在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法技术

本发明专利技术公开了一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法，用于解决现有数控系统数据采集方法实用性差的技术问题。技术方案是在零件切入点位置或者在监测数据发生突变位置，记录数控系统数据采集信息的时间，并记录识别标记位置的在线监测数据：在标记位置监测数据发生明显突变的时间。将标记位置坐标采集时刻和切削力标记位置切削力采集时刻置零，将外加测试仪器数据和数控系统数据两个通道的数据采集频率设置为一致，此后在时域上在线监测数据与零件位置信息的时间同步，通过时间实现在线监测数据与零件加工位置的时空映射。本发明专利技术通过动态数据交换采集数控机床数据，能够实时高效的采集加工过程中零件位置信息，实用性好。

Spatio-temporal mapping method between on-line monitoring data and parts processing position

【技术实现步骤摘要】
在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法
本专利技术涉及一种数控系统数据采集方法，特别涉及一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法。
技术介绍
随着制造技术信息化和智能化的发展，零件加工过程大量的现场数据可以通过相应的手段采集并进行实时的处理和分析，这些数据是研究零件加工工艺，优化加工参数的重要依据。然而目前大多数的加工过程数据是通过在机床上外加相关的测量设备进行测量获得的，所得到的数据均为时间维度的信息；而零件的加工是靠数控系统根据数控指令控制机床运动实现的，机床运行位置参数属于空间维度的信息，难以直接获取和利用，并且数控系统与数据采集系统通常为两套独立的系统，使得采集到的加工过程信息无法与零件位置一一对应，不方便研究零件加工过程的各种耦合关系。文献1“申请公布号是CN104635622A的中国专利技术专利”公开了一种数控系统数据采集方法。该方法开发了一个专用的嵌入式模块作为数控系统代理装置，向下采集数控系统的状态数据或者接受适配器上传的数据，向上响应客户终端的请求，返回响应的状态文件，将机床的状态信息显示出来，可以有效的实现对机床数据的采集。但是该方法在数据采集时要通过读取文件，数据传输效率低，实时性不高。文献2“申请公布号是CN107491460A的中国专利技术专利”公开了一种适配系统的数据映射方法及装置。该方法通过将输入数据进行归一化处理，获得对应的归一化对象，按照预先配置的参数映射模型的取数规则对所述归一化对象进行取数，以映射出与输入数据对应的输出数据。但是对于在线监测数据，数据的随机性大，时变程度高，无法预先配置参数映射模型，加之在线监测数据与零件位置数据来自两个独立系统，数据处理难度大。
技术实现思路
为了克服现有数控系统数据采集方法实用性差的不足，本专利技术提供一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法。该方法在零件切入点位置或者在监测数据发生突变位置，记录数控系统数据采集信息的时间，并记录识别标记位置的在线监测数据：在标记位置监测数据发生明显突变的时间。将标记位置坐标采集时刻和切削力标记位置切削力采集时刻置零，将外加测试仪器数据和数控系统数据两个通道的数据采集频率设置为一致，此后在时域上在线监测数据与零件位置信息的时间同步，通过时间实现在线监测数据与零件加工位置的时空映射。本专利技术通过动态数据交换采集数控机床数据，可以实时高效的采集加工过程中零件位置信息。在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法可以将零件加工过程中的监测数据与加工位置坐标实现一一对应，将时域采集到的监控信号映射到零件位置的空间信号。本专利技术不仅适用于加工过程中的数据与零件位置的时空对应关系，对于各种时域信息向空间信息的映射方法提供了思路，实用性好。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法，其特点是包括以下步骤：步骤一、通过外加测试仪器获得在线监测数据，通过读取数控系统的数据获得零件位置信息。步骤二、在零件加工过程中，当切削参数发生突变时，加工过程中的监测数据也会发生突变。当刀具开始接触到工件时，切触点位置的监测数据会发生突变，通过零件的设计模型找出该点的位置坐标，当机床数据采集过程中，坐标数据采集识别出标记坐标时，记录采集时刻。加工过程中标记位置的切削深度会发生突变，此刻监测到的切削力也会发生突变，标记位置的坐标通过设计模型得到。步骤三、时空映射。在零件加工过程中，在刀具还未接触到工件时，检测不到切削力信号，当刀具刚切触到零件时，切削力会发生突变，在切削力的采集信号中，找到切削力突变时刻对应的切削力，而刀具刚切触到工件的坐标，通过设计模型进行标记，记为P0此刻对应的刀心点坐标为C0。记录采集到刀心点坐标为C0的时刻记为tc，切削力突变时刻为tk，tc和tk相差t0，将此时的时间置零，此后在时间轴上，两个通道的信号就会一一对应。具体做法是：1)标记位置坐标识别。通过设计模型标记切入点坐标为P0，通过刀心点和切触点映射关系得到刀心点坐标为C0，记录数据采集到标记位置的时刻为tc，即刀切削到切入点的时刻为tp，f为对应关系。tp＝tcf:C0(xc,yc,zc)→P0(xp,yp,zp)2)标记位置切削力识别。当刀具切削到切入点P0时，切削力为F0，此刻的切削力会发生突变的时刻为tk。tk→F0(tk)3)时间对应。标记位置坐标采集时刻tp和切削力采集时刻tk相差t0，即tp＝tk±t0，对信号进行时移，将标记位置的信号置零，如下：tp＝0,tk＝0f:F(t)→P{x(t),y(t),z(t)}。本专利技术的有益效果是：该方法在零件切入点位置或者在监测数据发生突变位置，记录数控系统数据采集信息的时间，并记录识别标记位置的在线监测数据：在标记位置监测数据发生明显突变的时间。将标记位置坐标采集时刻和切削力标记位置切削力采集时刻置零，将外加测试仪器数据和数控系统数据两个通道的数据采集频率设置为一致，此后在时域上在线监测数据与零件位置信息的时间同步，通过时间实现在线监测数据与零件加工位置的时空映射。本专利技术通过动态数据交换采集数控机床数据，可以实时高效的采集加工过程中零件位置信息。在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法可以将零件加工过程中的监测数据与加工位置坐标实现一一对应，将时域采集到的监控信号映射到零件位置的空间信号。本专利技术不仅适用于加工过程中的数据与零件位置的时空对应关系，对于各种时域信息向空间信息的映射方法提供了思路，实用性好。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。附图说明图1是本专利技术在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法的流程图。图2是本专利技术方法实施例中DDE数据采集客户端与服务器建立会话示意图。图3是本专利技术方法实施例中加工位置标记示意图，图3是加工位置标记(a)，图3(b)是切削力突变位置。图4是本专利技术方法实施例中在线监测数据与零件加工位置时空映射流程图。图5是本专利技术方法实施例中在线监测数据与零件加工位置时空映射示意图。具体实施方式参照图1-5。本专利技术在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法具体步骤如下：步骤一、获取在线监测数据和零件位置信息。在线监测数据通过外加测试仪器获得，本专利技术中采集的加工过程中的切削力数据通过Kistler9255B三向测力仪获得，实验平台是在永华YHVT850Z四轴数控加工中心的基础上搭建。零件位置信息通过读取数控系统的数据获得，在数据采集软件开发之前，要对需求变量在数控机床上进行变量测试，确保变量地址正确后，开发数据采集模块，测试正确后，利用多媒体记时器函数timeSetEvent进行高精度计时，VB的PictureBox控件和画线函数line(x1,y1)-(x2,y2)进行图像显示，最后在数控机床上进行测试。DDE对话的内容使用三级树型命名：应用程序名(Application)，主题(Topic)和数据项(Item)来标识DDE所传递的数据单元。Application具有提供给其他程序的数据交换能力，西门子840D提供的应用程序名称为“NCDDE”；Topic类似于目录，是建立会话连接的参数，获取西门子840D数控系统数据的参数为“NCU840D”；数据项(Item)是具体通信的数据，按照需要的数据内容编写。基于DDE技术的数据采集软件开发流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、通过外加测试仪器获得在线监测数据，通过读取数控系统的数据获得零件位置信息；步骤二、在零件加工过程中，当切削参数发生突变时，加工过程中的监测数据也会发生突变；当刀具开始接触到工件时，切触点位置的监测数据会发生突变，通过零件的设计模型找出该点的位置坐标，当机床数据采集过程中，坐标数据采集识别出标记坐标时，记录采集时刻；加工过程中标记位置的切削深度会发生突变，此刻监测到的切削力也会发生突变，标记位置的坐标通过设计模型得到；步骤三、时空映射；在零件加工过程中，在刀具还未接触到工件时，检测不到切削力信号，当刀具刚切触到零件时，切削力会发生突变，在切削力的采集信号中，找到切削力突变时刻对应的切削力，而刀具刚切触到工件的坐标，通过设计模型进行标记，记为P0此刻对应的刀心点坐标为C0；记录采集到刀心点坐标为C0的时刻记为tc，切削力突变时刻为tk，tc和tk相差t0，将此时的时间置零，此后在时间轴上，两个通道的信号就会一一对应；具体做法是：1)标记位置坐标识别；通过设计模型标记切入点坐标为P0，通过刀心点和切触点映射关系得到刀心点坐标为C0，记录数据采集到标记位置的时刻为tc，即刀切削到切入点的时刻为tp，f为对应关系；tp＝tcf：C0(xc，yc，zc)→P0(xp，yp，zp)2)标记位置切削力识别；当刀具切削到切入点P0时，切削力为F0，此刻的切削力会发生突变的时刻为tk；tk→F0(tk)3)时间对应；标记位置坐标采集时刻tp和切削力采集时刻tk相差t0，即tp＝tk±t0，对信号进行时移，将标记位置的信号置零，如下：tp＝0，tk＝0f：F(t)→P{x(t)，y(t)，z(t)}。...

【技术特征摘要】
1.一种在线监测数据与零件加工位置的时空映射方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、通过外加测试仪器获得在线监测数据，通过读取数控系统的数据获得零件位置信息；步骤二、在零件加工过程中，当切削参数发生突变时，加工过程中的监测数据也会发生突变；当刀具开始接触到工件时，切触点位置的监测数据会发生突变，通过零件的设计模型找出该点的位置坐标，当机床数据采集过程中，坐标数据采集识别出标记坐标时，记录采集时刻；加工过程中标记位置的切削深度会发生突变，此刻监测到的切削力也会发生突变，标记位置的坐标通过设计模型得到；步骤三、时空映射；在零件加工过程中，在刀具还未接触到工件时，检测不到切削力信号，当刀具刚切触到零件时，切削力会发生突变，在切削力的采集信号中，找到切削力突变时刻对应的切削力，而刀具刚切触到工件的坐标，通过设计模型进行标记，记为P0此刻对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定华，夏卫红，张莹，吴宝海，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61