专利名称：用于数控机床系统的开关控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控领域，具体而言，涉及一种用于数控机床系统的控制装置。
背景技术：
目前多数数控机床与数控系统都是由电源开关直接控制，任何操作人员均可对数控机床与数控系统进行操作，存在操作人员操作混乱的现象，当机床加工工件出现误操作等责任问题时，难以明确相关责任，对实际工作造成一些不便。 相关技术中提供了一种用于数控机床系统的控制装置，该装置具备IC卡识别功
能，只有持特定ic卡的操作人员才有对数控机床与数控系统进行操作的权限。 发明人发现相关技术中的控制装置需要操作人员随身携带IC卡，若IC卡不慎遗失，则操作人员无法对数控机床与数控系统进行操作；若其他人取得IC卡，则数控机床与数控系统可能被误操作甚至恶意操作，即存在安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种用于数控机床系统的控制装置，能够解决相关技术中的控制装置需要操作人员随身携带IC卡，且存在安全隐患的问题。 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于数控机床系统的控制装置，包括指纹采集模块，用于采集用户指纹；数据处理模块，用于判断采集到的用户指纹是否属于授权用户；控制模块，用于在判断的结果是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控机床系统进行控制。 优选地，在上述装置中，指纹采集模块还用于采集授权用户的指纹。 优选地，上述装置还包括数据存储模块，用于存储授权用户的指纹特征模板，其
中，指纹特征模板由数据处理模块从授权用户的指纹中提取得到。 优选地，在上述装置中，数据处理模块包括读取单元，用于从数据存储模块中读取指纹特征模板；特征提取单元，用于提取采集到的用户指纹的第一指纹特征；匹配单元，用于将第一指纹特征与指纹特征模板进行比对，以判断第一指纹特征是否与指纹特征模板匹配。 优选地，在上述装置中，控制模块包括数控机床驱动单元，用于在判断的结果是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令开通或关断数控机床的电源。
优选地，在上述装置中，控制模块包括数控系统控制单元，用于在判断的结果是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控系统进行控制。 优选地，上述装置还包括人机交互模块，用于接收用户输入的指令，以及当用户指纹不属于授权用户时输出警告信息。 上述实施例采用指纹采集模块采集用户指纹，采用数据处理模块判断采集到的用户指纹是否属于授权用户，并采用控制模块在判断采集的用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控机床系统进行控制。因为采用指纹锁来对数控机床系统进行控制，而指纹不会遗失，且具有独一无二与难以伪造的特性，所以提高了对操作人员进行身份鉴 定的准确性，从而有效保证了数控机床系统操作的安全性，易于进行精确到人的责任明确， 进而克服了相关技术中的控制装置需要操作人员随身携带IC卡，且存在安全隐患的问题。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1示出了根据本发明第一实施例的控制装置的结构图；
图2示出了根据本发明第二实施例的控制装置的结构图；
图3示出了根据本发明第三实施例的软件流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明第一实施例的控制装置的结构图，该装置包括
指纹采集模块IO，用于采集用户指纹； 数据处理模块20，用于判断采集到的用户指纹是否属于授权用户； 控制模块30，用于在判断的结果是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指
令对数控机床系统进行控制。 本实施例采用指纹采集模块10采集用户指纹，采用数据处理模块20判断采集到 的用户指纹是否属于授权用户，并采用控制模块30在判断采集的用户指纹属于授权用户 的情况下，根据用户指令对数控机床系统进行控制。 生物识别技术是一种重要的信息安全和个人身份识别技术，在目前的信息化时代 越来越受到人们的重视。指纹作为人体中最明显的外表特征，具有独一无二、普遍性、唯一 性、易于采集等优点。指纹鉴定技术利用人类指纹稳定性和独特性的生理特征，将其作为人 们的一种"活的身份证"，更因指纹具有的不可替代性，使通过指纹进行身份鉴定的安全性 得到大大的提高，并且指纹不会丢失、不会遗忘，难以伪造和假冒，是种"只认人、不认物"的 方便安全的保安手段。 因为采用指纹锁来对数控机床系统进行控制，而指纹不会遗失，且具有独一无二 与难以伪造的特性，所以提高了对操作人员进行身份鉴定的准确性，从而有效保证了数控 机床系统操作的安全性，易于进行精确到人的责任明确，进而克服了相关技术中的控制装
置需要操作人员随身携带ic卡，且存在安全隐患的问题。 优选地，在上述装置中，指纹采集模块10还用于采集授权用户的指纹。 本实施例中的指纹采集模块10除了采集待验证用户的指纹之外，还采集授权用
户的指纹，这包括装置初始化时对授权用户指纹的初次注册登记，以及添加更多授权用户
时的扩展注册登记。本实施例中指纹采集模块的核心为传感器芯片，该传感器的数据线直
接与芯片扩展口相接，可对图像传感器进行初始化控制与图像读取。这样做，使得用于验证
用户合法性的授权用户指纹信息可动态配置，便于用户根据不同应用场合的需要而进行灵
活调整，提高了控制装置的灵活性，扩大了其应用范围。 优选地，上述装置还包括数据存储模块，用于存储授权用户的指纹特征模板，其中，指纹特征模板由数据处理模块20从授权用户的指纹中提取得到。 当指纹采集模块10采集到授权用户的指纹后，由数据处理模块20从授权用户的 指纹中提取得到指纹特征模板(比如说细节点)，并将指纹特征模板存储于本实施例的数 据存储模块中以形成指纹模板库，其中数据存储模块比如为FLASH(闪存)。至此，新用户注 册完成，即实现了对授权用户指纹的初次采集、分析与记录。当需要进行指纹识别时，对数 据存储模块进行读取，则可直接获得用于比对的授权用户指纹信息，简化了指纹识别过程， 縮短了指纹识别时间，从而有利于提高控制装置的实时性。 优选地，在上述装置中，数据处理模块20包括读取单元，用于从数据存储模块中 读取指纹特征模板；特征提取单元，用于提取采集到的用户指纹的第一指纹特征；匹配单 元，用于将第一指纹特征与指纹特征模板进行比对，以判断第一指纹特征是否与指纹特征 模板匹配。 本实施例中的数据处理模块20比如为微处理器，主要用于完成指纹识别的整个 处理过程，包括指纹图像软化、方向图提取、图像增强、二值化、图像滤波、图像细化、特征点 提取，特征值存储、模板匹配等。当需要进行指纹识别时，将从采集到的用户指纹中提取的 第一指纹特征，与数据存储模块中指纹模板库中的指纹特征模板进行比对，如果第一指纹 特征与指纹特征模板匹配，则认为采集到的用户指纹与指纹模板库中已存储的授权用户指 纹为来自同一个手指的指纹，进而判断得到采集到的用户指纹属于授权用户，即待验证用 户的身份合法；如果第一指纹特征与指纹特征模板不匹配，则认为采集到的用户指纹与指 纹模板库中已存储的授权用户指纹不是来自同一个手指的指纹，进而判断得到采集到的用 户指纹不属于授权用户，即待验证用户的身份不合法。这样做，实现了对采集到的用户指纹 的识别，通过指纹来对待验证用户进行身份验证的准确性较高，从而提高了数控机床系统 操作的安全性。 优选地，在上述装置中，控制模块30包括数控机床驱动单元，用于在判断的结果
是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令开通或关断数控机床的电源。 本实施例中的控制模块30包括用于控制数控机床电源的数控机床驱动单元。由
于数控机床设备使用三相交流380V电源，安全性是对数控机床设备的重要要求，本实施例
通过对数控机床的电源开关进行指纹锁控制，不仅防止了无权限用户对数控机床的误操
作，避免了因误操作而造成的不必要的损失，而且将操作责任明确到人，有利于提高授权用
户的安全操作意识，从而降低授权用户的误操作。 优选地，在上述装置中，控制模块30包括数控系统控制单元，用于在判断的结果
是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控系统进行控制。 本实施例中的控制模块30主要用于指纹采集模块的控制，包括对指纹采集、指纹
处理、指纹识别、识别后的操作以及对数控系统关键参数采集过程的控制。本实施例通过对
数控系统进行指纹锁控制，不仅防止了无权限用户对数控系统的误操作，避免了因误操作
而造成的不必要的损失，而且将操作责任明确到人，有利于提高授权用户的安全操作意识，
从而降低授权用户的误操作。 优选地，上述装置还包括人机交互模块，用于接收用户输入的指令，以及当用户 指纹不属于授权用户时输出警告信息。 本实施例的人机交互模块是面向用户的输入输出模块，一方面用于接收用户输入的指令，另一方面当用户指纹不属于授权用户(即用户输入指纹不匹配)时输出
警告信息。该模块包括指纹采集器以及相应的接口控制电路，采用处理器的VGA (Video
Gr即hicsArray，视频图像阵列)接口对数控系统运行状态实时采集显示和控制。这样做，
使得当无权限用户试图进行操作时，相关管理人员可实时获知该情况，以及时采取措施制
止对数控机床系统的误操作与恶意操作，有利于提高数控机床系统运行的安全性。 图2示出了根据本发明第二实施例的控制装置的结构图，本实施例的控制装置包
括指纹采集模块10、数据处理模块20、控制模块30、数据存储模块40、人机交互模块50、
外围电路(未示出)、电源(未示出)等模块，其中指纹采集模块io为传感器，数据处理 模块20为微处理器，数据存储模块40为FLASH,人机交互模块50为显示器，外围电路为通 讯模块，用于人机交互模块50与控制模块30、数据存储模块40之间的信息传递，比如采用 USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)进行通讯，电源模块用于向控制模块30和人 机交互模块50提供电力供应。本实施例所应用的数控系统的工作模式为指纹采集器连接 到数控系统的控制计算机上，计算机通过接收传感器和安装在不同位置摄像头采集的信息 实时显示机床的工作状态。指纹采集器除了实现指纹采集和识别功能，还可通过VGA接口 实时采集显示和控制数控系统计算机的工作状态，并可通过连接到网络实现远程显示和控 制。 用于数控机床系统的控制装置除了上述的硬件设计，还包括软件设计，软件系统
有两大功能用户身份识别(即指纹识别)与新用户注册(即指纹模板存储)。指纹识别
包括指纹采集、图像预处理、特征选择、根据指纹库进行匹配、显示和控制机床电源开关与
数控系统。如图3所示，该软件流程包括以下步骤 步骤301，控制装置开机； 步骤302，控制装置进行系统初始化； 步骤303，控制装置检测是否按下指纹，若按下指纹，则转到步骤304 ;否则转回步 骤302 ; 步骤304，当按下指纹时，由指纹采集模块读取指纹数据；
步骤305，数据处理模块进行指纹处理与匹配； 步骤306，数据处理模块判断按下指纹的用户是否身份合法，若合法，则转到步骤 308 ;否则转到步骤307 ; 步骤307，当用户身份不合法时，由报警模块进行报警，并转回步骤302 ;
步骤308，当用户身份合法时，人机交互模块显示合法身份； 步骤309，由数控机床驱动单元对数控机床的电源进行控制，由于用户身份合法， 故此处开通电源，即打开数控机床； 步骤310，由数控系统控制单元对数控系统进行相关控制，比如对数控系统输入装 置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置和进给(伺服)驱动装置(包括检测装置)等 各个部分的控制。 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例提高了对操作人员进行身份鉴 定的准确性，从而有效保证了数控机床系统操作的安全性，易于进行精确到人的责任明确。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成
6的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在 存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中 的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬 件和软件结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于数控机床系统的控制装置，其特征在于，包括指纹采集模块，用于采集用户指纹；数据处理模块，用于判断采集到的所述用户指纹是否属于授权用户；控制模块，用于在所述判断的结果是所述用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控机床系统进行控制。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指纹采集模块还用于采集所述授权用户的指纹。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括数据存储模块，用于存储所述授权用户的指纹特征模板，其中，所述指纹特征模板由所述数据处理模块从所述授权用户的指纹中提取得到。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块包括读取单元，用于从所述数据存储模块中读取所述指纹特征模板；特征提取单元，用于提取采集到的所述用户指纹的第一指纹特征；匹配单元，用于将所述第一指纹特征与所述指纹特征模板进行比对，以判断所述第一指纹特征是否与所述指纹特征模板匹配。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括数控机床驱动单元，用于在所述判断的结果是所述用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令开通或关断数控机床的电源。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括数控系统控制单元，用于在所述判断的结果是所述用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控系统进行控制。
7. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，还包括人机交互模块，用于接收用户输入的指令，以及当所述用户指纹不属于授权用户时输出警告信息。
全文摘要
本发明提供了一种用于数控机床系统的控制装置，包括指纹采集模块，用于采集用户指纹；数据处理模块，用于判断采集到的用户指纹是否属于授权用户；控制模块，用于在判断的结果是用户指纹属于授权用户的情况下，根据用户指令对数控机床系统进行控制。本发明提高了对操作人员进行身份鉴定的准确性，从而有效保证了数控机床系统操作的安全性，易于进行精确到人的责任明确，进而克服了相关技术中的控制装置需要操作人员随身携带IC卡，且存在安全隐患的问题。
文档编号G05B19/18GK101739554SQ20091023704
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者杜林 , 谢小星 申请人:北京数码大方科技有限公司