多数控作业单元安全规避系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多数控作业单元安全规避系统，其包括多个数控作业单元、公共作业区域以及公共区域仲裁器。各数控作业单元的运行程序仍然能够以其独立工作的方式进行编写和生成，使得多个数控作业单元以独立的运动规划、程序并行的方式进行协同工作，由此降低了各数控作业单元的操作复杂性。针对会发生碰撞冲突的公共作业区域部分，设置了能够监测和记录公共作业区域占用状态的公共区域仲裁器，由此最小程度地改变了程序的执行流程；基于公共区域仲裁器与数控作业单元之间的信息交互，避免了多个数控作业单元同时进入公共作业区域的情形以及多个数控作业单元相互等待的死锁状态，由此保证了多个数控作业单元之间的协调运转，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
多数控作业单元安全规避系统
本专利技术涉及数控机床以及机器人控制
，尤其涉及一种多数控作业单元安全规避系统。
技术介绍
当前，工业机器人、数控机床、加工中心以及其他专用数控伺服系统广泛应用于制造业领域，大幅度提升了生产效率和质量。由于这些设备普遍采用伺服电机、数控系统，并具有可编程的特性，因此称这些设备为数控作业单元。其中，单个数控作业单元通常以串行方式运行数控程序，而多个数控作业单元则能够以并行方式执行数控程序。随着数控作业单元的应用日趋复杂，常常出现多个数控作业单元协作完成工业自动化任务的情形(例如，由多个机械手或多个五轴数控作业头加工同一个工件)。但是在加工过程中，由于多个数控作业单元常常出现公共作业区域，且多个数控作业单元以并行方式执行数控程序，当几个数控作业单元之间缺乏协调和统一时，则可能出现碰撞、干涉事故，进而造成整个加工系统的损伤。目前，为了解决多个数控作业单元在公共作业区域的碰撞问题，常用的方法有如下。(1)从顶层规划生成数控作业单元的运动轨迹，并使得几个数控作业单元按照严格的时序逻辑和协同运动轨迹完成工作，从而在规划层面规避几个数控作业单元发生碰撞的问题。但是，这种方式本质上是将并行运行的几个数控作业单元转变成为一种串行的运行系统，其不适用于几个数控作业单元以并行独立的形式运行的情形。(2)多个数控作业单元以并行独立的形式运行，且多个数控作业单元互相通信连接以向其他数控作业单元告知自身状态，从而避免两个或者多个数控作业单元同时进入公共作业区域的情形。这种方式虽然对任务规划的要求较低且执行效率更高，但是当几个数控作业单元之间的通信逻辑不够严谨，或者通信延迟问题存在时，可能产生两个数控作业单元同时进入公共作业区域的情形，或者两个数控作业单元相互等待的死锁状态。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多数控作业单元安全规避系统，其降低了各数控作业单元的操作复杂性，且能够避免多个数控作业单元同时进入公共作业区域的情形以及多个数控作业单元相互等待的死锁状态，保证了多个数控作业单元之间的协调运转，提高了生产效率。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种多数控作业单元安全规避系统，其包括：多个数控作业单元，各数控作业单元具有独立作业区域；公共作业区域，至少被两个数控作业单元共用；以及公共区域仲裁器，通信连接共用公共作业区域的所有数控作业单元，以监测并记录公共作业区域的占用状态。共用公共作业区域的各数控作业单元的工作过程为：数控作业单元在进入公共作业区域之前，首先向公共区域仲裁器发出请求进入公共作业区域的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器回复的等待回复状态。当公共作业区域当前处于未占用状态时，公共区域仲裁器向所述数控作业单元回复允许进入信号，所述数控作业单元接收允许进入信号后进入公共作业区域、公共区域仲裁器记录公共作业区域当前被所述数控作业单元占用。当公共作业区域当前处于占用状态时，公共区域仲裁器向所述数控作业单元回复禁止进入信号，所述数控作业单元接收禁止进入信号后继续等待一段时间，然后所述数控作业单元再次向公共区域仲裁器发出请求进入公共作业区域的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器向所述数控作业单元回复允许进入信号，所述数控作业单元接收允许进入信号后进入公共作业区域、公共区域仲裁器记录公共作业区域当前被所述数控作业单元占用。所述数控作业单元在离开公共作业区域之前，首先向公共区域仲裁器发出请求离开公共作业区域的请求离开信号并进入等待公共区域仲裁器回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器向所述数控作业单元回复允许离开信号，所述数控作业单元接收允许离开信号后离开公共作业区域、公共区域仲裁器记录公共作业区域当前处于未占用状态。当多个数控作业单元同时向公共区域仲裁器发出请求进入公共作业区域的请求进入信号时，首先被公共区域仲裁器监测到的数控作业单元先获得公共区域仲裁器的回复。公共区域仲裁器与对应的数控作业单元之间的通信连接方式为直接信号连接、现场总线连接或者工业以太网连接。公共作业区域为多个。公共区域仲裁器与公共作业区域在数量上一致，各公共区域仲裁器通信连接共用同一个公共作业区域的所有数控作业单元，以监测并记录对应的公共作业区域的占用状态。各数控作业单元包括控制系统和执行作业部分。公共区域仲裁器设置在数控作业单元的控制系统中；或者，公共区域仲裁器为独立的控制器。本专利技术的有益效果如下：在本专利技术的多数控作业单元安全规避系统中，各数控作业单元的运行程序仍然能够以其独立工作的方式进行编写和生成，从而使得多个数控作业单元以独立的运动规划、程序并行的方式进行协同工作，而不必执行多个数控作业单元的统一运动规划，由此降低了各数控作业单元的操作复杂性。并且，针对会发生碰撞冲突的公共作业区域部分，本专利技术设置了能够监测和记录公共作业区域占用状态的公共区域仲裁器，由此最小程度地改变了程序的执行流程；基于公共区域仲裁器与数控作业单元之间的信息交互，避免了多个数控作业单元同时进入公共作业区域的情形以及多个数控作业单元相互等待的死锁状态，由此保证了多个数控作业单元之间的协调运转，提高了生产效率。附图说明图1是本专利技术的多数控作业单元安全规避系统中的数控作业单元与公共区域仲裁器之间的通信连接关系示意图，其中仅示出了两个数控作业单元。其中，附图标记说明如下：1数控作业单元2公共作业区域1A独立作业区域3公共区域仲裁器具体实施方式下面参照附图来详细说明根据本专利技术的多数控作业单元安全规避系统。参照图1，根据本专利技术的多数控作业单元安全规避系统包括：多个数控作业单元1，各数控作业单元1具有独立作业区域1A(即在任何公况下不会与其他数控作业单元1发生冲突)；公共作业区域2，至少被两个数控作业单元1共用；以及公共区域仲裁器3，通信连接共用公共作业区域2的所有数控作业单元1，以监测并记录公共作业区域2的占用状态。共用公共作业区域2的数控作业单元1的一个完整的作业区域包括独立作业区域1A和与其它数控作业单元1共用的公共作业区域2，且其工作过程说明如下。数控作业单元1在进入公共作业区域2之前，首先向公共区域仲裁器3发出请求进入公共作业区域2的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器3回复的等待回复状态。当公共作业区域2当前处于未占用状态时，公共区域仲裁器3向所述数控作业单元1回复允许进入信号，所述数控作业单元1接收允许进入信号后进入公共作业区域2(此时其它数控作业单元1不可进入公共作业区域2)，此时公共区域仲裁器3记录公共作业区域2当前被所述数控作业单元1占用。当公共作业区域2当前处于占用状态时，公共区域仲裁器3向所述数控作业单元1回复禁止进入信号，所述数控作业单元1接收禁止进入信号后继续等待一段时间，之后所述数控作业单元1再次向公共区域仲裁器3发出请求进入公共作业区域2的请求进入信号并再次进入等待公共区域仲裁器3回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器3向所述数控作业单元1回复允许进入信号，所述数控作业单元1接收允许进入信号后进入公共作业区域2，此时公共区域仲裁器3记录公共作业区域2当前被所述数控作业单元1占用。所述数控作业单元1在离开公共作业区域2之前，首先向公共区域仲裁器3发出请求离开公共作业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多数控作业单元安全规避系统，其特征在于，包括：多个数控作业单元(1)，各数控作业单元(1)具有独立作业区域(1A)；公共作业区域(2)，至少被两个数控作业单元(1)共用；以及公共区域仲裁器(3)，通信连接共用公共作业区域(2)的所有数控作业单元(1)，以监测并记录公共作业区域(2)的占用状态；共用公共作业区域(2)的各数控作业单元(1)的工作过程为：数控作业单元(1)在进入公共作业区域(2)之前，首先向公共区域仲裁器(3)发出请求进入公共作业区域(2)的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器(3)回复的等待回复状态；当公共作业区域(2)当前处于未占用状态时，公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复允许进入信号，所述数控作业单元(1)接收允许进入信号后进入公共作业区域(2)、公共区域仲裁器(3)记录公共作业区域(2)当前被所述数控作业单元(1)占用；当公共作业区域(2)当前处于占用状态时，公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复禁止进入信号，所述数控作业单元(1)接收禁止进入信号后继续等待一段时间，然后所述数控作业单元(1)再次向公共区域仲裁器(3)发出请求进入公共作业区域(2)的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器(3)回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复允许进入信号，所述数控作业单元(1)接收允许进入信号后进入公共作业区域(2)、公共区域仲裁器(3)记录公共作业区域(2)当前被所述数控作业单元(1)占用；所述数控作业单元(1)在离开公共作业区域(2)之前，首先向公共区域仲裁器(3)发出请求离开公共作业区域(2)的请求离开信号并进入等待公共区域仲裁器(3)回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复允许离开信号，所述数控作业单元(1)接收允许离开信号后离开公共作业区域(2)、公共区域仲裁器(3)记录公共作业区域(2)当前处于未占用状态。...

【技术特征摘要】
1.一种多数控作业单元安全规避系统，其特征在于，包括：多个数控作业单元(1)，各数控作业单元(1)具有独立作业区域(1A)；公共作业区域(2)，至少被两个数控作业单元(1)共用；以及公共区域仲裁器(3)，通信连接共用公共作业区域(2)的所有数控作业单元(1)，以监测并记录公共作业区域(2)的占用状态；共用公共作业区域(2)的各数控作业单元(1)的工作过程为：数控作业单元(1)在进入公共作业区域(2)之前，首先向公共区域仲裁器(3)发出请求进入公共作业区域(2)的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器(3)回复的等待回复状态；当公共作业区域(2)当前处于未占用状态时，公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复允许进入信号，所述数控作业单元(1)接收允许进入信号后进入公共作业区域(2)、公共区域仲裁器(3)记录公共作业区域(2)当前被所述数控作业单元(1)占用；当公共作业区域(2)当前处于占用状态时，公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复禁止进入信号，所述数控作业单元(1)接收禁止进入信号后继续等待一段时间，然后所述数控作业单元(1)再次向公共区域仲裁器(3)发出请求进入公共作业区域(2)的请求进入信号并进入等待公共区域仲裁器(3)回复的等待回复状态，直至公共区域仲裁器(3)向所述数控作业单元(1)回复允许进入信号，所述数控作业单元(1)接收允许进入信号后进入公共作业区域(2)、公共区域仲裁器(3)记录公共作业区域(2)当前被所述数控作业单元(1)占...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恳，张继文，吴丹，徐静，王国磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11