管控数控平台系统及其构建方法

摘要

本发明公开了一种管控数控平台系统，包括：加工准备模块，用于向用户提供生产计划，根据用户的指令完成加工前的准备工作；加工实施模块，用于对加工过程进行状态监测与控制，向用户提供机床的工作性能和状态，使得用户能够根据监测的信息控制机床运作；机床维护模块，用于根据采集的信息提供健康诊断结果和预决策方案，使得用户能够对记录的信息进行分析以完成优化处理；App工具模块，用于向用户提供App应用工具，并且能够根据用户的指令对管控数控平台中的App应用进行管理和扩展。本发明使各功能均以App应用的形式集成在一个管控平台系统中并对其进行统一的管理，以达到机床加工整个过程所需求的环境以及用户对于系统扩展性的需求。

权利要求

1.一种管控数控平台系统，其特征在于，包括：

加工准备模块，用于向用户提供生产计划，并根据用户的指令完成加工前的准备工作；

加工实施模块，用于对加工过程进行状态监测与控制，并向用户提供机床的工作性能和状态，使得用户能够根据监测的信息控制机床运作；

机床维护模块，用于根据采集的信息提供健康诊断结果和预决策方案，使得用户能够对记录的信息进行分析以完成优化处理；

App工具模块，用于向用户提供App应用工具，并且能够根据用户的指令对管控数控平台中的App应用进行管理和扩展，所述对管控数控平台中的App应用进行管理包括：在所述管控数控平台系统中添加App应用、以及删除非系统内置的App应用；

所述App工具模块还用于将所述加工准备模块、加工实施模块、机床维护模块、以及App工具模块四个部分所属的App应用的启动文件和图标文件分别存储在对应的目录下，并构建App应用配置表文件，将各App应用所在的路径和对应的图标文件的路径添加到所述配置表文件中，在所述管控数控平台系统的主框架中设置用户接口，所述用户接口包括与各模块对应的区域，将各App应用对应的图标设置在对应的区域中；建立各App应用与所述用户接口中各App应用对应的图标的映射关系，使得通过所述用户接口接收用户对各App应用对应的图标的操作后，启动对应的App应用。

2.如权利要求1所述的管控数控平台系统，其特征在于，所述加工准备模块具体用于：向用户提供加工任务、加工用刀具管理信息、加工用文档和资料，并根据用户制定的规划任务、利用CAD-CAM准备工艺代码、进行加工前模拟仿真。

3.如权利要求1所述的管控数控平台系统，其特征在于，所述加工实施模块具体用于：对加工过程进行CNC控制、防止机床碰撞监测、机器人控制终端控制、轴状态监测、机床运行状态数据监测、实时加工仿真、以及寄存器状态监测，并向用户提供上述控制和监测信息。

4.如权利要求1所述的管控数控平台系统，其特征在于，所述机床维护模块具体用于：提供健康诊断、SSTT分析、数据记录、远程诊断、样条光顺、误差补偿、进给速度优化、以及PLC分析。

5.一种构建如权利要求1～4任一项所述的管控数控平台系统的方法，其特征在于：按照加工准备模块、加工实施模块、机床维护模块、以及App工具模块四个部分建立四个目录文件，并将各模块所属的App应用的启动文件和图标文件分别存储在对应的目录下；

构建App应用配置表文件，将各App应用所在的路径和对应的图标文件的路径添加到所述配置表文件中；

在所述管控数控平台系统的主框架中设置用户接口，所述用户接口包括与各模块对应的区域，将各App应用对应的图标设置在对应的区域中；

建立各App应用与所述用户接口中各App应用对应的图标的映射关系，使得通过所述用户接口接收用户对各App应用对应的图标的操作后，启动对应的App应用；

在所述管控数控平台系统中提供用户管理App应用的权限，使得用户能够在所述管控数控平台系统中添加App应用以及删除非系统内置的App应用。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

在所述管控数控平台系统的主框架中设置“Home”键，用于响应于用户的操作在所述用户接口中提供所述管控数控平台系统的主界面。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

通过所述用户接口接收用户的添加操作，将需要添加的App应用的启动文件和图标文件存储在对应的目录下，然后将需要添加的App应用启动文件路径和对应图标文件所在的路径添加到所述配置表文件中。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

通过所述用户接口接收用户的删除操作，从而删除非系统内置的App应用。

说明书

管控数控平台系统及其构建方法

技术领域

[0001] 本发明涉及数控技术领域，尤其涉及一种管控数控平台系统及其构建方法。

背景技术

[0002] 机床制造业最为核心的是其所搭载的数控系统，伴随着数控系统智能化、网络化的发展，功能完善的数控软件在数控系统中扮演越来越重要的作用，包括生产准备、生产过程管理以及生产优化方面的软件等。传统单一的CNC控制系统将不会满足客户的需求，管控数控系统将成为一个趋势，它将会将更好的服务于客户。

[0003] 目前数控系统的功能和重点在于机床加工实施阶段，提供CNC的控制以及一些附加功能的控制。而加工准备阶段和对加工的优化以及改善都是独立于数控系统，需要独立的软件或者独立的外接设备环境下才能进行，这给进行加工带来了很多的不便，使机床的运转率比较低。如对于加工复杂零部件的工作人员，其工作内容涉及查阅点检表、指示书、加工步骤书和使用说明书等，为了确认作业和查询资料，还要时常往来于车间和设计室，在车间的信息管理系统中获得信息，在设计室进行工艺代码的修改等操作；当机床加工出现异常时需要外接电脑进行数据的采集与分析等操作，根据分析结果来手动调整机床参数进行后续加工。这样会浪费很多的时间，使机床这段时间都处于加工空闲阶段，工作效率比较低下。

[0004] 此外，目前的数控系统针对用户而言是封闭的，用户不能通过数控系统对当前系统功能进行管理，不能添加实际加工中所需要的特有功能到系统中，不能对某些功能进行删除操作。

发明内容

[0005] (一)要解决的技术问题

[0006] 本发明提供了一种管控数控平台系统，以解决现有加工准备工作、加工控制、加工过程优化环境相互独立和用户不能对数控系统进行扩展的问题。

[0007] (二)技术方案

[0008] 为解决上述问题，本发明提供了一种管控数控平台系统，其包括：加工准备模块，用于向用户提供生产计划，并根据用户的指令完成加工前的准备工作；加工实施模块，用于对加工过程进行状态监测与控制，并向用户提供机床的工作性能和状态，使得用户能够根据监测的信息控制机床运作；机床维护模块，用于根据采集的信息提供健康诊断结果和预决策方案，使得用户能够对记录的信息进行分析以完成优化处理；

[0009] App工具模块，用于向用户提供App应用工具，并且能够根据用户的指令对管控数控平台中的App应用进行管理和扩展，所述对管控数控平台中的App应用进行管理包括：在所述管控数控平台系统中添加App应用、以及删除非系统内置的App应用。

[0010] 优选地，所述加工准备模块具体用于：向用户提供加工任务、加工用刀具管理信息、加工用文档和资料，并根据用户制定的规划任务、利用CAD-CAM准备工艺代码、进行加工前模拟仿真。

[0011] 优选地，所述加工实施模块具体用于：对加工过程进行CNC控制、防止机床碰撞监测、机器人控制终端控制、轴状态监测、机床运行状态数据监测、实时加工仿真、以及寄存器状态监测，并向用户提供上述控制和监测信息。

[0012] 优选地，所述机床维护模块具体用于：提供健康诊断、SSTT分析、数据记录、远程诊断、样条光顺、误差补偿、进给速度优化、以及PLC分析。

[0013] 本发明还提供了一种构建上述任一管控数控平台系统的方法，其包括：按照加工准备模块、加工实施模块、机床维护模块、以及App工具模块四个部分建立四个目录文件，并将各模块所属的App应用的启动文件和图标文件分别存储在对应的目录下；构建App应用配置表文件，将各App应用所在的路径和对应的图标文件的路径添加到所述配置表文件中；在所述管控数控平台系统的主框架中设置用户接口，所述用户接口包括与各模块对应的区域，将各App应用对应的图标设置在对应的区域中；建立各App应用与所述用户接口中各App应用对应的图标的映射关系，使得通过所述用户接口接收用户对各App应用对应的图标的操作后，启动对应的App应用；在所述管控数控平台系统中提供用户管理App应用的权限，使得用户能够在在所述管控数控平台系统中中添加App应用以及删除非系统内置的App应用。

[0014] 优选地，在所述管控数控平台系统的主框架中设置“Home”键，用于响应于用户的操作在所述用户接口中提供所述管控数控平台系统的主界面。

[0015] 优选地，通过所述用户接口接收用户的添加操作，将需要添加的App应用的启动文件和图标文件存储在对应的目录下，然后将需要添加的App应用启动文件路径和对应图标文件所在的路径添加到所述配置表文件中。

[0016] 优选地，通过所述用户接口接收用户的删除操作，从而删除非系统内置的App应用。

[0017] (三)有益效果

[0018] 根据本发明提供的管控数控平台系统及其构建方法，可以实现在一个平台系统中完成数控机床加工所涉及的工作，降低对外接设备环境的依赖性，节约大量工作信息整合的时间，提高机床的运转率，提高整个车间的工作效率；同时用户可以直接在平台上添加新的功能到系统中，使缺乏专业编程的机床操作人员也可以便捷的添加新的功能到系统中，更好的为用户服务，保证了系统的扩展性。

附图说明

[0019] 图1为本发明实施例提供的管控数控平台系统的结构示意图；

[0020] 图2为本发明实施例提供的管控数控平台主界面的组成示意图；

[0021] 图3为本发明实施例提供的管控数控平台系统的构建方法示意图；

[0022] 图4为本发明实施例提供的用户自定义App应用添加与删除的实现流程示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

[0024] 本发明提供了一种智能化管控数控平台的实现方案，解决现有加工准备工作、加工控制、加工过程优化环境相互独立和用户不能对数控系统进行扩展的问题。使以上过程涉及的功能均以App应用的形式集成在一个管控平台系统中并对其进行统一的管理，以达到机床加工整个过程所需求的环境以及用户对于系统扩展性的需求。

[0025] 本发明实施例应用对象是加工机床，通过管控数控平台，对机床加工进行管理和控制：

[0026] 如图1和图2所示，本发明所提供的一种管控数控平台方案，该方案集成机床加工需要的功能和用户对系统的扩展功能于一个系统中，通过系统的主画面进入对应的功能，该主画面分为四个部分，分别对应加工准备、加工实施、调机部分以及App工具。前三个部分分别对应一些所属的App应用，这些App应用是管控平台的内置App应用，通过这些App应用快捷键，进入所对应的界面，继而实现对应的功能；第四个部分不仅包括一些常用的App应用小工具，更重要的是还可以对管控平台中的App应用进行管理和扩展，把App应用管理权限交给用户，制定符合用户数控加工需求的平台解决方案。这样传统的数控系统仅仅是管控系统中几个应用，更多管理和维护应用提供给用户，使之能够轻松的优化和处理生产任务，提高机床运转率。管控平台的四部分组成如下：

[0027] A.加工准备部分：也就是计划阶段，用户可以更好地了解和掌握生产计划，完成加工前准备工作。获取加工任务、刀具管理信息、查看文档和相关资料、规划任务、利用CAD-CAM准备工艺代码、进行加工前模拟仿真等。

[0028] 具体地：

[0029] A1.刀具信息管理：管理对象包括刀号、刀具类型、刀具的半径及长度补偿、长度磨损、刀库号、刀具寿命、刀具姐妹刀组号、刀尖方向、刀具长度等参数，此外还可以自动生成装刀及卸刀清单，缩短刀具的准备时间；

[0030] A2.文档查看与编辑器：能以文档的形式快速提供所有的信息，以缩短机床非生产时间。包含生产计划及日志计划、工件工艺参数文档、包含机床与数控系统的全部手册、用户新建文档等，此外支持全文搜索及书签功能、修改与存储文档功能；

[0031] A3.切削计算器：可以在加工前自动计算切削参数、尺寸及数据。主要计算加工工艺的转速、进给速率、主轴负载、根据相应标准计算特定尺寸的配合或螺纹数据；

[0032] A4.CAD/CAM编程：直接在管控平台中据工艺参数及对应的图纸，生成与修改对应的工艺代码；

[0033] A5.离线仿真：在加工前配置好刀具、毛坯参数以及加工相关的参数，在校验模式下运行G代码，观察离线仿真下刀具在毛坯上的切削效果；

[0034] A6.参数配置：配置系统加工所需要的各种用户参数。

[0035] B.加工实施部分：也就是加工过程控制与状态监测阶段，用户可以通过该部分监视机床的工作性能和状态以及根据监测的信息高效的控制机床运作。提供CNC控制、防止机床碰撞监测、机器人控制终端控制、轴状态监测、机床运行状态数据监测、实时加工仿真、寄存器状态监测等。

[0036] 具体地：

[0037] B1.轴状态监测：检测运动轴的电流、位置、速度、负载率以及温度等，主轴的功率、扭矩、速度、负载率以及温度等；

[0038] B2.加工实时仿真：实时仿真工件的加工过程。仿真信息包括刀具信息、毛坯信息以及加工轨迹；

[0039] B3.CNC控制：高效率及高性能地控制机床运作，通过触控操作机床的数控系统以及附属功能；

[0040] B4.机床运行状态数据：可以实时的查看NC参数、机床用户参数、通道、坐标轴、误差补偿参数、程序加工信息、I/O等参数信息；

[0041] B5.机床防碰撞监测：检测机床加工过程中各部件之间是否发生干涉；

[0042] B6.寄存器状态监测：实时检测各个寄存器的位状态。

[0043] C.调机部分：也就是机床维护阶段，系统根据采集的信息给出预决策方案、健康诊断信息、用户自己或者通过远程支持对记录的信息进行分析完成优化处理。对应的应用包括健康诊断、SSTT分析、数据记录、远程诊断、样条光顺、误差补偿、进给速度优化、PLC分析等。

[0044] 具体地：

[0045] C1.健康诊断：根据系统加工监测的相关功能构成一个智能的预警系统，根据机床的状态数据，参照机床标准，对状态数据进行诊断，提前预警故障；

[0046] C2.SSTT分析：也称为伺服调整工具，支持在线和离线情况下使用，以波形曲线的方式显示机床监测的数据，并计算出若干量化指标，根据这些量化指标作为伺服调整的依据，进行多次采样调整，不断地优化机床各轴参数；

[0047] C3.数据记录：对机床加工的相关历史数据记录与回放；

[0048] C4.远程诊断：通过网络服务给现场提供在线支持，支持远端操作机床，在线分析问题，提出解决方案；

[0049] C5.样条光顺：基于G代码质量分析的基础上，采用轨迹简化、样条拟合等技术使得刀具轨迹从不光顺的、加速度变化不规则的变为光顺的，从而达到减少加工过程中振颤，提高加工效率和加工质量；

[0050] C6.误差补偿：同一数控机床，用其使用生命周期各阶段的数据与出厂数据相对比，诊断机床在使用过程中，丝杆导轨的磨损、预紧力、刚度、阻尼、间隙等机械装配质量的变化，继而进行定位误差的快速补偿；

[0051] C7.进给速度优化：在机床加工过程中采集系统的电机电流、主轴功率、主轴振动等机床状态数据，自适应优化进给速度；

[0052] C8.PLC分析：可以实时的通过PLC的梯形图，查看梯形图中元器件的工作情况，可以直接在管控平台完成PLC程序的编辑与导入等操作；

[0053] D.App工具部分：用于向用户提供App应用工具，并且能够根据用户的指令对管控数控平台中的App应用进行管理和扩展，所述对管控数控平台中的App应用进行管理包括：在所述管控数控平台系统中添加App应用、以及删除非系统内置的App应用。

[0054] 其中，App应用工具例如可以包括网络浏览、记事本、聊天、Office套件等一些常用通用App应用小工具，此外还可以对管控平台中的App应用进行管理，即添加App应用、删除非内置App应用。

[0055] 具体地：

[0056] D1.常用通用App应用小工具：可以实现网络服务、记事、聊天、office等功能；

[0057] D2.添加App应用：用户根据实际需要添加App应用到管控平台；

[0058] D3.删除App应用：用户根据情况从管控平台中删除非内置App应用。

[0059] 通过这样集计划、监测、改善三位一体的管控数控平台系统，它们分别对应不同功能的App应用，可以最大程度的提高生产效率，缩短制造准备时间，从加工准备阶段、生产阶段以及机床维护整个过程进行管理和控制。数控控制系统仅仅是管控系统的一个应用，更多管理和维护应用提供给用户，使之能够轻松的优化和处理生产任务，提高机床运转率。同时用户根据自己的需要添加App应用和删除App应用，具有公开、扩展、兼容的特性。

[0060] 所述管控数控平台主画面中，高度集成了数控机床加工关于加工前准备、加工过程中控制、根据加工数据进行优化处理等功能于一个平台系统中。可以在一个平台系统中完成加工前的文档查阅、根据工艺参数准备加工G代码、进行加工前模拟仿真加工、参数配置等，加工过程中CNC控制、加工状态监测等，根据加工监测的数据完成预警、分析、改进等功能，不必外接电脑或其他设备完成独立的工作再把完成的工作整合到CNC控制中。

[0061] 所述管控数控平台主画面中，关于机床加工过程中的所有功能均以App应用的形式呈现在主画面中，按照加工准备、加工控制、调机优化、App工具四个区域布局，通过主画面可以进入对应的App中完成相应的功能，通过交互可以从当前App功能中回到主画面。

[0062] 如图3和图4所示，整个管控平台的大致实现过程如下：

[0063] (1)按照加工准备、加工实施、加工优化、App工具四个部分建立四个目录文件，把它们所属的App应用的启动文件和图标文件分类存储在对应的目录下；

[0064] (2)构建App应用配置表文件。把所添加App应用所在的路径和对应的图标文件的路径添加到配置文件中；

[0065] (3)在系统主框架中添加主画面。主画面分为四个区域，添加App应用对应的图标在对应的区域中；

[0066] (4)实现App应用和主画面中App应用所对应图标的映射关系。在主画面中点击App应用对应的图标后则会进入到App应用对应的界面；

[0067] (5)实现管控平台与App程序间的交互。当前不论在哪个App应用的界面，通过“Home”键可以直接切换到管控平台的主画面，继而响应对其他App应用的操作；

[0068] (6)管控平台提供给用户管理App应用的权限。用户根据自己的需要，可以在管控平台中添加App应用或删除非内置App应用。用户添加和删除App应用的流程如图4所示，结合流程图进一步的说明实现过程：

[0069] 在主画面的App工具区域部分，有添加App应用和删除App应用的按钮。当点击添加App应用按钮前，需要先把将要添加App应用的启动文件和图标文件存储在对应的分类文件夹下，再点击添加按钮会进入App应用配置表文件界面，添加App应用启动文件路径和对应图标文件所在的路径到App应用配置表文件中；当点击删除按钮时可以直接从主画面中删除非内置App应用。

[0070] 所述管控数控平台主画面中，用户可以直接在主画面中的App工具区域添加与数控加工相关的功能到系统中成为新的App应用，同时也可以在该区域删除用户任务暂时不需要的App应用，把更多的管理交给用户，更加便捷的扩展管控数控平台系统，添加与删除App应用。

[0071] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。