專利名稱：基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到機(jī)械制造業(yè)、通訊技術(shù)領(lǐng)域，屬于制造系統(tǒng)中的信息采集以及信號處理方法；具體涉及一種基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
所謂機(jī)械加工生產(chǎn)任務(wù)是確實每一具體的最終產(chǎn)品在每一具體時間段內(nèi)生產(chǎn)數(shù)的計劃。生產(chǎn)計劃根據(jù)客戶合同和市場預(yù)測，把經(jīng)營計劃或生產(chǎn)大綱中的產(chǎn)品系統(tǒng)具體化，使這成為展開物料需求計劃向具體計劃過渡的承上啟下的作用。
目前，大部分制造企業(yè)已實施了企業(yè)信息化工程，以加快企業(yè)發(fā)展前進(jìn)的步伐。然而在企業(yè)信息系統(tǒng)實施的過程中遇到一些困難，即底層生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)亦即機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度的自動采集問題，其包括批量加工中已加工零件數(shù)量和正在加工零件加工進(jìn)度狀態(tài)以及單件生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)度狀況等重要信息很難被采集。目前，企業(yè)大都靠人工定期的統(tǒng)計來完成機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的采集。這種人工定期統(tǒng)計的方法造成以下3個問題①數(shù)據(jù)反饋不及時；②人工統(tǒng)計容易出錯；③耗費人力資源。這必然就會影響企業(yè)信息化系統(tǒng)本應(yīng)產(chǎn)生的效益。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前生產(chǎn)現(xiàn)場機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)數(shù)據(jù)采集存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)據(jù)反饋及時、統(tǒng)計準(zhǔn)確、降低人力成本的采集企業(yè)機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法，是在機(jī)床電機(jī)和變頻器之間引入功率傳感器，功率傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與終端連接。用于信息采集和處理的終端通過采集機(jī)床運行過程的功率(包括與功率具有函數(shù)關(guān)系的電流或功率因數(shù)等)曲線，提取工件的加工過程功率信息特征和周期特征，通過特征分析和比較，自動獲得機(jī)床加工任務(wù)的狀態(tài)信息。
對批量加工而言，終端自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①利用計算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)等終端記錄批量加工中示教零件加工過程中機(jī)床主電機(jī)的功率過程曲線，并分析、提取該加工過程功率曲線的信息特征；②記錄示教之后同一批零件加工過程功率曲線并提取其信息特征，與第①步中所記錄的功率過程曲線和信息特征進(jìn)行比較，從而自動獲得機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)信息，包括已加工完成的工件數(shù)量和正在加工工件的動態(tài)進(jìn)展情況；③累加記錄已加工零件數(shù)量，即獲得已經(jīng)加工完成的工件數(shù)量；④通過比較零件加工過程與示教加工過程中機(jī)床主電機(jī)的功率信息及其特征，得到正在生產(chǎn)零件加工進(jìn)度。
對單件加工而言，終端自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①利用終端貯存機(jī)床各級轉(zhuǎn)速下的空載功率數(shù)據(jù)庫；②根據(jù)待加工工件的切削參數(shù)計算切削功率曲線；③將切削功率曲線與相應(yīng)的空載功率相加，形成工件加工過程機(jī)床主電機(jī)的近似功率曲線；④記錄實際功率曲線與上述近似功率曲線比較，即可獲得正在加工工件的進(jìn)度狀態(tài)信息。
本發(fā)明利用機(jī)床主電機(jī)的功率信息來實現(xiàn)機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的自動采集，相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點①功率信息反應(yīng)較快，能及時反應(yīng)實際加工情況；②功率信息包括加工過程的絕大部分加工信息，有利于實時監(jiān)測加工過程的變化情況；③功率信息采集方法簡單，且不影響正常生產(chǎn)；
④功率信息的采集方法穩(wěn)定，不會因加工系統(tǒng)的改變而改變；⑤統(tǒng)計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，節(jié)約人力資源。
經(jīng)實踐檢驗，該方法是有效且可行的。利用本發(fā)明將解決機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的自動采集問題，從而增加企業(yè)的效益。


圖1為本發(fā)明一種具體實施例硬件連接圖；圖2A為批量加工終端中所記憶的示教零件的功率過程曲線；圖2B為批量加工中示教之后零件加工過程的功率曲線；圖2C為批量加工中某件正在加工零件的加工過程功率曲線；圖3為批量加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集方法流程圖；圖4為單件加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集方法流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明本發(fā)明基于機(jī)床功率信息采集機(jī)械加工進(jìn)度狀態(tài)的方法，是在機(jī)床電機(jī)和變頻器之間引入功率傳感器，功率傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與計算機(jī)終端連接。參見圖1可知，從硬件方面來看，主要硬件包括(1)功率傳感器(模塊) 負(fù)責(zé)采集機(jī)床主電機(jī)輸入功率信息并對該信息進(jìn)行濾波及放大處理。
(2)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 負(fù)責(zé)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以供下一步使用。
(3)終端 此終端為系統(tǒng)核心部分，負(fù)責(zé)記憶、分析、比較和判斷機(jī)床主電機(jī)輸入功率過程信息及其信息特征，獲取機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)。
實施例1批量加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集具體實施例加工工件某摩托車零件機(jī)床CKA6140傳感器WBQ212P71
終端iTouch121A(-T)嵌入式信息終端模/數(shù)轉(zhuǎn)換器HTK-NDC1以太網(wǎng)現(xiàn)場測控服務(wù)器三道工步①切削外圓面②切削端面③切削端面在變頻器帶動異步電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中，批量加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)采集流程如圖3所示，①本發(fā)明利用功率傳感器采集由變頻器輸出的功率信息；②傳感器輸出0~5V模擬電壓信號，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號；③A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號送入終端進(jìn)行處理；④終端處理得到批量加工中零件加工過程的功率信息及其信息特征曲線，如圖所示，圖2A為終端中所記憶的示教零件(通常為第一件)的功率過程曲線，圖2B為批量加工中示教之后零件加工過程的功率曲線，圖2C為批量加工中某件正在加工零件的加工過程功率曲線；⑤獲得批量加工中機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)，終端分析比較圖2B與圖2A，圖2B完成了終端所記憶的零件加工過程功率曲線，由終端累加前面記錄已加工工件數(shù)量，即可獲得已經(jīng)加工零件數(shù)量；分析和比較圖2C中功率曲線進(jìn)度在圖2A中所占的比例即可獲得正在加工零件的加工進(jìn)度狀態(tài)。最后終端將該生產(chǎn)計劃進(jìn)度采集結(jié)果上傳，以供上層使用。至此，基于機(jī)床功率信息批量加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集結(jié)束。
實施例2單件加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集具體實施例硬件連接圖同批量加工，如圖1示。在變頻器帶動異步電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中，單件加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)采集流程如圖4所示。其數(shù)據(jù)采集方法與批量加工相同。終端自動采集方法為①在加工之前查詢到空載數(shù)據(jù)庫不存在，起動機(jī)床，使用不同轉(zhuǎn)速，得到各級轉(zhuǎn)速下的空載功率，形成空載功率數(shù)據(jù)庫；②根據(jù)加工工序要求得到切削用量，由理論公式計算理論切削功率；③將理論切削功率與之對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的空載功率相加，得到理論功率曲線；④在工件加工時，取得機(jī)床主電機(jī)功率曲線，比較實際功率曲線在理論加工曲線中所占比例即可獲得加工工件的加工進(jìn)度狀態(tài)。最后終端將該生產(chǎn)計劃進(jìn)度采集結(jié)果上傳，以供上層使用。至此，基于機(jī)床功率信息單件加工機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集結(jié)束。
本發(fā)明的具體實例是在現(xiàn)場控制層實現(xiàn)批量加工中機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集的應(yīng)用。批量加工中機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)指已加工零件數(shù)量和正在加工零件進(jìn)度狀態(tài)等。利用本發(fā)明可以快速有效地得到機(jī)械加工任務(wù)的進(jìn)度狀態(tài)，為上層的分析提供即時可靠的數(shù)據(jù)。另外，也可以通過該原始功率信息來實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控，可為設(shè)備的性能評價、合理利用、安全運行、故障診斷及設(shè)備自動控制打下基礎(chǔ)。它通過機(jī)床并利用計算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)等信息終端采集與處理功率信息來實現(xiàn)機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的有效自動采集，從而使企業(yè)信息系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。
權(quán)利要求
1.基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法，其特征在于通過采集機(jī)床運行過程的功率相關(guān)曲線，提取工件的加工過程功率信息特征和周期特征，通過特征分析和比較，自動獲得機(jī)床加工任務(wù)的狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法，對批量加工而言，其特征在于自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①利用計算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)終端記錄批量加工中示教零件加工過程中機(jī)床主電機(jī)的功率過程曲線，并分析、提取該加工過程功率曲線的信息特征；②記錄示教之后同一批零件加工過程功率曲線并提取其信息特征，與第①步中所記錄的功率過程曲線和信息特征進(jìn)行比較，從而自動獲得機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)信息，包括已加工完成的工件數(shù)量和正在加工工件的動態(tài)進(jìn)展情況；③累加記錄已加工零件數(shù)量，即獲得已經(jīng)加工完成的工件數(shù)量；④通過比較零件加工過程與示教加工過程中機(jī)床主電機(jī)的功率信息及其特征，得到正在生產(chǎn)零件加工進(jìn)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法，對單件加工而言，其特征在于自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①利用終端貯存機(jī)床各級轉(zhuǎn)速下的空載功率數(shù)據(jù)庫；②根據(jù)待加工工件的切削參數(shù)計算切削功率曲線；③將切削功率曲線與相應(yīng)的空載功率相加，形成工件加工過程機(jī)床主電機(jī)的近似功率曲線；④記錄實際功率曲線與上述近似功率曲線比較，即可獲得正在加工工件的進(jìn)度狀態(tài)信息。
全文摘要
基于機(jī)床功率信息自動采集機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)的方法，該方法針對目前制造企業(yè)信息系統(tǒng)現(xiàn)場控制層的數(shù)據(jù)采集問題而提出。該方法依據(jù)機(jī)床在運行中主電動機(jī)功率信息及信息特征和周期特征的變化與重復(fù)達(dá)到機(jī)械加工任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)自動采集的目的。對于批量加工自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①記錄示教過程功率曲線，并分析、提取信息特征；②將示教之后同批零件與的功率曲線和信息特征與示教相比較，獲得生產(chǎn)計劃進(jìn)度狀態(tài)信息。對單件加工自動獲取進(jìn)度狀態(tài)的步驟為①建立空載數(shù)據(jù)庫；②計算切削功率；③形成近似功率曲線；④實際功率與近似功率比較，自動獲得工件的進(jìn)度狀態(tài)信息。
文檔編號G05B19/18GK101059696SQ20071007840
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者劉飛, 鄢萍, 任海軍, 彭中波, 張佳毅 申請人:重慶大學(xué), 重慶海特克系統(tǒng)集成有限公司, 重慶海特克制造業(yè)信息化生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司