数控机床无线控制系统的制作方法

本实用新型涉及数控机床技术领域，特别是涉及数控机床无线控制系统。

背景技术：

数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。手轮全称手动脉冲发生器，又称光电编码器，主要用于数控机床(立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备)中，其具有造型新颖、人性设计、移动方便等特点，在市场上应用较为广泛。

但传统的有线手轮的连接线的接头处容易断裂，使用时间长了容易出现连接不可靠的问题；长距离通信时数据不稳定，容易出现数据丢失，且通信速率低数；操作人员必须在操作台才能控制机床，操作时无法到数控机床周身去观察机床运行情况，不方便调试和生产，影响生产效率。在使用的过程中，一直处于运行状态，其功耗大。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种具有无线通信功能且功耗低的数控机床无线控制系统。

一种数控机床无线控制系统，用于对数控系统进行无线控制，包括无线通讯连接的手持装置和接收装置，所述接收装置与所述数控系统连接；其中，

所述手持装置包括按键输入模块、第一微控制模块和无线射频发射模块；

所述第一微控制模块用于扫描所述按键输入模块发出的按键状态信息，并将所述按键状态信息通过所述无线射频发射模块发送到无线频段中；所述第一微控制模块还用于根据所述按键状态信息的失效时长处于低功耗工作状态；

所述接收装置包括无线射频接收模块、第二微控制模块和通讯模块；

所述第二微控制模块通过所述无线射频接收模块从所述无线频段中读取所述按键状态信息，并将所述按键状态信息通过所述通讯模块传输至所述数控系统。

上述数控机床无线控制系统，实现了手持装置对数控系统的无线控制，可以快速便捷的进行数据传输，并弥补了电缆长度受限的不足，其操作灵活，可在数控机床周边任意位置对数控机床进行控制，效率高、安全性好。同时，第一微控制模块还用于根据所述按键状态信息的失效时长处于低功耗工作状态，当第一微控制模块进入低功耗工作模式，降低其功耗，可以延长其电池的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述按键输入模块包括多个操作按键，所述操作按键成矩阵排布。

在其中一个实施例中，所述第一微控制模块采用线反转法扫描所述操作按键发出的按键状态信息。

在其中一个实施例中，所述第一微控制模块还包括定时器单元，所述定时器单元用于记录所述按键状态信息的失效时长。

在其中一个实施例中，所述无线射频发射模块包括nRF24L01无线模块和第一天线；所述nRF24L01无线模块能够自动应答和自动重发所述按键状态信息；所述第一天线用于将所述按键状态信息叠加在2.4GHz的载波上发射出去。

在其中一个实施例中，所述nRF24L01无线模块的发射功率为0.001瓦特。

在其中一个实施例中，所述无线射频接收模块包括nRF24Lu1无线模块和第二天线；所述nRF24Lu1无线模块通过所述第二天线接收所述按键状态信息并向所述第二微控制模块发送中断标识；其中，所述无线射频发射模块与所述无线射频接收模块的数据传输通道与地址对应设置。

在其中一个实施例中，所述通讯模块为USB通讯模块，所述按键状态信息通过所述USB通讯模块传输至所述数控系统。

在其中一个实施例中，所述通讯模块为RS232串口通讯模块，所述按键状态信息通过所述RS232串口通讯模块传输至所述数控系统。

附图说明

图1为一实施例数控机床无线控制系统结构框架图；

图2为一实施例中接收装置与数控系统的机构框架图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的为数控机床无线控制系统结构框架图，数控机床无线控制系统包括无线通讯连接的手持装置10和接收装置20，接收装置20与数控系统30无线连接。其中，手持装置10包括按键输入模块110、第一微控制模块120和无线射频发射模块130。手持装置10的第一微控制模块120扫描按键输入模块110发出的按键状态信息并将按键状态信息通过无线射频发射模块130发送到无线频段中。接收装置20包括无线射频接收模块210、第二微控制模块220和通讯模块230。接收装置20中的第二微控制模块220通过无线射频接收模块210从无线频段中读取按键状态信息，并将按键状态信息通过通讯模块230传输至数控系统30。

通过上述数控机床无线控制系统，实现了手持装置10对数控系统30的无线控制，能够快速便捷的进行数据传输，弥补了电缆长度受限的不足，具有集成度高、体积小、保密性强、低功耗的特点，同时，操作灵活，可在数控机床周边任意位置对数控机床进行控制，提高了效率、安全性提高。

第一微控制模块120用于扫描按键输入模块110发出的按键状态信息，并将按键状态信息通过无线射频发射模块130发送到无线频段中。第一微控制模块120还用于根据按键状态信息的失效时长处于低功耗工作状态。若第一微控制模块120接收按键状态信息的失效时长大于预设时长，则第一微控制模块120进入低功耗工作模式，节省电源模块140的电量，降低了功耗，能够延长电源模块140的使用寿命；直到在再次接收到按键状态信息，第一微控制模块120被唤醒进入运行工作模式。

按键输入模块110包括多个操作按键，包括开始按键、暂停按键、出光按键、回原点按键、X轴、Y轴、Z轴移动按键等。在其他实施例中，其操作按键不限于此，还包括其他功能按键。各个操作按键成矩阵排布，也即操作按键排列成矩阵键盘形式。当操作按键被工作人员按下后，其操作按键对应发出按键状态信息，即发出相应的控制指令。

第一微控制模块120采用线反转法扫描操作按键发出的按键状态信息。在本实施例中，第一微控制器选用低功耗ARM芯片STM32L152。当操作按键被按下时，其第一微控制器被唤醒进入运行工作模块，开始扫描器按键状态信息，并控制无线射频发送模块发射按键状态信息。

在一实施例中，第一微控制模块120还包括定时器单元(图中未示)，定时器单元内置在第一微控制模块120中，用于记录按键状态信息的失效时长。也即，当其中一个操作按键被弹起时，第一微控制模块120扫描不到按键状态信息则可认定按键状态信息失效，定时器单元开始计时，当计时器的时长大于预设时长时，第一微控制模块120则进入低功耗工作状体。若在预设时长内，第一微控制模块120再次扫描到按键状态信息，则清除定时器单元的计数，再次从零开始计数。其中，预设时长为500ms，其预设时长可以根据实际需求来设定，并不限于此。

在一实施例中，无线射频发射模块130包括nRF24L01无线模块131和第一天线T1。nRF24L01无线模块131工作速率设置为2Mbit/s，功耗-6dB，并设置数据循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)，循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。通过设置循环冗余检查(CRC)，能够自动应答和自动重发按键状态信息。nRF24L01无线模块131发送按键状态信息时，若没有接收到无线射频接收模块210的应答信号则能使按键状态信息自动重发，直到达到最大重发次数，以确保按键状态信息稳定、可靠地进行长距离传输。

在一实施例中，nRF24L01无线模块131的发射功率为0.001瓦特，也即，增益为0dB，可以增强抗干扰能力，实现数据长距离稳定传输。

同时在设有第一天线T1的PCB板上设有50欧姆特性阻抗线，将按键状态信息叠加在2.4GHz的载波上发射出去。

在一实施例中，还包括电源模块140，电源模块140为手持装置10中的其他各个模块供电，当第一微控制模块120处于低功耗工作状态时，能否节约电源模块140的电量，延长电源模块140的使用寿命。其电源模块140可以为蓄电池，也可以为充电电池。

接收装置20包括无线射频接收模块210、第二微控制模块220和通讯模块230。第二微控制模块220通过无线射频接收模块210从无线频段中读取按键状态信息，并将按键状态信息通过通讯模块230传输至数控系统30。

无线射频接收模块210包括nRF24Lu1无线模块211和第二天线T2。nRF24Lu1无线模块211通过第二天线T2接收按键状态信息并向第二微控制模块220发送中断标识。其中，无线射频发射模块130与无线射频接收模块210的数据传输通道与地址对应设置，实现一对一(点对点)传输。

在其他实施例中，当然还可以通过设置无线射频发射模块130与无线射频接收模块210的多对一的通讯模式，以实现可以由多个手持装置10想一个接收装置20发送按键状态信息。

在设置第二天线T2的PCB板上还设有50欧姆特性阻抗线与电容组成谐振网络，用于放大2.4G频率信号，并获取2.4G载波上的按键状态信号。

第二微控制模块220根据中断标识从nRF24Lu1无线模块211中读取按键状态信息，并将获取的按键状态信息通过通讯模块230发送至数控系统30。

在一实施例中，通讯模块230为USB通讯模块，参考图2，通讯模块230使用标准的USB 2.0协议、HID1.1协议与数控系统30进行通讯，其通信速度12M，实现快速实时传输。在一实施例中，通讯模块230还可以为RS232串口通讯模块，通过RS232串口通讯模块与数控系统30进行通讯。在其他实施例中，接收装置20还可以通过蓝牙、WIFI等无线的方式与数控系统30进行通讯。

若通讯模块230采用标准的USB 2.0协议、HID 1.1协议与数控系统30进行通讯，则数控系统30中的驱动模块定时读取接收装置20的ID(VID)并读取其按键状态信息，然后将按键状态信息发送给可编程控制器，可编程控制器控制数控机床伺服驱动。

数控机床无线控制系统包括无线通讯连接的手持装置10和接收装置20，手持装置10的第一微控制模块120扫描按键输入模块110发出的按键状态信息并将按键状态信息通过无线射频发射模块130发送到无线频段中。接收装置20中的第二微控制模块220通过无线射频接收模块210从无线频段中读取按键状态信息，并将按键状态信息通过通讯模块230传输至数控系统30。即实现了手持装置10对数控系统30的控制。

通过上述数控机床无线控制系统，实现了快速便捷的数据传输，并弥补了电缆长度受限的不足，具有集成度高、体积小、保密性强、低功耗的特点，同时，操作灵活，可在数控机床周边任意位置对数控机床进行控制，提高了效率、安全性提高。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。