一种数控机床防碰撞用监测方法、系统、终端及介质技术方案

本申请涉及数控机床的领域，尤其是涉及一种数控机床防碰撞用监测方法，包括以下步骤：基于若干预设在刀具处的压电晶体，获取障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之间的相对距离；响应于所述相对距离小于预设的安全距离，控制机床停止动作。本申请能够降低撞刀事故的发生概率，减少由于障碍物碰撞导致刀具损毁的现象，减少由于严重撞刀事件的发生而导致的数控机床机械结构出现问题的情况。机床机械结构出现问题的情况。机床机械结构出现问题的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床防碰撞用监测方法、系统、终端及介质


[0001]本专利技术涉及数控机床的领域，尤其是涉及一种数控机床防碰撞用监测方法、系统、终端及介质。

技术介绍

[0002]五轴联动数控机床是一种专门用于加工复杂曲面的机床，在五轴联动数控机床中，工件进行一次装夹就可完成五面体的加工。由于五轴联动数控机床可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，所以常用于加工汽车零部件、飞机结构件等模具。
[0003]在加工过程中，撞刀一种常见的、但后果十分严重的事故，撞刀事故出现的原因主要有：1.在使用手轮进行对刀操作时，由于操作者对于手轮的正反向操作不娴熟，时常导致刀具与工件碰撞。
[0004]2.对刀时，通过操作手轮控制刀具接触工件时，手轮转动速度选择不当，会使刀具以较大的进给速度与工件接触，进而造成刀具与工件碰撞。
[0005]3、刀具的进刀提高安全高度预留设置不足，以使刀具与夹具或工件凸台发生碰撞。
[0006]4、工匠坐标系建立错误，导致变成所使用的坐标系与加工坐标系不匹配，当程序运行时，刀具和工件会发生碰撞。
[0007]5、手动编程不当，坐标数据或形状编程数据输入错误，产生撞刀。
[0008]6、中断程序后，忽视重新调用辅助功能指令，使得程序异常发生碰撞。
[0009]7、手动临时换刀出现问题，比如尺寸较小的刀具换成尺寸较大的刀具或者短刀换成长刀具。
[0010]撞刀一旦发生，会造成刀具的损毁，致使机床加工精度下降，工件也会遭到破坏，大幅度降低加工的效率。更严重的是，由于数控机床各个模块的材料问题，撞刀甚至会导致整个数控机床机械结构出现问题，无法继续进行加工工作。
[0011]现有技术中，通过完善数控机床操作流程和程序的撰写以避免加工时出现撞刀事故，现有技术一般依靠程序检测、仿真校验等检验是否撞刀，操作中凭操作者自身的规范性避免撞刀，但在实际生产加工中撞刀事故时有发生，现有技术并不能很好的降低撞刀事故发生的概率。

技术实现思路

[0012]为了降低撞刀事故的发生概率，本申请提供一种数控机床防碰撞用监测方法、系统、终端及介质。
[0013]本申请提供的一种数控机床防碰撞用监测方法采用如下的技术方案：一种数控机床防碰撞用监测方法，包括以下步骤：基于若干预设在刀具处的压电晶体，获取障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之
间的相对距离；响应于所述相对距离小于预设的安全距离，控制机床停止动作。
[0014]通过采用上述技术方案，通过在刀具处设置压电晶体，获得障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之间的相对距离，比较相对距离与预设的安全距离，当相对距离小于安全距离时，控制机床停止动作，以减少撞刀事故的发生。
[0015]通过在机床上设置检测装置，在数控机床加工操作过程中，实时监测刀具周围环境，减少障碍物碰撞刀具导致刀具损毁的现象，且能够减少由于严重撞刀事件发生导致的数控机床机械结构出现问题的现象。
[0016]优选的，所述步骤基于若干预设在刀具处的压电晶体，获取障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之间的相对距离中，包括：向所述压电晶体上施加交变电压，以使所述压电晶体发射超声波；基于所述压电晶体获取超声反射波，对所述超声反射波进行数据处理，得到射频信号；对所述射频信号进行信号处理，得到基带信号；基于所述基带信号得到B型超声图像；基于所述B型超声图像，计算所述障碍物位置和所述障碍物轮廓。
[0017]通过采用上述技术方案，在数控机床正常启动后，在压电晶体上施加交变电压，压电晶体按其厚度方向做伸长和压缩的交替变化，通过形变产生震动，压电晶体形变时震动频率的高低与交变电压的频率相同，设置交变电压的频率为超声频率，压电晶体周围的介质也会产生相同频率的超声波。由于超声波频率大，波长短，因此发生衍射的条件相较于普通声波更加困难，通常表现为直线传播，所以单个压电晶体监测与它同一竖直方向上的障碍物，对接受到的超声反射波进行上述处理和计算后，以达到计算障碍物位置和障碍物轮廓的目的。且超声波作为高频声波，具有良好的稳定性，受环境影响较小，不受数控机床内部光线较差等因素的影响，使监测更加准确。
[0018]优选的，所述步骤基于所述超声波获取超声反射波，对所述超声反射波进行数据处理，得到射频信号中，包括：对所述超声反射波进行时间增益补偿；将所述超声反射波转换为数字信号；对所述数字信号进行数字波合成以形成扫描线数据并将所述扫描线数据作为所述射频信号。
[0019]通过采用上述技术方案,由于超声波在发射、接收路径上存在散射等损耗，因此接收到的超声反射波随接收时间增加，相对强度较小。所以对接收到超声反射波采用时间增益补偿可以削弱由于信号强度随深度减少而带来的后续处理问题。为提升信号处理效率，降低上位机复杂度，需要采用模拟数字转换将超声反射波的转换为数字信号。完成模拟数字转换之后的通道数据，根据超声反射波由监测点到接收点距离的差异带来的延时差异，进行数字波束合成扫描线数据，具体的，由于超声波的路径不同，所以接受反射回波的时间是不一样的，数字波合成是指获取目标点的原始信息矩阵，对目标像素点对应的目标回波信号进行相干叠加，获取目标像素点对应合成回波信号，完成后得到的数据称为射频信号数据。
[0020]优选的，记录第一时间节点，所述第一时间节点为向所述压电晶体施加交变电压的时间节点；记录第二时间节点，所述第二时间节点为接受超声反射波的时间；计算所述第一时间节点与所述第二时间节点之间的差值作为时间差；根据所述时间差及超声波传输速度，计算所述相对距离、所述障碍物位置及所述障碍物轮廓。
[0021]通过采用上述技术方案，超声波的传播速度为340m/s，障碍物与压电晶体的相对距离等于超声波的传播速度乘以上述时间差，通过障碍物与压电晶体的相对距离计算得到
障碍物的位置，即当所有压电晶体都发射并接收超声波信号，可以得出监测位置的障碍物位置和轮廓。
[0022]优选的，响应于所述相对距离小于预设的安全距离，进行报警工作并通过可视化的界面显示所述障碍物轮廓上的危险区域。
[0023]通过采用上述技术方案，将障碍物轮廓在可视化的界面显示，并标记障碍物轮廓上相对距离小于安全距离的位置作为危险区域，能够方便、直观的向操作人员展示，监测位置的障碍物轮廓上危险区域的位置，便于操作人员进行调整。
[0024]优选的，响应于获得免报警指令，执行免报警计时操作。
[0025]通过采用上述技术方案，响应于获得免报警指令后，进行免报警计时，在免报警时间范围内，有障碍物与压电晶体之间的相对距离小于安全距离时，不会发出报警信号和阻止机床动作，此时可以供操作人员进行工件位置调整等操作。
[0026]优选的，所述步骤响应于获得免报警指令，执行免报警计时操作中，包括：获取于获得免报警指令；基于预设的免报警时间进行免报警计时；在免报警时间内，不发出报警信号；当超出免报警时间时，且当所述相对距离小于所述安全距离，发出报警信号并控制机床停止动作。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控机床防碰撞用监测方法，所述机床上设置有刀具，其特征在于，包括以下步骤：基于若干预设在刀具处的压电晶体（1），获取障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之间的相对距离；响应于所述相对距离小于预设的安全距离，控制机床停止动作。2.根据权利要求1所述的数控机床防碰撞用监测方法，其特征在于，所述步骤基于若干预设在刀具处的压电晶体（1），获取障碍物轮廓及刀具与所述障碍物轮廓之间的相对距离中，包括：向所述压电晶体（1）上施加交变电压，以使所述压电晶体（1）发射超声波；基于所述压电晶体（1）获取超声反射波，对所述超声反射波进行数据处理，得到射频信号；对所述射频信号进行信号处理，得到基带信号；基于所述基带信号得到B型超声图像；基于所述B型超声图像，计算所述障碍物位置和所述障碍物轮廓。3.根据权利要求2所述的数控机床防碰撞用监测方法，其特征在于，所述步骤基于所述超声波获取超声反射波，对所述超声反射波进行数据处理，得到射频信号中，包括：对所述超声反射波进行时间增益补偿；将所述超声反射波转换为数字信号；对所述数字信号进行数字波合成以形成扫描线数据并将所述扫描线数据作为所述射频信号。4.根据权利要求2或3所述的数控机床防碰撞用监测方法，其特征在于，所述步骤根据多帧所述B型超声图像，计算所述障碍物位置中，包括：记录第一时间节点，所述第一时间节点为向所述压电晶体（1）施加交变电压的时间节点；记录第二时间节点，所述第二时间节点为接受超声反射波的时间；计算所述第一时间节点与所述第二时间节点之间的差值作为时间差；根据所述时间差及超声波传输速度，计算所述相对距离、所述障碍物位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳文，鲁江权，蓝天，
申请(专利权)人：上海诺倬力机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：