一种CNC调机方法及其系统与流程

文档序号:14923628发布日期:2018-07-13 08:20

本申请涉及生产领域,尤其涉及一种CNC调机方法及其系统。



背景技术:

目前,大部分工业企业的生产车间中都是通过计算机数字控制机床(computer numerical control,CNC)来进行生产的,CNC是一种由程序控制的自动化机床,能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,通过计算机将其译码,从而使机床执行规定好了的动作,通过刀具切削将毛坯料加工为半成品或成品零件等工件。

目前,对于CNC的调机操作为:检查工件的不合格率达到一定范围时,通过技术人员的技术经验对CNC进行调机,或者技术人员按照预定的调机方案来对CNC进行调机。

但是,需要技术人员根据工件的检查情况,在CNC上进行调机操作,消耗了人力资源,并且无法实现当前的物联网系统下的智能化工厂的实现。



技术实现要素:

本申请提供了一种CNC调机方法及其系统,用于生成准确、可靠的修正程序,进而生成符合工件要求的目标工件。

本申请在第一方面,提供了一种CNC调机方法,应用于CNC调机系统,CNC调机系统包括CNC、检测数据终端、程序分发器及调机服务器,方法包括:

CNC根据预置加工程序生成源工件;

检测数据终端获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器;

程序分发器采集CNC在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器,时序节拍值与CNC的工作状态对应;

调机服务器根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器;

程序分发器将修正程序发送至CNC;

CNC根据修正程序,生成目标工件。

结合本申请第一方面,在本申请第一方面的第一种可能的实现方式中,检测结果包括测点标准值和测点实时误差值。

结合本申请第一方面,在本申请第一方面的第二种可能的实现方式中,方法还包括:

程序分发器采集CNC的温湿度信息、地理信息以及时间信息,并将温湿度信息、地理信息以及时间信息发送至调机服务器;

调机服务器根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序包括:

调机服务器根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成修正程序。

结合本申请第一方面第二种可能的实现方式,在本申请第一方面的第三种可能的实现方式中,调机服务器根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成修正程序包括:

调机服务器根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成特征函数;

调机服务器根据特征函数,生成修正程序。

结合本申请第一方面,在本申请第一方面的第四种可能的实现方式中,调机服务器根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序之后,方法还包括:

调机服务器向检测数据终端发送加工程序重载通知。

本申请在第二方面,提供了一种CNC调机系统,CNC调机系统包括CNC、检测数据终端、程序分发器及调机服务器;

CNC,用于根据预置加工程序生成源工件;

检测数据终端,用于获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器;

程序分发器,用于采集CNC在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器,时序节拍值与CNC的工作状态对应;

调机服务器,用于根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器;

程序分发器,还用于将修正程序发送至CNC;

CNC,还用于根据修正程序,生成目标工件。

结合本申请第二方面,在本申请第二方面的第一种可能的实现方式中,检测结果包括测点标准值和测点实时误差值。

结合本申请第二方面,在本申请第二方面的第二种可能的实现方式中,程序分发器,还用于采集CNC的温湿度信息、地理信息以及时间信息,并将温湿度信息、地理信息以及时间信息发送至调机服务器;

调机服务器,具体用于根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成修正程序。

结合本申请第二方面第二种可能的实现方式,在本申请第二方面的第三种可能的实现方式中,调机服务器,具体用于根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成特征函数;

根据特征函数,生成修正程序。

结合本申请第二方面,在本申请第二方面的第四种可能的实现方式中,调机服务器,还用于向检测数据终端发送加工程序重载通知。

本申请在第三方面,提供了了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质包括指令,当该指令在CNC调机系统的相关设备上运行时,使得CNC调机系统的相关设备执行如上述本申请第一方面以及第一方面中可能的实现方式中至少一种的流程。

本申请在第四方面,提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机软件指令,当计算机软件指令在CNC调机系统的相关设备上运行时,使得CNC调机系统的相关设备执行如上述本申请实施例第一方面以及第一方面中可能的实现方式中至少一种的流程。

从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:

在CNC调机系统中,CNC根据预置加工程序生成源工件;检测数据终端获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器;程序分发器采集CNC在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器,时序节拍值与CNC的工作状态对应;调机服务器根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器;程序分发器将修正程序发送至CNC;CNC根据修正程序,生成目标工件。在该过程中,调机服务器可根据CNC的时序节拍值以及检测结果,分析CNC的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律,从而生成准确、可靠的修正程序,进而生成符合工件要求的目标工件,节省了人力资源的同时,还实现了对CNC较高自动化和智能化的控制。

附图说明

图1为本申请提供的CNC调机系统的一种实施例示意图;

图2为本申请提供的CNC调机方法的一种实施例示意图;

图3为本申请提供的时序节拍值和时序的一种实施例示意图;

图4为本申请提供的时序节拍值的一种实施例示意图;

图5为本申请提供的CNC调机方法的又一种实施例示意图。

具体实施方式

本申请提供了一种CNC调机方法及其系统,用于生成准确、可靠的修正程序,进而生成符合工件要求的目标工件。

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

下面,开始介绍本申请。

首先,在本申请中,CNC调机方法应用于CNC调机系统,CNC调机系统如图1示出的实施例示意图,包括CNC101、检测数据终端102、调机服务器103及程序分发器104,接着请参阅图2示出的本申请提供的CNC调机方法的流程示意图,CNC调机方法具体包括:

步骤201,CNC根据预置加工程序生成源工件;

在本申请中,CNC101是一种由程序控制的自动化机床,能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,通过计算机将其译码,从而使机床执行规定好了的动作,通过刀具切削将毛坯料加工为半成品或成品零件等工件,CNC101可大量应用于工厂中。

CNC101具体包括CNC控制器以及机床,CNC控制器通过执行加工程序,控制机床生成工件。

如图1示出的,CNC101的数量可以为n个,n为大于等于3的整数,CNC101已经预先存储了预置加工程序,预置加工程序可以是用户按照产品需求设置的,CNC101根据预置加工程序即可对原材料进行加工,生成源工件。

步骤202,检测数据终端获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器;

CNC101生产出源工件后,就需要进行检测源工件是不是合格产品,具体的检测过程,可以是人工输入方式也可以是自动输入方式,源工件的检测结果再发送到检测数据终端102。

人工输入方式可通过机交互界面、触摸屏、键盘、鼠标及麦克风等计算机的输入设备实现。

自动输入方式可通过工件检测设备以及数据采集终端实现,CNC101生成的源工件,可由工件检测设备来进行检测的,得到源工件的检测结果之后,再通过安装在工件检测设备上的数据采集终端采集源工件的检测结果,将检测结果发送至检测数据终端102,数据采集终端具体可以为先进的可编程远程应用服务器(advanced programmable remote utility server,APRUS),其具有WiFi功能,能够通过无线路由器将检测结果发送到检测数据终端102。

可以理解,检测得到的检测结果具有时序性,检测数据终端102可只获取预设时序点的检测结果,或者也可从已获取到的检测结果中筛选出预设时序点的检测结果,具体在此不做限定。

预设时序点可根据产品需求设置,例如可设置5组,分为a、b、c、d、e5个测点,从而得到{a=21.234,b=103.321,c=230.678,d=98.339,e=49.303}的检测结果,每个检测结果都可视为一个测量标签,如图3示出的时序节拍值和时序的一种实施例示意图,每个测量标签分别对应一个时间点t,从而对应一个时序节拍值。

检测数据终端102可以是计算机、服务器等设备,具体在此不做限定。

步骤203,程序分发器采集CNC在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器;

其中,时序节拍值与CNC101的工作状态对应。

程序分发器104与CNC101一一对应,程序分发器104可根据CNC101的工作状态生成时序节拍值,并发送至调机服务器103。

时序节拍值具有单位基准时间频率,例如单位基准时间频率设置为1秒,则调机服务器103每秒都可接收到程序分发器104发送的一组时序节拍值。

时序节拍值为时序基准值和时序变量值之和,如图3示出的,时序基准值S为恒定的值,该时序基准值S可用来指示CNC与程序分发器104之间的正常连接状态或者CNC101是否正常上电,时序变量值具体包括时序变量值X、Y、Z,时序变量值X、Y、Z可分别用来指示CNC101的三种工作状态,例如X指示CNC101当前是不是处于开启状态,Y指示CNC101当前是不是处于加工状态,Z指示CNC101的某个指示灯是否亮灭。

为便于根据时序节拍值准确识别出CNC101的工作状态,每个时序节拍值需与CNC101的不同工作状态一一对应,具体的,例如可采用下面函数来表示时序基准值S和时序变量值:

时序基准值S若为真值则恒定为1,若为非值则为0;时序变量值X、Y、Z若为真值则分别用2、4、8表示,若为非值则为0。如此设置后,例如,7,只能被分解成1+2+4;5只能被分解成1+4;9只能被分解成1+8;15只能分解成1+2+4+8;无论时序节拍值怎么变化,都能拆解出唯一的时序基准值S和时序变量值的组合,从而快速确定出CNC101的具体工作状态。具体还可参考如图4示出的时序节拍值的实施例示意图。

当然,上述提供的函数及参数仅为举例,在实际应用中,可采用不同的函数,例如可用底数为3的指数函数、底数为4的指数函数或者其他函数来表示,时序变量值也可采用n组来指示CNC101的n个不同工作状态,具体在此不做限定。可以理解,时序变量值反映CNC101越多的不同工作状态,其后续生成的修正程序即可越准确和靠谱。

可以理解,采用数字来指示CNC101的工作状态,可大大减少解析CNC101具体工作状态的工作量,使CNC调机系统的正常运行更加的高效。

程序分发器104具体可以为远程USB分发器(remote USB dispatcher dongle,RUDD),其结构具体包括供电模块,用于提供电能;处理模块,用于执行指令控制无线模块及接口模块、生成时序节拍值;无线模块,用于接收调机服务器103发送的修正程序以及向调机服务器103发送时序节拍值;接口模块,用于向CNC101发送修正程序;存储模块,用于存储修正程序以及存储处理模块执行的指令。

其中,接口模块具体可以为USB接口;无线模块具体可以为ESP8266芯片,ESP8266芯片为一种业界通用的WiFi芯片;处理模块具体可以为STM32F103芯片,STM32F103芯片属于STM32F系列中的一种,属于中低端的32位高级精简指令集处理器(Advanced RISC Machines,ARM),该系列芯片是意法半导体(ST)公司出品,其内核是Cortex-M3;存储模块具体可以为FLASH存储器,FLASH存储器又称作闪存,是一种非易失性内存,在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据,其存储特性相当于硬盘。

应当理解的是,步骤203与步骤201、步骤202之间并无时序上的限定,CNC调机系统可先执行步骤201、步骤202,再执行步骤203;或者也可先执行步骤203,再执行步骤201、步骤202;或者步骤201、步骤202和步骤203之间还可以同时执行,具体在此不做限定。

步骤204,调机服务器根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器;

调机服务器103在接收到检测结果以及时序节拍值后,可以随着时序节拍的变化,以及随着测量标签的变化,分析出CNC的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律,预测出下一个允许误差临界点在什么时候将会发生,并生成修正程序,以在多少个周期后,对加工程序进行修正计算或者让CNC101更新加工程序。

调机服务器103可以为专门用来处理CNC调机的服务器设备,或者也可通过计算机实现。调机服务器103生成修正程序后,可以将之发送至目标CNC101对应的程序分发器104。

步骤205,程序分发器将修正程序发送至CNC;

程序分发器104接收到修正程序后,即可将之转发至对应的CNC101。

步骤206,CNC根据修正程序,生成目标工件。

CNC101接收到修正程序后,即可对加工程序进行修正计算或者更新加工程序,从而生成所需的标准工件,即目标工件。

从上述可看出,在CNC调机方法中,CNC101根据预置加工程序生成源工件;检测数据终端102获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器103;程序分发器104采集CNC101在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器103,时序节拍值与CNC的工作状态对应;调机服务器103根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器104;程序分发器将修正程序发送至CNC101;CNC101根据修正程序,生成目标工件。在该过程中,调机服务器103可根据CNC101的时序节拍值以及检测结果,分析CNC101的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律,从而生成准确、可靠的修正程序,进而生成符合工件要求的目标工件,节省了人力资源的同时,还实现了对CNC较高自动化和智能化的控制。

在实际应用中,为便于CNC调机系统的布置和应用,还可对各设备之间的连接诶进行调整,以WiFi网络环境为例,CNC101与程序分发器104之间可通过物理连接实现数据交互的,而程序分发器104、检测数据终端102和调机服务器103之间的数据交互是通过无线路由器提供的WiFi链路实现,其具体连接可通过具体的接口模块或者无线模块实现。

进一步,在实际应用中,可选的,如图5示出的CNC调机方法的又一种实施例示意图,CNC调机方法具体还可包括:

步骤501,CNC根据预置加工程序生成源工件;

步骤502,检测数据终端获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器;

步骤503,程序分发器采集CNC在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器;

可以理解,步骤501、步骤502、步骤503与图2对应的步骤201、步骤202、步骤203类似,具体在此不再赘述。

步骤504,程序分发器采集CNC的温湿度信息、地理信息以及时间信息,并将温湿度信息、地理信息以及时间信息发送至调机服务器;

程序分发器104采集CNC101在预设时序点的时序节拍值时,还可通过温湿度传感器、GPS传感器采集CNC的温湿度信息、地理信息,同时还可采集时间信息。

可以理解,在不同的季度环境、天气环境下,CNC101的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律也可能形成不一样的结果,若参考检测结果以及时序节拍值的同时,再参考温湿度信息、地理信息以及时间信息,CNC调机系统则可生成更为精确、完整的修正程序,从而进一步保证CNC101加工出目标工件。

步骤505,调机服务器根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成特征函数;

进一步的,调机服务器在接收到检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,还可进行进一步的处理。

可以理解,检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息为基于时间t的原始数据,这些原始数据还有可能因为信息的丢失或者设备信息的不准确等原因,导致存在部分的断缺、异常,因此直接根据原始数据生成的修正程序,在严格意义上并不能总是符合CNC的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律。

此时,即可找出检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息的时序特征,从而过滤掉跟特征无关的,并可能对特征有干扰的信息,如缺失值、异常值等,从而找出检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息更为准确、符合实际的规律,生成更为精确、符合实际的修正程序。

例如,可采用下面的概率分布函数来找出信息的特征:

当然,上述提供的函数仅为举例,在实际应用中,还可采用其他函数或者方式来实现,具体在此不做限定。

值得一提的是,在实际应用中,检测结果还可拆解成测点标准值和测点实时误差值,调机服务器103还可具体根据实时误差值生成误差值的特征函数,从而可误差值的具体特征函数,生成修正程序。

可以理解,消除误差为CNC调机系统的主要目的之一,因此,通过生成误差值的特征函数,可大大提高生成的修正程序的准确性。

步骤506,调机服务器根据特征函数,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器;

在生成特征函数后,调机服务器103即可生成对应的修正程序,将之发送至目标CNC101对应的程序分发器104。

步骤507,程序分发器将修正程序发送至CNC;

步骤508,CNC根据修正程序,生成目标工件;

可以理解,步骤507、步骤508与图2对应的步骤205、步骤206类似,具体在此不再赘述。

步骤509,调机服务器向检测数据终端发送加工程序重载通知。

调机服务器103在生成修正程序之后,可向检测数据终端102发送加工程序重载通知,检测数据终端102在接收到加工程序重载通知后,可以等待CNC101生成目标工件后,再进行新一轮的工件检测,从而节省工件检测的能耗,以及减少获取检测结果带来的数据累积。

应当理解的是,步骤509与步骤507、步骤508之间并无时序上的限定,CNC调机系统可先执行步骤507、步骤508,再执行步骤509;或者也可先执行步骤509,再执行步骤507、步骤508,或者步骤507、步骤508和步骤509之间还可以同时执行,具体在此不做限定。

以上是对本申请提供的CNC调机方法的介绍,下面开始介绍对本申请提供的CNC调机系统。

如图1所示,CNC调机系统包括CNC101、检测数据终端102、调机服务器103及程序分发器104;

CNC101,用于根据预置加工程序生成源工件;

检测数据终端102,用于获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器103;

程序分发器104,用于采集CNC101在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器103,时序节拍值与CNC101的工作状态对应;

调机服务器103,用于根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器104;

程序分发器104,还用于将修正程序发送至CNC104;

CNC101,还用于根据修正程序,生成目标工件。

在一种可能的实现方式中,检测结果包括测点标准值和测点实时误差值。

在一种可能的实现方式中,程序分发器104,还用于:

采集CNC101的温湿度信息、地理信息以及时间信息,并将温湿度信息、地理信息以及时间信息发送至调机服务器103;

调机服务器103,具体用于:

根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成修正程序。

在一种可能的实现方式中,调机服务器103,具体用于:

根据检测结果、时序节拍值、温湿度信息、地理信息以及时间信息,生成特征函数;

根据特征函数,生成修正程序。

在一种可能的实现方式中,调机服务器103,还用于:

向检测数据终端102发送加工程序重载通知。

可以理解,CNC调机系统的工作流程及内容,具体可参照上述CNC调机方法的说明,具体在此不再赘述。

从上述可看出,在CNC调机系统中,CNC101根据预置加工程序生成源工件;检测数据终端102获取源工件在预设时序点的检测结果,并将检测结果发送至调机服务器103;程序分发器104采集CNC101在预设时序点的时序节拍值,并将时序节拍值发送至调机服务器103,时序节拍值与CNC的工作状态对应;调机服务器103根据检测结果以及时序节拍值,生成修正程序,并将修正程序发送至程序分发器104;程序分发器将修正程序发送至CNC101;CNC101根据修正程序,生成目标工件。在该过程中,调机服务器103可根据CNC101的时序节拍值以及检测结果,分析CNC101的生产节奏、周期性变化以及测量结果的误差变化的规律,从而生成准确、可靠的修正程序,进而生成符合工件要求的目标工件,节省了人力资源的同时,还实现了对CNC较高自动化和智能化的控制。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质包括指令,当该指令在CNC调机系统的相关设备上运行时,使得CNC调机系统的相关设备执行如图2或图5对应实施例中的CNC调机方法中的流程。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机软件指令,当计算机软件指令在CNC调机系统的相关设备上运行时,使得CNC调机系统的相关设备执行如图2或图5对应实施例中的CNC调机方法中的流程。

应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

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