一種基于宏指令的數(shù)控加工進度采集方法

1、一種基于宏指令的數(shù)控加工進度采集方法0 引言在網(wǎng)絡(luò)化集成制造中，底層機床的加工信息占有很重要地位，沒有這些信息，消費管理和調(diào)度過程的優(yōu)化無法完成。操作人員管理和操作多臺數(shù)控機床進展加工時，需要隨時掌握加工進度，以便在一些特殊工步后，對工件進展尺寸檢測后再繼續(xù)加工；對于模具等復(fù)雜工件和大型工件加工，多為單件或小批量加工，加工時間較長，簡單的工件件數(shù)統(tǒng)計已經(jīng)滿足不了消費管理優(yōu)化的需求，也要求獲取工件加工進度信息。操作與管理人員掌握工件加工進度信息，對于確保加工任務(wù)的按時按需完成，輔助時間的縮短，消費管理及調(diào)度過程的優(yōu)化，機床利用率的進步目前，工件消費進度自動識別與跟蹤的研究與應(yīng)用比較多，它們主要利

2、用CCD 采集圖像監(jiān)控整個加工過程、監(jiān)控功率曲線獲取加工進度信息以及人工觀測統(tǒng)計工件的加工進度。機械加工車間的消費加工環(huán)境復(fù)雜，如多塵、多灰、多油，此時采用傳統(tǒng)方法CCD 長期對現(xiàn)場加工信息進展采集，其結(jié)果往往存在偏向。CCD 與監(jiān)控功率曲線均需要傳感器、采集卡等硬件，增加了設(shè)備支出。企業(yè)普遍采用的人工統(tǒng)計加工進度方法，它受人為因素制約，難以保證統(tǒng)計結(jié)果的準(zhǔn)確性和實時性。目前，有研究通過監(jiān)控NC 程序的執(zhí)行監(jiān)控加工進度，但僅限于統(tǒng)計各指令的執(zhí)行次數(shù)及時間，不能提供詳盡準(zhǔn)確的加工進度信息。考慮到加工進度信息采集的準(zhǔn)確性，實時性，方便的應(yīng)用性及設(shè)備支出，本文提出一種基于宏指令數(shù)控加工進度采集方法。

3、加工前在NC 程序中嵌入包含加工進度信息的程序段，加工時機床上傳工件加工進度信息至本地終端及效勞器，供相關(guān)制造系統(tǒng)訪問調(diào)用。這種方法實現(xiàn)數(shù)控加工中工件進度信息的自動采集, 有效地支持網(wǎng)絡(luò)化制造中的制造系統(tǒng)對工件加工進度信息的動態(tài)提取，提升企業(yè)信息化集成的敏捷及準(zhǔn)確才能。1 NC 代碼構(gòu)造及特點與數(shù)控機床工件加工進度采集的提出一般而言，完好的數(shù)控加工程序由四個部分組成：程序開始符及完畢符，程序號，程序內(nèi)容假設(shè)干程序段，程序完畢。一個程序段完成一個動作，如快退，定位，直線或圓弧插補，也可實現(xiàn)一種功能，如調(diào)用子程序，完成多孔加工。但目前數(shù)控代碼還沒一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個數(shù)控系統(tǒng)消費廠家都有自己的一套標(biāo)

4、準(zhǔn)，雖然大都根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)，但一般均有擴展。不同廠家，會有不同的擴展指令；同一廠家不同類型數(shù)控系統(tǒng)，擴展指令也不同。但對于同一類系統(tǒng)，它們根本功能大同小異，如數(shù)控銑床系統(tǒng)，其根本功能均支持快速定位、直線插補、圓弧插補、及換刀等。利用數(shù)控代碼對加工進度進展判斷，必須先解釋NC 代碼的語意，而不同數(shù)控系統(tǒng)指令不盡一樣，為了適應(yīng)不同的數(shù)控指令系統(tǒng)，不僅需要對通用的根底指令解釋分析，而且要對不同數(shù)控系統(tǒng)擴展指令進展解釋分析。FUNAC 及HAAS 等數(shù)控系統(tǒng)具有外部通信指令DPRNT，可以指定向外部設(shè)備實時輸出數(shù)據(jù)。加工前按2.4 所示格式指定加工進度相關(guān)數(shù)據(jù)并通過外部通信宏指令嵌入到NC 程序，加

5、工時數(shù)控機床通過串口RS232 和企業(yè)局域網(wǎng)上傳工件加工進度信息至本地終端及效勞器的數(shù)據(jù)庫。這種方法減少了采集設(shè)備支出，排除環(huán)境及人為因素干擾，可以準(zhǔn)確無誤地掌握工件加工進度信息。2 數(shù)控加工進度信息采集系統(tǒng)的實現(xiàn)采用 Visual C+為開發(fā)工具編制用戶界面，實現(xiàn)與機床通信，初始設(shè)置，數(shù)據(jù)處理，添加嵌入進度信息的指令，進度顯示及數(shù)據(jù)上傳共享等功能。本系統(tǒng)主要針對FUNAC Oi-MA,FUNAC Oi-MB, FUNAC Oi-T, HAAS 等系統(tǒng)，可根據(jù)用戶需要擴展，添加支持其他系統(tǒng)擴展指令動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)多種數(shù)控系統(tǒng)的集成。查看淺探利用空氣和土壤換熱系統(tǒng)。2.1 工件加工進度信息采集系

6、統(tǒng)的工作流程，用戶首先進展初始設(shè)置，選擇機床系統(tǒng)類型，批量，單件，配置工藝規(guī)劃信息及通信參數(shù)等；采集系統(tǒng)讀入NC 文件(本地或從機床上傳到本地), 調(diào)用加工進度信息嵌入模塊在NC 文件中嵌入包含加工進度信息的指令，修改后的NC 文件通過RS232 串口下載至數(shù)控機床；加工時工件的加工進度信息通過外部通信宏指令由機床發(fā)送到采集系統(tǒng)，系統(tǒng)進展數(shù)據(jù)處理，最終進度信息在本地終端顯示并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至企業(yè)效勞器的數(shù)據(jù)庫，供企業(yè)消費部門和車間調(diào)度室等需要部門查詢及調(diào)用。2.2 NC 程序中加工進度信息的嵌入為了在加工過程中采集系統(tǒng)可以實時、準(zhǔn)確地從機床接收工件加工進度信息，需要準(zhǔn)確地識別及嵌入NC 程序的加

7、工進度信息，這也是數(shù)控加工進度信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。NC 文件中加工進度信息的嵌入流程 所示，它說明了加工進度信息的判斷及嵌入過程。下面對該流程做出說明：1)NC 文件。本地或從機床下載的NC 文件。2)預(yù)處理。分行讀入NC 文件，逐行存儲。3)通用指令語意分析。分析通用的數(shù)控指令語意。記錄每條G 指令的起始、終止位置及插補方式；根據(jù)初始設(shè)置模塊中設(shè)置的工藝參數(shù)和對加工進度有影響的GM 碼及相關(guān)TFSXYZR 等信息初步判斷其加工開始、加工停頓、換刀動作、加工類型、粗精加工等。4)輪廓斷定。根據(jù)G 指令執(zhí)行前后位置坐標(biāo)及插補方式斷定輪廓形狀，如直線、逆時針圓弧、順時針圓弧。5)擴展指令語意分

8、析。根據(jù)初始設(shè)置模塊的參數(shù)動態(tài)調(diào)用對應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫，進一步分析NC 程序，確定其各語句功能及相應(yīng)的加工進度信息。如Funac oi-Ma 系統(tǒng)中G74表示鉆孔?？筛鶕?jù)所用戶使用的系統(tǒng)增加對應(yīng)動態(tài)鏈接庫，擴展采集系統(tǒng)所支持的數(shù)控系統(tǒng)類型。6)加工進度信息分析。由幾何信息、加工信息、輔助信息、機床信息、刀具信息及輪廓信息等，確定NC 程序執(zhí)行時的工件加工進度信息。7)嵌入加工進度信息指令。根據(jù)工件加工進度信息按2.4 所示格式在NC 代碼中增添宏指令。8)新NC 文件。形成新NC 文件，上傳至機床。2.3 數(shù)控程序工件進度信息輸出在 NC 代碼中使用數(shù)控系統(tǒng)的外部輸出指令DPRNT, PO

9、PEN, PCLOS。翻開指令POPEN，在數(shù)據(jù)輸出命令之前使用，以建立與外部設(shè)備輸入/輸出設(shè)備的鏈接。數(shù)據(jù)輸出指令DPRNT 指定需要的輸出數(shù)據(jù)。關(guān)閉指令PCLOS，在全部數(shù)據(jù)輸出指令已經(jīng)完成時使用，以解除與外部設(shè)備輸入/輸出的鏈接。2.4 嵌入數(shù)據(jù)格式2.4.1 工件的工藝規(guī)劃信息開始2.4.2 工件的加工狀態(tài)信息加工進度信息的組成方式：加工輪廓(加工類型)+刀具+開始(停頓).粗(半精、精).子程序編號。其中粗加工( 半精、精) 、子程序編號可選，由設(shè)置的參數(shù)選擇添加。如FLAT*T01*STR*O0010 表示加工平面開始，刀具號為01，使用子數(shù)控程序編號為0010。2.5 工件加工進

10、度表示以工步為單位，構(gòu)造一個鏈表，不同結(jié)點描繪工件加工進度的不同狀態(tài)信息。鏈表各結(jié)點的構(gòu)造，應(yīng)用實例及分析本文中，基于外部通信宏指令的數(shù)控加工進度狀態(tài)信息采集系統(tǒng)在某FUNAC Oi-MA系統(tǒng)機床上進展驗證。加工的工件為一殼體，其構(gòu)造示意簡圖如圖3 所示。4 完畢語針對具有外部通信宏指令的數(shù)控系統(tǒng)，提出了一種分析NC 代碼獲取工件加工進度信息的新方法，并建立了數(shù)控程序中嵌入加工進度信息的流程，據(jù)此，在加工過程中，實時、準(zhǔn)確獲取工件的加工進度狀態(tài)。2)工件加工的進度信息上傳至制造企業(yè)數(shù)據(jù)效勞器的數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)形式共享，供其他系統(tǒng)動態(tài)調(diào)用，進步網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)中工件加工信息的透明度，可以給消費管理者提供實