一种机床工况参数的智能检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种机床工况参数的智能检测系统，其特征在于：包括主机和终端两大部分；主机部分的控制中心为主机MCU；终端部分的控制中心为终端MCU，刀具参数检测模块在线检测刀具在加工过程中的动态参数，机油参数检测模块在线检测机床工作过程中的机油参数，环境参数检测模块在线检测环境温湿度，并通过第一、第二无线数据模块实现无线数据传输；人机交互界面的LCD液晶显示电路中显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线；主机MCU根据所述曲线判断机床是否处于良好的工作环境、机油是否处于良好的工作状态，以及刀具是否磨损；当被测参数超过通过软硬件预先设定的阈值时，所述报警电路自动报警。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种机床工况参数的智能检测系统，其特征在于：包括主机和终端两大部分；主机部分的控制中心为主机MCU；终端部分的控制中心为终端MCU，刀具参数检测模块在线检测刀具在加工过程中的动态参数，机油参数检测模块在线检测机床工作过程中的机油参数，环境参数检测模块在线检测环境温湿度，并通过第一、第二无线数据模块实现无线数据传输；人机交互界面的LCD液晶显示电路中显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线；主机MCU根据所述曲线判断机床是否处于良好的工作环境、机油是否处于良好的工作状态，以及刀具是否磨损；当被测参数超过通过软硬件预先设定的阈值时，所述报警电路自动报警。【专利说明】一种机床工况参数的智能检测系统
本专利技术涉及一种机床工况参数的只能检测系统，具体来说，是通过检测机床所处机房的环境参数、以及在切削加工过程中机床和刀具的状态参数的变化进行在线自动判断与报警的系统。
技术介绍
随着工业技术的迅猛发展，在加工制造业中，具有高自动化和低劳动强度的数控机床得到更广泛的应用。机床的维护和保养已成为加工制造领域的关键问题。同时，数控机床对控制系统以及操作人员的要求较高，一旦操作失误，就有可能造成重大损失。在于一些特殊的加工场合，对刀具磨损，机油污染以及机床零部件损坏等方面的检测控制始终免不了人为的因素，这样不但阻碍了机械制造自动化的进程，降低了工作效率，而且增加管理难度。现有技术已有的应用于机床的检测仪器，但其功能比较单一，所能检测的参数非常有限；机床内布线复杂；检测过程不够智能化；影响生产；未能实现实时监控。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机床工况参数检测系统，通过实时在线检测机床的刀具状态、机油状态以及工作环境，判断机床工作情况以及环境质量，并通过无线通讯模块将各组被测信号传输到主控室，这样工作人员在对于机床进行统一编程后便可以在主控制室观测机床的工作状态，根据观察波形，数字信号等判断机床是否正常工作或机床是否工作在适当的环境中，从而进一步提闻机床工作寿命，提闻刀具切削质量和自动控制。本专利技术采取以下技术方案:一种机床工况参数的智能检测系统，包括主机和终端两大部分；主机部分的控制中心为主机MCU，所述主机MCU分别与人机交互界面、按键电路、报警电路连接，所述主机还包括第一无线数据模块；终端部分的控制中心为终端MCU，终端部分还设有第二无线数据模块，刀具参数检测模块，机油参数检测模块，环境参数检测模块；所述刀具参数检测模块在线检测刀具在加工过程中的动态参数，机油参数检测模块在线检测机床工作过程中的机油参数，环境参数检测模块在线检测环境温湿度，并通过第一、第二无线数据模块实现无线数据传输；人机交互界面的LCD液晶显示电路中显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线；主机MCU根据所述曲线判断机床是否处于良好的工作环境、机油是否处于良好的工作状态，以及刀具是否磨损，并给出相应分析；当被测参数超过通过软硬件预先设定的阈值时，所述报警电路通过声光报警器自动报警。进一步的，主机MCU和终端MCU均采用STC89S52芯片为控制核心进一步的，所述第一、第二无线数据模块是ZigBee模块，采用CC2430芯片并采用相同的硬件电路，包括传感器信号处理电路、矩阵式薄膜按键电路、单片机控制电路、液晶显示电路、报警电路，电源电路。进一步的,所述ZigBee模块采用2.4GHz频段。进一步的，所述刀具参数检测模块采用IEPE型压电加速器和12为AD芯片TLC2543，拾取刀具的振动参数；以及采用K型热电偶和MAX6675拾取刀具切削温度值。进一步的，所述机油参数检测模块采用PT100和TLC2543拾取机油的温度值，以及采用CX20106A和TCT40-10实现机油液位值的检测；进一步的，所述环境参数检测模块采用HIH-3605和DS2438实现对环境湿度、温度的采集。更进一步的，所述电源电路采用LM5010芯片和AP1513芯片实现DC15V和DC5V的稳压直流输出。本专利技术的有益效果是:I)通过对机床的工况进行检测，能够有效避免机床处于糟糕的工作环境以及判断机床、刀具是否处于良好的工作状况下，建立机床、刀具的破损预警机制，对机床的综合情况进行在线检测，有助于延长机床的使用寿命，不依靠检测人员感觉和人工估计，促进机床加工自动化的实现；使机床和刀具既发挥最大加工能力，又得到了有效的保护；2)系统采用ZigBee无线通信模块，有效避免机床内部布线的问题，可以十分便利地检测在有线情况下难以检测部位的动态参数，同时，ZigBee模块采用2.4GHz频段，能有效避免来自振动以及噪声的干扰；3) MCU采用STC89S52芯片为控制核心，成本低，电路结构简单，控制方便，而且运行稳定，具有较高的通用性和实用价值；4)通过同时在线检测机床的环境因素，加工过程中机床以及刀具的动态参数，能应用于各种加工工况，检测系统的兼容性及适用性较强，具有较高的应用价值。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术机床工况参数只能检测系统的整体示意框图。图2是ZigBee无线系统结构功能图。图3是无线通彳目模块主板电路图。图4是无线通信模块扩展板电路图。图5是单片机最小系统图。图6是系统供电电源电路图。图7是振动信号检测电路图。图8是刀具切削温度检测电路图。图9是机油温度检测电路图。图10是超声波发射单元。图11是超声波接收单元。图12是温度校正单元。图13是环境温、湿度检测电路图。图14是图文液晶显示电路图。图15是矩阵薄膜按键电路图。图16是紧急呼叫电路图。图17是系统王程序流程图。图18 是 MAX6675 时序图。图19是MAX6675采样流程图。图20 是 TLC2543 时序图。图21是TLC2543采样流程图。图22是HIH3605与DS2438采样流程图。图23是液晶显不软件流程图。图24是仪器面板功能键分布图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术进一步说明。主要硬件部分:本检测系统的设计如图1所示，此系统包括主机和终端两大部分。其中主机由MCU最小系统，ZigBee模块1，人机交互界面，薄膜按键电路，以及声光报警电路(紧急呼叫)组成。终端由单片机最小系统，ZigBee模块2，刀具参数检测模块，机油参数检测模块，环境参数检测模块组成。其中ZigBee模块I和ZigBee模块2采用相同的硬件电路。系统以市电通过AC — DC变换得到的稳压电源为系统供电电源。主机根据需求通过ZigBee模块I发送相应的控制命令给终端，终端接收到命令后将采集到的数据进行分析处理后，通过ZigBee模块2反馈给主机，主机再将接收到的信号进行分析处理，动态显示并与设定的临界值相比较，当被测物理量超过临界值时，系统启动声光报警电路紧急呼叫。1、ZigBee无线通信模块设计。I) ZigBee模块方案设计:ZigBee无线通信技术，采用2.4GHz波段，能够十分方便地实现900m或者1600m范围内的多节点无线通信。ZigBee无线系统结构功能如图2所示。将ZigBee网络的传感器采集节点按需求布置在机床上，实现对机床关键部位、刀具、机油和环境参数的采集，通过无线射频技术，将采集到的数据传给在终端汇聚节点。部分节点还兼顾路由的功能，除了进行本地信息收集和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床工况参数的智能检测系统，其特征在于：?包括主机和终端两大部分；?主机部分的控制中心为主机MCU，所述主机MCU分别与人机交互界面、按键电路、报警电路连接，所述主机还包括第一无线数据模块；?终端部分的控制中心为终端MCU，终端部分还设有第二无线数据模块，刀具参数检测模块，机油参数检测模块，环境参数检测模块；?所述刀具参数检测模块在线检测刀具在加工过程中的动态参数，机油参数检测模块在线检测机床工作过程中的机油参数，环境参数检测模块在线检测环境温湿度，并通过第一、第二无线数据模块实现无线数据传输；?人机交互界面的LCD液晶显示电路中显示被测参数值及其随时间变化的动态曲线；主机MCU根据所述曲线判断机床是否处于良好的工作环境、机油是否处于良好的工作状态，以及刀具是否磨损；?当被测参数超过通过软硬件预先设定的阈值时，所述报警电路自动报警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林军，毛显源，康琪，叶能，黄剑，李绍香，刘静，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：