本发明专利技术提出一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法和装置，该方法包括：通过安装在五轴机床主轴上的测头自动测量设备加工仓中需要碰撞防护的单元外轮廓的坐标数据信息，并在机械坐标系中建立基准和模型，将所述坐标数据信息存储到指定地址的REAL型变量中；读取所述REAL型变量，输入到PLC系统中，并设置所述需要碰撞防护的单元的柔性碰撞防护限位；确定PLC系统中碰撞防护需要的刀具或运动轴的坐标；根据刀具后台参数、光栅尺、各物理轴传感器的每隔预定时长的反馈值判断所述刀具或运动轴是否会和柔性碰撞防护限位发生碰撞；如果会发生碰撞，则在所述刀具或运动轴的逼近过程中降速并停止运动。并停止运动。并停止运动。
【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法和装置
[0001]本专利技术属于机械加工领域，具体涉及一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法和装置。
技术介绍
[0002]对于复杂结构工件的数控加工,通常要使用五轴数控加工中心,而五轴数控加工存在着一个由来已久的问题，就是因为参数及输入数据错误而引发的运动部件碰撞或刀具碰撞等问题；并且该类设备存在多个直线轴与旋转轴耦合的情况,操作人员难以对机床主轴运动路径进行直观判断,无法有效避免机床碰撞问题。针对这类问题，通常采用加工仿真软件进行模拟分析，排除碰撞的情况，但是仿真软件无法解决手工操作时造成的碰撞；少数机场在主轴安装的防碰撞模块，能防止碰撞造成的主轴损坏，但是无法避免碰撞；部分机床通过NC程序控制和监控的手段来规避碰撞风险，但是因为NC程序权限的限制，无法实时的即时获取从传感器反馈回来的数据，而需要通过PLC处理后分析后，在通过程序命令控制，在指令执行触发的那一时刻才对控制点进行检测和控制，这样的模式造成了只能极其有限的规避风险，做不到百分之百的避免。因此，如何设计一种能够避免手工操作时造成的碰撞的防护方法和装置是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，能够避免手工操作时造成的碰撞的防护。包括：
[0004]步骤1，通过安装在五轴机床的主轴上的测头自动测量设备加工仓中需要碰撞防护的单元外轮廓的坐标数据信息，并在机械坐标系中建立基准和模型，将所述坐标数据信息存储到指定地址的REAL型变量中；
[0005]步骤2，读取所述REAL型变量，输入到PLC系统中，并设置所述需要碰撞防护的单元的柔性碰撞防护限位；
[0006]步骤3，确定PLC系统中碰撞防护需要的刀具或运动轴的坐标；
[0007]步骤4，根据刀具后台参数、光栅尺、各物理轴传感器的每隔预定时长的反馈值，计算各个直线运动轴位置、刀具轴位置、旋转运动轴位置；判断现在刀具及各个物理轴位置，并判断所述刀具或各个运动轴是否会和柔性碰撞防护限位发生碰撞；
[0008]步骤5，如果会发生碰撞，则在所述刀具或各个运动轴的逼近过程中降速并停止运动，同时在NC系统界面上提示报警信息，锁死操作系统直到收到解除指令操作。
[0009]特别地，所述需要碰撞防护的单元包括设备墙体、工作台、方箱。
[0010]特别地，所述步骤2还包括：在PLC系统中对主要运动轴和刀具进行变量定义，变量类型为REAL。
[0011]特别地，步骤4中具体包括通过PLC地址获取主轴上刀具参数信息，再通过之前获取的两个旋转运动轴的光栅尺位置反馈信息，计算一个旋转运动轴旋转状态下在XY平面上
投影；
[0012]通过计算出的所述一个旋转运动轴在XY平面上的投影，计算另一个旋转运动轴旋转状态下刀尖在Y轴位置坐标，与自动在线测量获得的碰撞防护限位进行比对，并判断是否会产生碰撞。
[0013]本专利技术还提出了一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护装置，包括：
[0014]自动在线测量模块，通过安装在五轴机床的主轴上的测头自动测量设备加工仓中需要碰撞防护的单元外轮廓的坐标数据信息，并在机械坐标系中建立基准和模型，将所述坐标数据信息存储到指定地址的REAL型变量中；
[0015]柔性碰撞防护限位设置模块，读取所述REAL型变量，输入到PLC系统中，并设置所述需要碰撞防护的单元的柔性碰撞防护限位；
[0016]PLC柔性碰撞防护确定模块，确定PLC系统中碰撞防护需要的刀具或运动轴的坐标；
[0017]PLC柔性碰撞计算模块，根据刀具后台参数、光栅尺、各物理轴传感器的每隔预定时长的反馈值，计算各个直线运动轴位置、刀具轴位置、旋转运动轴位置；判断现在刀具及各个物理轴位置，并判断所述刀具或各个运动轴是否会和柔性碰撞防护限位发生碰撞；
[0018]PLC柔性碰撞防护模块，如果会发生碰撞，则在所述刀具或各个运动轴的逼近过程中降速并停止运动，同时在NC系统界面上提示报警信息，锁死操作系统直到收到解除指令操作。
[0019]特别地，所述需要碰撞防护的单元包括设备墙体、工作台、方箱。
[0020]特别地，所述柔性碰撞防护限位设置模块还包括：在PLC系统中对主要运动轴和刀具进行变量定义，变量类型为REAL。
[0021]特别地，PLC柔性碰撞计算模块具体包括通过PLC地址获取主轴上刀具参数信息，再通过之前获取的两个旋转运动轴的光栅尺位置反馈信息，计算一个旋转运动轴旋转状态下在XY平面上投影，
[0022]通过计算出的所述一个旋转运动轴在XY平面上的投影，计算另一个旋转运动轴旋转状态下刀尖在Y轴位置坐标，与自动在线测量获得的碰撞防护限位进行比对，并判断是否会产生碰撞。
[0023]有益效果：
[0024]1)本专利技术中的碰撞防护程序运行于PLC中，具有最高优先级，能避免操作失误和程序错误导致的碰撞；
[0025]2)本专利技术中的利用在线测量获取几何特征的坐标值并存储于PLC中，作为防护限位；
[0026]3)本专利技术中利用PLC高频次获取物理轴状态并进行坐标变换，与限位值比对判断是否碰撞；
[0027]4)本专利技术中提前计算碰撞，在物理轴的逼近过程中降速并停止运动，同时在NC系统界面上提示报警信息，锁死操作系统直到收到解除指令操作。
附图说明
[0028]图1为本专利技术中获取本次碰撞防护需要的轴信息的具体代码实现示意图；
[0029]图2a
‑
图2d为本专利技术中判断主轴箱体在特殊角度下的可能发生的碰撞情况具体代码实现示意图；
[0030]图3a
‑
图3b为本专利技术中根据反馈信息计算A轴旋转状态下载XY平面上投影的具体代码实现示意图；
[0031]图4为本专利技术中判断会发生碰撞时的处理的具体代码示意图；
[0032]图5为本专利技术中基于PLC系统的五轴机床碰撞防护装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0034]本专利技术提供了一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，通过自适应在线测量和PLC柔性碰撞保护实现对五轴数控加工中心碰撞防护：包括自动在线测量及PLC柔性碰撞防护两部分；结合以大连科德五轴龙门加工中心(GNC62数控系统)为例，
[0035]步骤1，机床碰撞通常发生在刀具或主轴与工作台、工装、墙体等部件之间，通过测头对上述特征进行测量，获得其外轮廓坐标，并在机械坐标系中建立基准和模型，将所有数据存储到指定地址的REAL型变量中，并可以通过NC系统的人机对话功能实现实时检测和提醒。自动在线测量是建立柔性碰撞防护的数据基础，也是必要的准备工作。PLC柔性碰撞防护程序中
[0036](1)自动在线测量程序
[0037]N10 G312@堵译码
[0038]N20 G222@保存当前模态信息...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，其特征在于，包括：步骤1，通过安装在五轴机床主轴上的测头自动测量设备加工仓中需要碰撞防护的单元外轮廓的坐标数据信息，并在机械坐标系中建立基准和模型，将所述坐标数据信息存储到指定地址的REAL型变量中；步骤2，读取所述REAL型变量，输入到PLC系统中，并设置所述需要碰撞防护的单元的柔性碰撞防护限位；步骤3，确定PLC系统中碰撞防护需要的刀具或运动轴的坐标；步骤4，根据刀具后台参数、光栅尺、各物理轴传感器的每隔预定时长的反馈值，计算各个直线运动轴位置、刀具轴位置、旋转运动轴位置；判断现在刀具及各个物理轴位置，并判断所述刀具或各个运动轴是否会和柔性碰撞防护限位发生碰撞；步骤5，如果会发生碰撞，则在所述刀具或各个运动轴的逼近过程中降速并停止运动，同时在NC系统界面上提示报警信息，锁死操作系统直到收到解除指令操作。2.如权利要求1所述的基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，其特征在于，所述需要碰撞防护的单元包括设备墙体、工作台、方箱。3.如权利要求1所述的基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，其特征在于，所述步骤2还包括：在PLC系统中对主要运动轴和刀具进行变量定义，变量类型为REAL。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的基于PLC系统的五轴机床碰撞防护方法，其特征在于，步骤4中具体包括通过PLC地址获取主轴上刀具参数信息，再通过之前获取的两个旋转运动轴的光栅尺位置反馈信息，计算一个旋转运动轴旋转状态下在XY平面上投影；通过计算出的所述一个旋转运动轴在XY平面上的投影，计算另一个旋转运动轴旋转状态下刀尖在Y轴位置坐标，与自动在线测量获得的碰撞防护限位进行比对，并判断是否会产生碰撞。5.一种基于PLC系统的五轴机床碰撞防护装置，其特征在于，包括：自动...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏小龙，孙晶，罗远锋，刘亚，王宾，
申请(专利权)人：航天科工空天动力研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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