一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法技术

本发明专利技术公开一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，机床示教加工时，通过实时采集的信息计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数；当机床处在监控模式时，在NC程序每一段完成后，实时计算同步误差；对同步误差计算结果进行分析，判定监控阈值的超前、滞后及正常状态；如果出现监控阈值的超前及滞后，通过误差消除方法对同步误差进行消除。本发明专利技术大大提高了监控阈值与信号同步的有效性，提高了监控准确性。

A method to improve the accuracy and accuracy of NC machining Monitoring Threshold

The invention discloses a method for improving the synchronization accuracy of the monitoring threshold and the signal of the NC machining. When the machine tool is in the monitoring mode, the synchronization error is calculated in real time after each segment of the NC program is completed. The results of error calculation are analyzed to determine the leading, lagging and normal state of the monitoring threshold. If the monitoring threshold appears leading and lagging, the synchronization error is eliminated by error elimination method. The invention greatly improves the validity of synchronization between monitoring threshold and signal, and improves the accuracy of monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法
本专利技术涉及数控加工过程监控
，具体涉及一种提高加工实时监控过程中阈值与信号同步精确性的方法。
技术介绍
数控加工监控过程中，为了实现对信号的监控，需要对实时采集的信号设置正常的阈值区间，之后依次读取和对比阈值和信号，判断加工状态。目前针对数控加工监控的研究绝大多数都是针对信号处理的方向进行，根据之前进行的研究表明，在信号的采集过程中，采集的频率会出现波动，会对监控阈值与信号的同步准确性产生影响。阈值与信号的同步是指对信号进行监控时，将当前加工状态采集的信号与对应状态下的阈值进行比较。对于阈值与信号的同步，主要存在两种方法：一种是基于坐标，即在NC(NumericalControl，数字控制)加工监控过程中，使用具有机床坐标信息的监控阈值，并同时采集机床的实时坐标与监控信号，通过对比阈值和信号的坐标实现阈值和信号的对应[1][2]。这种方式往往由于监控阈值与实时信号的坐标精度不足，而导致监控精度不高甚至失效。另一种是基于绝对时间，使用具有机床加工时间信息的监控阈值，并与实时信号以零件某加工过程的启动时间为基准进行同步，如德国ARTIS监控系统中的标准监控模式[3]-[6]。但是在这种同步方法中信号采集频率容易出现波动，导致长时间监控后产生误差累积，无法实现信号与监控阈值的准确同步。[1]TongL,YanP,LiuF.MonitoringComputerNumericalControlMachiningProgressBasedonInformationFusion[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2011,24(6):1074-1081.[2]KimDH,SongJY.Ubiquitous-basedmobilecontrolandmonitoringofCNCmachinesfordevelopmentofu-machine[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2006,20(4):455-466.[3]朱绍维,牟文平,汤立民,杜丽.融合工艺信息的复杂零件加工状态识别方法[J].中国机械工程,2016,27(11):1479-1483.[4]吴明杰,唐恒.浅谈ARTIS刀具监控系统在实际生产中的应用[J].装备制造技术,2017(4):106-108.[5]朱绍维,李卫东,汤立民,杜丽.ARTIS刀具监控系统在航空结构件铣削加工中的应用[I].中国机械工程,2016,27(15):2040-2043.[6]邓凌,许翠芳,乔永忠.ARTIS刀具监控系统在数控机床上的开发应用[J].制造技术与机床,2013(2):121-124.
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够对出现频率波动的信号采集过程进行处理，不影响后续监控的提高加工实时监控过程中阈值与信号同步精确性的方法。技术方案如下：一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，包括以下步骤：步骤1：机床示教加工时，通过实时采集的信息计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数；步骤2：当机床处在监控模式时，在NC程序每一段完成后，实时计算同步误差；步骤3：对同步误差计算结果进行分析，判定监控阈值的超前、滞后及正常状态；步骤4：如果出现监控阈值的超前及滞后，通过误差消除方法对同步误差进行消除。进一步的，所述计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数的方法为：加工某NC程序段的加工时间Tc为：式中：xm、ym、zm为当前NC程序段结束时的工件坐标；xm-1、ym-1、zm-1为上一NC程序段结束时的工件坐标；F为当前NC程序段的进给速度；则在每段NC程序段加工过程中采集数据的个数m为：式中：f为数据采集频率；在每段NC程序段加工过程中阈值个数a为：式中：n为计算单个阈值需要的数据个数。更进一步的，所述同步误差即数据采集的信号与阈值之间的时间误差Δt：Δt＝t1-t2式中：t1为阈值的绝对时间，t2为信号的绝对时间；判断监控阈值状态的方法为：●当Δt≤-1/f时，监控阈值超前，该NC程序段对应的信号采样点比对应的监控阈值采样点超前至少一个采样时间间隔，会影响到后续信号的同步；●当1/f≤Δt时，监控阈值滞后，该NC程序段对应的信号采样点比对应的监控阈值采样点滞后一个采样时间间隔，会影响到后续信号的同步；●当-1/f<Δt<1/f时，信号和对应监控阈值之间有同步误差，但是并未达到一个采样时间间隔，不影响后续信号的同步。更进一步的，消除同步误差的方法包括：●监控阈值超前时，在采集到下一NC程序段的数据时，将监控阈值和信号各自的NC程序段段号信息进行对比，直到相同为止，然后继续进行同步；●监控阈值滞后时，将本NC程序段的最后一个阈值与信号进行同步，直到下一个NC程序段；对各NC程序段加工结束时的同步误差进行判断，当阈值和信号的个数出现差别时，需要在下一NC程序段重新进行信号与阈值的同步。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对实时同步误差的计算和判断，采用程序段号对阈值和信号的时间偏差进行校准，减少了监控信号的超前或滞后量；消除同步误差对后续监控的影响，大大提高了监控阈值与信号的时间同步性的有效性，提高了监控准确性。附图说明图1是出现Δt≤-1/f情况后的处理方法。图2是出现1/f≤Δt情况后的处理方法。图3是阈值-时间/阈值-程序段对应的同步误差图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术方法包括：步骤1：机床示教加工时，通过实时采集的信息计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数。根据采集到的NC程序段始末点的位置坐标计算该段NC的理论加工时间，再根据数据采集频率计算该NC程序段理论采集的数据个数，进而确定该NC程序段需要计算的阈值个数。具体如下：(1)示教加工时采集数据个数计算过程加工某NC程序段的Tc为：式中：Tc为某NC程序段的加工时间；xm、ym、zm为当前NC程序段结束的工件坐标；xm-1、ym-1、zm-1为上一NC程序段结束的工件坐标；F为当前加工段号的进给速度。在每段NC代码加工过程中能采集到数据的个数：式中：m为某NC程序段采集数据的个数；f为数据采集频率。(2)示教加工时阈值个数计算过程由于采集的数据个数不一定能完全被n整除，因此剩下少于n个数据计算出一个阈值。所以计算出阈值个数应向上取整，阈值个数为：式中：a为某NC程序段的阈值个数；n为计算单个阈值需要的数据个数。步骤2：当机床处在监控模式时，在NC程序每一段完成后，实时计算同步误差。通过监控阈值和信号的绝对时间计算二者之间的同步误差Δt计算如下所示。Δt＝t1-t2式中：t1为阈值的绝对时间；t2为信号的绝对时间；Δt为信号与阈值之间的时间误差。步骤3：对同步误差计算结果进行分析，判定监控阈值的超前、滞后及正常状态。(1)当Δt≤-1/f说明监控阈值超前，该段号对应的信号采样点比对应的监控阈值采样点超前至少一个采样时间间隔，会影响到后续信号的同步。(2)当1/f≤Δt说明监控阈值滞后，该段号对应的信号采样点比对应的监控阈值采样点滞后一个采样时间间隔，同样会影响到后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：机床示教加工时，通过实时采集的信息计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数；步骤2：当机床处在监控模式时，在NC程序每一段完成后，实时计算同步误差；步骤3：对同步误差计算结果进行分析，判定监控阈值的超前、滞后及正常状态；步骤4：如果出现监控阈值的超前及滞后，通过误差消除方法对同步误差进行消除。

【技术特征摘要】
1.一种提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：机床示教加工时，通过实时采集的信息计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数；步骤2：当机床处在监控模式时，在NC程序每一段完成后，实时计算同步误差；步骤3：对同步误差计算结果进行分析，判定监控阈值的超前、滞后及正常状态；步骤4：如果出现监控阈值的超前及滞后，通过误差消除方法对同步误差进行消除。2.根据权利要求1所述的提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，其特征在于，所述计算每个NC程序段采集数据个数及阈值个数的方法为：加工某NC程序段的加工时间Tc为：式中：xm、ym、zm为当前NC程序段结束时的工件坐标；xm-1、ym-1、zm-1为上一NC程序段结束时的工件坐标；F为当前NC程序段的进给速度；则在每段NC程序段加工过程中采集数据的个数m为：式中：f为数据采集频率；在每段NC程序段加工过程中阈值个数a为：式中，n为计算单个阈值需要的数据个数。3.根据权利要求2所述的提高数控加工监控阈值与信号同步精确性的方法，其特征在于，所述同步误差即数据采集的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁国富，江磊，韩雷，丁国华，付玉龙，付建林，
申请(专利权)人：西南交通大学，成都天佑创软科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51