确认刀具位置的方法与工具机系统技术方案

一种确认刀具位置的方法，包括以下步骤：通过位置运算单元，依据刀库中多个刀套位置，训练并取得刀套位置的训练姿态数据与训练信号强度数据；位置运算单元发送呼叫刀具指令，使多个刀具中目标刀具移动至换刀位置，包括：取得目标刀具的姿态数据与信号强度数据；依据目标刀具的姿态数据与信号强度数据，位置运算单元比对各训练姿态数据与各训练信号强度数据，以确认目标刀具的目标刀套位置；转动刀库，使目标刀具由目标刀套位置移动至换刀位置。此外，一种工具机系统也被提出。

The Method of Confirming Tool Position and Tool Machine System

A method for confirming tool position includes the following steps: training and acquiring training attitude data and training signal strength data of tool sleeve position according to multiple tool sleeve positions in tool library through position operation unit; sending call tool instructions by position operation unit to make target tool move to tool change position in multiple tools, including acquiring attitude data and signal of target tool Strength data; According to the target cutter's attitude data and signal strength data, the position calculation unit compares the training attitude data with the training signal strength data to confirm the target cutter's position; rotates the tool library to move the target cutter from the target cutter's position to the tool change position. In addition, a tool machine system has also been proposed.

【技术实现步骤摘要】
确认刀具位置的方法与工具机系统
本专利技术设计一种确认刀具位置的方法与使用此方法的工具机系统。
技术介绍
传统数控工具机刀库的作用不仅是存放加工过程中所需要的刀具，还负责把下一工序所要使用的刀具移送至换刀位置。数控工具机刀库与自动换刀装置中，常因人为放置错误刀具或者刀库刀号与程序设定不符等紊乱现象而造成机台故障。现有技术于换刀点设置读取器，于换刀时通过读取器读取刀具上的芯片，以判断使用的刀具是否正确。然而，现有技术中的读取器在判断刀具并未使用正确之后，仍需要通过人工作业进行复位或置换正确的刀具，不仅费时费力，并且，操作人员需要了解加工程序作动、结构特点与控制机理以外，尚须熟悉换刀的动作等流程，故通过人工作业复位或置换正确的刀具，需要一定操作基础的操作人员才能执行操作。因此，如何能够简单且有效地确认刀具的正确性来避免上述所遭遇到的问题，是业界目前极需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种确认刀具位置的方法与工具机系统，能轻易得知并确认刀具的位置，由此解决刀库乱刀的问题，并可确认即将使用的刀具是否正确。本专利技术的实施例提出一种确认刀具位置的方法，包括以下步骤：通过位置运算单元，依据刀库中多个刀套位置，训练并取得各刀套位置的训练姿态数据与训练信号强度数据；位置运算单元发送呼叫刀具指令，使多个刀具中目标刀具移动至换刀位置，包括：取得目标刀具的姿态数据与信号强度数据；依据目标刀具的姿态数据与信号强度数据，位置运算单元比对各训练姿态数据与各训练信号强度数据，以确认目标刀具的目标刀套位置；转动刀库，使目标刀具由目标刀套位置移动至换刀位置。本专利技术的实施例提出一种工具机系统，包括位置运算单元、刀库以及设备控制单元。位置运算单元包含信号收发模块以及数据运算模块，信号收发模块连接于数据运算模块。刀库具有多个刀套位置，各刀套位置具有刀具，各刀具以无线信号连接位置运算单元。设备控制单元连接于刀库与位置运算单元，设备控制单元包含加工程序，位置运算单元发送呼叫刀具指令至设备控制单元，以更新加工程序，刀库依据加工程序执行，刀库依据呼叫刀具指令将各刀具中目标刀具移动至换刀位置，包括：信号收发模块接收目标刀具产生的惯性感测坐标与无线信号，并传输至数据运算模块，以产生目标刀具的姿态数据与信号强度数据；数据运算模块依据目标刀具的姿态数据与信号强度数据，比对多个训练姿态数据与多个训练信号强度数据，以确认目标刀具的目标刀套位置；转动刀库，使目标刀具由目标刀套位置移动至换刀位置。基于上述，在本专利技术的确认刀具位置的方法与工具机系统中，操作员仅须了解目前需要哪个刀具去进行加工，不需要了解刀具对应的置放位置，故即便各个刀具是任意地置放于刀库内部，仍可通过刀具本身反馈的姿态数据与信号强度数据，得以随时得知刀具位置或即将使用的刀具是否正确。为让本专利技术能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术实施例的工具机系统的示意图。图2为本专利技术的刀具的示意图。图3为本专利技术的位置运算单元的示意图。图4为本专利技术的确认刀具位置的方法的流程图。图5为图4中呼叫刀具命令的流程图。图6为图4中自动换刀命令的流程图。符号说明10工具机系统1位置运算单元11信号收发模块12数据运算模块2数据库单元3设备控制单元4机械设备5刀具51惯性感测元件52无线传输模块53天线模块54电源模块6刀库61刀套位置7换刀臂S10确认刀具位置的方法S110～S130步骤S122～S126步骤S132～S136步骤具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此限制本专利技术的保护范围。请参阅图1，本实施例的工具机系统10包括位置运算单元1、数据库单元2、设备控制单元3、机械设备4、多个刀具5、刀库6以及换刀臂7。机械设备4可为铣床、钻床、车床或锯床等机械加工制造设备，且机械设备4可装配有或连接于刀库6与换刀臂7，刀库6具有多个刀套位置61，每一刀套位置61可装有刀具5，刀具5例如为铣刀、钻头、车刀、锯片等应对机械设备4的刀具。设备控制单元3可为个人计算机(PersonalComputer，PC)或可编程控制器(ProgrammableLogicController，PLC)等控制单元。设备控制单元3中储存有加工程序，机械设备4依据加工程序去作动，使得机械设备4的主轴上的刀具5对工件加工，又或者，刀库6依据加工程序执行换刀，转动刀库6将下一工序所要使用的刀具5转动至换刀位置，通过换刀臂7从主轴取下前一工序使用的刀具5并替换成下一工序所要使用的刀具5，而前一工序使用的刀具5则被换刀臂7移动并存放至刀库6中相对应的刀套位置61。在本实施例中，刀具5如图2所示，刀具5包含惯性感测元件51、无线传输模块52、天线模块53以及电源模块54。惯性感测元件51例如为陀螺仪(gyroscope)，其可感测刀具5的姿态而产生相对应的三维惯性感测坐标。惯性感测元件51连接于无线传输模块52，在本实施例中，无线传输模块52具有无线感测网络(WirelessSensorNetwork，WSN)，其可利用紫蜂(Zigbee)来实现无线传输的功能，然而本专利技术不对此加以限制，在另一实施例中，无线传输模块也可利用蓝牙(Bluetooth)、无线保真技术(Wi-Fi)或近场通信(NearFieldCommunication，NFC)来实现无线传输的功能。天线模块53连接无线传输模块52，天线模块53包含依据无线传输模块52的型态而对应配置天线。上述惯性感测元件51、无线传输模块52以及天线模块53分别连接至电源模块54，电源模块54能提供电力至惯性感测元件51、无线传输模块52以及天线模块53，在实施例中，电源模块54可包含充电电池，可使得电源模块54可作为无线充电装置。请复参阅图1，位置运算单元1可通过硬件(例如微控制器、指向性无线基地台)、软件(例如处理器执行的程序指令)或其组合来实现，位置运算单元1利用有线或无线方式连接于设备控制单元3。详细而言，请参阅图3，位置运算单元1包含信号收发模块11以及数据运算模块12，其中信号收发模块11连接于数据运算模块12，位置运算单元1通过信号收发模块11可传输程序指令给设备控制单元3，以更新加工程序，数据运算模块12可为微控制器(Microcontroller，MCU)，其作为数据运算之用。另一方面，刀库6以无线信号连接位置运算单元1，或是位置运算单元1以无线信号连接各刀具5，通过惯性感测元件51以感测所有刀具5的姿态而产生的三维惯性感测坐标，并通过无线传输模块52以传输惯性感测坐标至位置运算单元1中的信号收发模块11，以产生刀具5的姿态数据，信号收发模块11将姿态数据传输至数据运算模块12。此外，数据运算模块12依据刀具5发送的无线信号的接收信号强度(RSSI)值，以产生刀具5的信号强度数据，通过信号强度数据可以决定每一个刀具5相对于位置运算单元1的相对距离。数据库单元2耦接于位置运算单元1，数据库单元2可通过硬件(例如集成电路)、软件(例如处理器执行的程序指令)或其组合来实现。在本实施例中，数据库单元2可为云端服务器，位置运算单元1可通过信号收发模块11来与数据库单元2进行云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确认刀具位置的方法，包括以下步骤：通过位置运算单元，依据刀库中多个刀套位置，训练并取得各该刀套位置的训练姿态数据与训练信号强度数据；以及该位置运算单元发送呼叫刀具指令，使多个刀具中目标刀具移动至换刀位置，包括：取得该目标刀具的姿态数据与信号强度数据；依据该目标刀具的该姿态数据与该信号强度数据，该位置运算单元比对各该训练姿态数据与各该训练信号强度数据，以确认该目标刀具的目标刀套位置；及转动该刀库，使该目标刀具由该目标刀套位置移动至该换刀位置。

【技术特征摘要】
2017.12.08 TW 1061432311.一种确认刀具位置的方法，包括以下步骤：通过位置运算单元，依据刀库中多个刀套位置，训练并取得各该刀套位置的训练姿态数据与训练信号强度数据；以及该位置运算单元发送呼叫刀具指令，使多个刀具中目标刀具移动至换刀位置，包括：取得该目标刀具的姿态数据与信号强度数据；依据该目标刀具的该姿态数据与该信号强度数据，该位置运算单元比对各该训练姿态数据与各该训练信号强度数据，以确认该目标刀具的目标刀套位置；及转动该刀库，使该目标刀具由该目标刀套位置移动至该换刀位置。2.如权利要求1所述的确认刀具位置的方法，其中所述取得该目标刀具的该姿态数据与该信号强度数据的步骤，还包括：依据该目标刀具发送的无线信号的接收信号强度值，以产生该目标刀具的该信号强度数据；依据该目标刀具的该信号强度数据，以判断该目标刀具是否位于该刀库中；当该目标刀具位于该刀库时，依据该目标刀具的姿态所传输的惯性感测坐标，以产生初始姿态数据；转动该刀库以改变该目标刀具的姿态，取得该目标刀具的移动姿态数据；以及依据该移动姿态数据与该初始姿态数据的差异以取得该姿态数据。3.如权利要求1所述的确认刀具位置的方法，还包括：该位置运算单元发送自动换刀指令，使该目标刀具由该换刀位置移动至机械设备的主轴，包括：依据该目标刀具被移动而改变该目标刀具的姿态，取得该目标刀具的换刀姿态数据；回传并更新该换刀姿态数据与该目标刀具内发送的该信号强度数据至该位置运算单元；以及该位置运算单元比对该目标刀具的刀具数据是否符合该呼叫刀具指令。4.如权利要求3所述的确认刀具位置的方法，还包括：存取各该刀具的该刀具数据，该刀具数据包含刀具号码、网络地址、刀具长度、刀具直径、刀具磨耗或刀具寿命。5.如权利要求1所述的确认刀具位置的方法，其中所述训练并取得各该刀套位置的该训练信号强度数据的步骤，还包括：依据各该刀套位置相对应的该刀具内发送的无线信号的接收信号强度值，以产生各该刀套位置的该训练信号强度数据。6.如权利要求1所述的确认刀具位置的方法，其中所述训练并取得各该刀套位置的该训练姿态数据的步骤，还包括：转动该刀库，依据各该刀套位置中相对应该刀具的姿态所传输的惯性感测坐标，以产生各该刀套位置的该训练姿态数据。7.一种工具机系统，包括：位置运算单元，包含信号收发模块以及数据运算模块，其中该信号收发模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志明，柯博修，廖孟秋，林思嘉，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71