明
28.以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
29.图1为本发明的结构框图；
30.图2为本发明运行状态监测单元的结构框图；
31.图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
32.参见附图。本实施例所述雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，包括主控单元、运行状态监测单元、第一运行状态数据库、成品外观检测单元、成品外观数据库、计时单元、第二运行状态数据库、运行状态数据备份单元；
33.运行状态监测单元用于采集雕铣钻攻机的运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元；运行状态监测单元用于采集电气单元、伺服单元、液压/水路/气路单元、雕加工单元、铣加工单元、钻加工单元、攻加工单元等设备的运行状态实时数据。
34.第一运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的正常运行状态数据，存储的数据为事先记录、设定的正常状态下机床的运行数据，可随时补充删减，在使用中逐步完善。
35.第二运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的异常运行状态数据，以及异常运行状态数据对应的异常代码、名称，可随时补充删减，在使用中逐步完善。
36.成品外观检测单元用于获取雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，并将数据发送至主控单元；所述成品外观检测单元包括图像获取模块、图像处理模块和激光检测模块，图像获取模块用于获取成品零件的图像，图像处理模块从图像中获取成品零件的各项数据；激光检测模块用于获取成品零件的尺寸数据。
37.成品外观数据库用于存储雕、铣、钻、攻成品零件正常状态下的外观数据；存储的数据用于事先对各类合格成品检测，从而获取的合格尺寸数据。
38.工时存储单元用于存储各个雕、铣、钻、攻成品零件的加工时段；记录各个零件的加工时间段，方便在零件检测异常后，根据记录的时间段去提取对应的运行状态数据。
39.运行状态数据备份单元，用于存储实时采集的运行状态数据，且对采集的数据添加时间戳。在成品零件检测无误后，零件对应时间段的运行状态数据可以删除，用于减少系统的存储压力。当成品零件检测出现异常后，零件对应时间段的运行状态数据会被提取出来单独存放，在问题解决之后，根据零件异常的具体原因分析，从而判断是否需要将运行状态数据中的某些数据从第一运行状态数据库中删除，并写入第二运行状态数据库，作为异常运行状态数据进行存储。
40.主控单元包括运行状态分析模块、成品外观比对模块和预警分析模块；运行状态分析模块用于接收运行状态实时数据，并将其与正常运行状态数据进行比对；成品外观比对模块用于比对实时获取的雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，与预存的正常状态下的外观数据；预警分析模块根据运行状态分析模块和/或成品外观比对模块的分析结果发出预
警信号。
41.预警分析模块的判别逻辑为：运行状态实时数据与预存正常运行状态数据比对结果一致，则暂定机床运行正常；雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据与预存正常状态下的外观数据比对结果一致，则判断机床运行正常。
42.具体地，雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，包括以下步骤：
43.1)雕铣钻攻机开始运行，运行状态监测单元开始采集运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元的运行状态分析模块。
44.2)运行状态分析模块将获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据进行比对，若比对一致，雕铣钻攻机继续运行；若比对不一致，则预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行。
45.同时，当获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据比对不一致时，将运行状态实时数据与预存的异常运行状态数据比对，若比对一致，则输出预警信号的时候，同时输出异常运行状态数据对应的异常代码、名称；若比对不一致，则将此次运行状态实时数据存入第二运行状态数据库，并在异常处理后，将异常代码、名称补入对应目录下。
46.3)设备继续工作，对机床加工的雕、铣、钻、攻成品零件进行图像检测、激光检测，获取成品零件的外观数据。
47.4)将获取的外观数据与预存的正常状态外观数据进行比对，若比对一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行正常，并将该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据，从运行状态数据备份单元内删除。
48.若比对不一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行异常，预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行。工作人员对成品零件的外观缺陷进行进一步检测，逐步找到出现外观缺陷的原因，当发现原因和运行时某个数据相关，则将对应运行状态实时数据从第一运行状态数据库内删除，并写入第二运行状态数据库内。如果原因与运行状态无关，是其他原因导致的，则将该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据从运行状态数据备份单元内删除。
49.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：包括主控单元、运行状态监测单元、第一运行状态数据库、成品外观检测单元、成品外观数据库、计时单元；运行状态监测单元用于采集雕铣钻攻机的运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元；第一运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的正常运行状态数据；成品外观检测单元用于获取雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，并将数据发送至主控单元；成品外观数据库用于存储雕、铣、钻、攻成品零件正常状态下的外观数据；工时存储单元用于存储各个雕、铣、钻、攻成品零件的加工时段；主控单元包括运行状态分析模块、成品外观比对模块和预警分析模块；运行状态分析模块用于接收运行状态实时数据，并将其与正常运行状态数据进行比对；成品外观比对模块用于比对实时获取的雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据，与预存的正常状态下的外观数据；预警分析模块根据运行状态分析模块和/或成品外观比对模块的分析结果发出预警信号。2.如权利要求1所述的一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：还包括运行状态数据备份单元，用于存储实时采集的运行状态数据，且对采集的数据添加时间戳。3.如权利要求1所述的一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：预警分析模块的判别逻辑为：运行状态实时数据与预存正常运行状态数据比对结果一致，则暂定机床运行正常；雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据与预存正常状态下的外观数据比对结果一致，则判断机床运行正常。4.如权利要求1所述的一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：还包括第二运行状态数据库，第二运行状态数据库用于存储雕铣钻攻机的异常运行状态数据，以及异常运行状态数据对应的异常代码、名称。5.如权利要求1所述的一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：所述运行状态监测单元用于采集电气单元、伺服单元、液压/水路/气路单元、雕加工单元、铣加工单元、钻加工单元、攻加工单元的运行状态实时数据。6.如权利要求1所述的一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统，其特征在于：所述成品外观检测单元包括图像获取模块、图像处理模块和激光检测模块，图像获取模块用于获取成品零件的图像，图像处理模块从图像中获取成品零件的各项数据；激光检测模块用于获取成品零件的尺寸数据。7.一种雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)雕铣钻攻机开始运行，运行状态监测单元开始采集运行状态实时数据，并将数据发送至主控单元的运行状态分析模块；2)运行状态分析模块将获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据进行比对，若比对一致，则雕铣钻攻机继续运行；若比对不一致，则预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行；3)对机床加工的雕、铣、钻、攻成品零件进行图像检测、激光检测，获取成品零件的外观
数据；4)将获取的外观数据与预存的正常状态外观数据进行比对，若比对一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行正常；若比对不一致，则判定该成品零件加工时段下，机床运行异常，预警分析模块输出预警信号，雕铣钻攻机停止运行。8.如权利要求7所述的雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，其特征在于：所述步骤2)中，当获取的运行状态实时数据与预存的正常运行状态数据比对不一致时，将运行状态实时数据与预存的异常运行状态数据比对，若比对一致，则输出预警信号的时候，同时输出异常运行状态数据对应的异常代码、名称；若比对不一致，则将此次运行状态实时数据存入第二运行状态数据库，并在异常处理后，将异常代码、名称补入对应目录下。9.如权利要求7所述的雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，其特征在于：所述步骤4)中，当某成品零件的外观数据检测正常时，将该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据，从运行状态数据备份单元内删除。10.如权利要求9所述的雕铣钻攻数控系统的在线监测方法，其特征在于：所述步骤4)中，当某成品零件的外观数据检测异常时，提取该成品零件对应加工时段的运行状态实时数据，根据后续故障分析来判断是否需要将对应数据从第一运行状态数据库内删除，并写入第二运行状态数据库内。

技术总结
本发明公开了一种雕铣钻攻数控系统的在线监测系统及方法，包括主控单元、运行状态监测单元、第一运行状态数据库、成品外观检测单元、成品外观数据库、计时单元；运行状态监测单元用于采集雕铣钻攻机的运行状态实时数据，成品外观检测单元用于获取雕、铣、钻、攻成品零件的外观数据；主控单元包括运行状态分析模块、成品外观比对模块和预警分析模块，预警分析模块根据运行状态分析模块和/或成品外观比对模块的分析结果发出预警信号。本发明利用运行状态监测单元来实时监测雕铣钻攻设备的运行状态，对设备加工出的成品零件进行外观检测，将自身故障监测和成品质量监测结合起来，对雕铣钻攻设备进行全方位的监测。钻攻设备进行全方位的监测。钻攻设备进行全方位的监测。


技术研发人员：凌文锋 潘安远 李院生 李飞 章辉 方磊 文泉华
受保护的技术使用者：浙江德欧电气技术股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/20