CN106292535A - 数控机床加工***及基于云平台的数控机床加工*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控机床加工***及基于云平台的数控机床加工***，包括：数控机床、机床仿真平台和向数控机床发送工件加工程序的云平台；机床仿真平台能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将模拟仿真验证成功的工件加工程序发送到云平台上，或直接将工件加工程序发送到云平台上，同时对数控机床加工过程中的各种状态信息和参数进行显示。***可模拟机床使用过程，使学习方便，减少了初学者操作机床的危险性，由于可模拟所以减少了加工中由于失误引起的损耗，可直接实时监测机床运行过程，使机床工作中更加可控，可远程连接一台或多台机床并实时加工并实时监测运行过程，从而实现云加工以及云制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床加工***及基于云平台的数控机床加工***。
背景技术
现有机床基本上都是脱机使用，无法仿真，无法掌握机床工作时的实时数据，无法进行远程操作,也无法进行远程批量操作，也无法在远程批量操作的过程中账务实时数据。另外，现场需要人员进行加工，加工环境外不能够进行加工过程实时查看；远程操作中人员不能够直接操作操控台，无法真实仿真现场工作环境；现有仿真平台应对数控机床单一，不具备普遍性，更无法实现云端加工程序正确性的验证；现有数据机床具备数据外接接口，但是不具备数据加密能力。以上都是制约数控机床实现远程操控加工的重要主要原因。
数控机床操控面板是数控机床的重要组成部件，是操作人员与数控机床进行交互的工具。通过操作操控面板可以实现操作人员对数控机床的操作、编程、调试、以及参数设定和修改等，现有数控机床仿真软件多为教学和培训为目的，用于模拟仿真数控机床加工过程，可同时配合仿真面板进行更真实的仿真；但是，不能实现仿真***同数控机床进行通信。因此一种新型数控机床加工***急需被研制。
发明内容
本发明针对现有技术存在的无法实现远程监测数控机床加工，及过程监控，进而无法实现云端控制数控机床加工的问题，而研制一种基于云平台的数控机床加工***。具体技术方案如下：
一种数控机床加工***，包括：数控机床；其特征在于还包括：
同数控机床数据连接，并能够同数控机床进行数据通信的机床仿真平台；
所述机床仿真平台能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来；或机床仿真平台将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来。
所述机床仿真平台包括：仿真***和仿真面板；
所述仿真***用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同数控机床进行通信，即向数控机床发送操纵指令的同时接收数控机床反馈的各种状态信息和参数信息；
所述仿真面板同仿真***数据连接，能够对仿真***中的工件加工过程进行操作；
仿真***在模拟仿真工件加工过程时，能够通过仿真面板对仿真过程进行操作，模拟出真实机床的各种工作状态；
仿真***在控制数控机床进行工件加工过程时，能够通过仿真面板对数控机床加工过程进行操作。
一种基于云平台的数控机床加工***，包括：数控机床；其特征在于还包括：
能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将模拟仿真验证成功的工件加工程序发送到云平台上，或直接将工件加工程序发送到云平台上，同时对数控机床加工过程中的各种状态信息和参数进行显示的机床仿真平台；
分别同机床仿真平台和数控机床数据连接，用于接收机床仿真平台发送过来的工件加工程序，向机床仿真平台发送数控机床加工过程中的各种状态信息和参数，用于接收数控机床发送过来的加工过程中的各种状态信息和参数，向数控机床发送工件加工程序的云平台。
所述机床仿真平台包括：仿真***和仿真面板；
所述仿真***用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同云平台进行通信，即向云平台发送工件加工程序的同时接收云平台反馈的数控机床的各种状态信息和参数信息；
所述仿真面板同仿真***数据连接，能够对仿真***中的工件加工过程进行操作。
机床仿真平台将工件加工程序发送到云平台后，云平台会查询是否具有空闲能够加工的数控机床，如果有将工件加工程序发送给空闲能够加工的数控机床。
所述云平台在将工件加工程序发送给数控机床时，会对数控机床能否正常工作进行判断，具体过程如下：
云平台接收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序和任务后，将工件加工程序发送到云平台选定的数控机床A进行验证加工，云平台实时监测和判断此次数控机床A是否存在加工异常，如果数控机床A加工成功，则云平台将数控机床A加工任务发送给数控机床A，数控机床A按照分配任务进行工件加工；如果数控机床A加工不成功，则云平台选择数控机床B进行验证加工，云平台实时监测和判断数控机床B是否存在加工异常，如果数控机床B加工成功，则云平台将数控机床B加工任务发送给数控机床B，数控机床B按照分配任务进行工件加工，同时云平台将数控机床A加入维修机床档案中，不再分配新加工任务，并发送维修通知给数控机床A所有者；如果数控机床B加工不成功，云平台生成加工程序错误报告，中断此次加工任务，同时将错误报告发送给该工件加工程序的机床仿真平台。
所述云平台在将工件加工程序发送给数控机床后，会对实时接收数控机床加工过程中的各种状态信息和参数信息，并实时将各种状态信息和参数信息反馈给机床仿真平台进行实时显示，为保证显示过程同真实加工过程同步，云平台、机床仿真平台及数控机床之间还进行如下操作：
数控机床每加工完一步骤后，发送数据给云平台，数控机床同时对数据发送的时间进行监控，判断发送时间是否超过T1，如果发送时间小于T1，则数控机床继续加工；如果发送时间大于等于T1，则数控机床停止加工，待云平台反馈继续加工指令之后，数控机床继续加工；
同时云平台还对机床仿真平台反馈的成功接收到每一步加工数据的时间进行监控，即云平台对其接收数控机床发送的该步骤加工数据的时间和机床仿真平台反馈的成功接收到该步骤加工数据的时间差进行监控，如果时间差大于T2，云平台通知数控机床停止加工，等服务器收到机床仿真平台反馈成功接受到数控机床发给云平台最后步骤的数据后，云平台通知数控机床继续加工。
云平台收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序后，还能够结合机床仿真平台发送过来的设定要求信息，向机床仿真平台用户推荐数控机床，具体过程如下：
所述设定要求信息包括：精度、距离和时间；
云平台根据K值的大小向机床仿真平台用户推荐数控机床；
K＝a*(a2-A)/(a2-a1)*100％+b*(b2-B)/(b2-b1)*100％+c*(c2-C)/(c2-c1)*100％
K为云平台推荐参考值；
a为精度在评价中所占在比重，A为用户实际需求精度，机床的精度范围为a1至a2；
b为运输距离在评价中所占在比重，B为用户实际需求运输距离，机床的运输距离范围为b1至b2；
c为精度在评价中所占在比重，C为用户实际需求精度，机床单位工件加工时间范围为c1至c2。
所述机床仿真平台同云平台之间数据通信进行加密处理；云平台同数控机床之间数据通信进行加密处理。
所述云平台同数控机床之间设有加解密设备。
本发明同现有技术相比其优点是显而易见的，***可模拟机床使用过程，使学习方便，减少了初学者操作机床的危险性，由于可模拟所以减少了加工中由于失误引起的损耗，可直接实时监测机床运行过程，使机床工作中更加可控，可远程连接一台或多台机床并实时加工并实时监测运行过程，从而实现云加工以及云制造。
附图说明
图1为本发明所述数控机床加工***框图；
图2为本发明所述基于云平台的数控机床加工***框图；
图3为本发明多仿真平台构建数控机床加工云平台的***框图；
图4为仿真面板的结构框图；
图5为云平台进行机床是否处于正常加工状态的验证方法；
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种数控机床加工***，包括：数控机床；同数控机床数据连接，并能够同数控机床进行数据通信的机床仿真平台；所述机床仿真平台能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来；或机床仿真平台将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来。所述机床仿真平台包括：仿真***A和仿真面板B；
所述仿真***A用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同数控机床进行通信，即向数控机床发送操纵指令的同时接收数控机床反馈的各种状态信息和参数信息；所述仿真面板B同仿真***A数据连接，能够对仿真***A中的工件加工过程进行操作；
仿真***A在模拟仿真工件加工过程时，能够通过仿真面板B对仿真过程进行操作，模拟出真实机床的各种工作状态；仿真***A在控制数控机床进行工件加工过程时，能够通过仿真面板B对数控机床加工过程进行操作；即仿真面板B对仿真***A中的加工过程进行操作，仿真***A实时同数控机床通信，将仿真面板B发出的操作指令传输给数控机床，以实现仿真面板B对数控机床的操控。其中数控机床同机床仿真平台串口、USB接口或网口通信连接。
实施例2：如图2和图3所示，一种基于云平台的数控机床加工***，包括：数控机床；能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将模拟仿真验证成功的工件加工程序发送到云平台上，经过验证的加工程序更稳定、更安全；或直接将工件加工程序发送到云平台上(有些加工程序是通过验证的，就没有必要再重新验证一遍，可确保效率)，同时对数控机床加工过程中的各种状态信息和参数进行显示的机床仿真平台；分别同机床仿真平台和数控机床数据连接，用于接收机床仿真平台发送过来的工件加工程序，向机床仿真平台发送数控机床加工过程中的各种状态信息和参数，用于接收数控机床发送过来的加工过程中的各种状态信息和参数，向数控机床发送工件加工程序的云平台。所述机床仿真平台包括：仿真***A和仿真面板B；
所述仿真***A用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同云平台进行通信，即向云平台发送工件加工程序的同时接收云平台反馈的数控机床的各种状态信息和参数信息；所述仿真面板B同仿真***A数据连接，能够对仿真***A中的工件加工过程进行操作；仿真***A在模拟仿真工件加工过程时，能够通过仿真面板B对仿真过程进行操作，模拟出真实机床的各种工作状态。机床仿真平台可通过仿真***APC上的网口连接到云平台上，也可通过仿真面板B上的网口连接到云平台上。机床仿真平台将工件加工程序发送到云平台后，云平台会查询是否具有空闲能够加工的数控机床，如果有将工件加工程序发送给空闲能够加工的数控机床。没有空闲的数控机床，在云平台中进行排队等待，等待有空闲的数控机床后，再进行分配。
如图4所示仿真面板B包括面板本体、面板控制电路板和主控电路板；所述主控电路板上具有：主控模块；与数控机床监控中心通过以太网相连接，以及与主控模块相连接的网络通信模块；与主控模块和手轮相连接的手轮控制模块；与主控模块和按键相连接，用于实现按键与主控模块进行通信的串口通信模块；与多个带灯按键开关相连接，用于控制各带灯按键开关的开关状态的开关控制模块；以及与主控模块相连接的USB接口通信模块；所述面板控制电路板上具有：与主控模块和键盘相连接的键盘扫描模块；以及与主控模块和LED阵列相连接的LED驱动模块；进一步地，所述主控电路板上还具有与主控模块相连接的AD采集模块；进一步地，所述面板控制电路板上还具有与拨码开关相连接的并串转换模块；所述并串转换模块用于将各拨码开关产生的多路开关量并行信号转换为串行信号传输给主控模块。
实施例3：***其它部分同实施例2，这里不再赘述，只对不同点进行描述。如图5所示，云平台在将工件加工程序发送给数控机床时，会对数控机床能否正常工作进行判断，具体过程如下：
云平台接收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序和任务后，将工件加工程序发送到云平台选定的数控机床A进行验证加工，云平台实时监测和判断此次数控机床A是否存在加工异常，如果数控机床A加工成功，则云平台将数控机床A加工任务发送给数控机床A，数控机床A按照分配任务进行工件加工；如果数控机床A加工不成功，则云平台选择数控机床B进行验证加工，云平台实时监测和判断数控机床B是否存在加工异常，如果数控机床B加工成功，则云平台将数控机床B加工任务发送给数控机床B，数控机床B按照分配任务进行工件加工，同时云平台将数控机床A加入维修机床档案中，不再分配新加工任务，并发送维修通知给数控机床A所有者；如果数控机床B加工不成功，云平台生成加工程序错误报告，中断此次加工任务，同时将错误报告发送给该工件加工程序的机床仿真平台。机床仿真平台纠错，然后按照上述过程继续完成加工任务。所述机床仿真平台同云平台之间数据通信进行加密处理；云平台同数控机床之间数据通信进行加密处理；所述云平台同数控机床之间设有加解密设备。
所述云平台在将工件加工程序发送给数控机床后，会对实时接收数控机床加工过程中的各种状态信息和参数信息，并实时将各种状态信息和参数信息反馈给机床仿真平台进行实时显示，为保证显示过程同真实加工过程同步，云平台、机床仿真平台及数控机床之间还进行如下操作(为保证数据发布者能够实时观测到加工的过程)：数控机床每加工完一步骤后，发送数据给云平台，数控机床同时对数据发送的时间进行监控，判断发送时间是否超过T1，如果发送时间小于T1，则数控机床继续加工；如果发送时间大于等于T1，则数控机床停止加工，(云平台接收到数控机床发送过来的各种状态信息和参数信息受到网络延时的影响，会比较缓慢，在数控机床停止下一步的同时，云平台告知机床仿真平台，数控机床部分收到网络延时的影响，不能实时上传加工数据，)等云平台反馈继续加工指令之后，数控机床继续加工；
同时云平台还对机床仿真平台反馈的成功接收到每一步加工数据的时间进行监控，即云平台对其接收数控机床发送的该步骤加工数据的时间和机床仿真平台反馈的成功接收到该步骤加工数据的时间差进行监控，如果时间差大于T2，云平台通知数控机床停止加工，等服务器收到机床仿真平台反馈成功接受到数控机床发给云平台最后步骤的数据后，云平台通知数控机床继续加工。
实施例4：***其它部分同实施例2，这里不再赘述，只对不同点进行描述。
云平台收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序后，还能够结合机床仿真平台发送过来的设定要求信息，向机床仿真平台用户推荐数控机床，具体过程如下：所述设定要求信息包括：精度、距离和时间；
云平台根据K值的大小向机床仿真平台用户推荐数控机床；
K＝a*(a2-A)/(a2-a1)*100％+b*(b2-B)/(b2-b1)*100％+c*(c2-C)/(c2-c1)*100％
K为云平台推荐参考值；即K值越大，云平台推荐度越高。
a为精度在评价中所占在比重，A为用户实际需求精度，机床的精度范围为a1至a2；
b为运输距离在评价中所占在比重，B为用户实际需求运输距离，机床的运输距离范围为b1至b2；
c为精度在评价中所占在比重，C为用户实际需求精度，机床单位工件加工时间范围为c1至c2。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数控机床加工***，包括：数控机床；其特征在于还包括：
同数控机床数据连接，并能够同数控机床进行数据通信的机床仿真平台；
所述机床仿真平台能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来；或机床仿真平台将工件加工程序发送给数控机床，数控机床进行工件加工，同时数控机床加工过程中的各种状态信息和参数能够通过机床仿真平台显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床加工***，其特征在于所述机床仿真平台包括：仿真***和仿真面板；
所述仿真***用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同数控机床进行通信，即向数控机床发送操纵指令的同时接收数控机床反馈的各种状态信息和参数信息；
所述仿真面板同仿真***数据连接，能够对仿真***中的工件加工过程进行操作；
仿真***在模拟仿真工件加工过程时，能够通过仿真面板对仿真过程进行操作，模拟出真实机床的各种工作状态；
仿真***在控制数控机床进行工件加工过程时，能够通过仿真面板对数控机床加工过程进行操作。
3.一种基于云平台的数控机床加工***，包括：数控机床；其特征在于还包括：
能够对工件加工程序进行模拟仿真，并将模拟仿真验证成功的工件加工程序发送到云平台上，或直接将工件加工程序发送到云平台上，同时对数控机床加工过程中的各种状态信息和参数进行显示的机床仿真平台；
分别同机床仿真平台和数控机床数据连接，用于接收机床仿真平台发送过来的工件加工程序，向机床仿真平台发送数控机床加工过程中的各种状态信息和参数，用于接收数控机床发送过来的加工过程中的各种状态信息和参数，向数控机床发送工件加工程序的云平台。
4.根据权利要求3所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于所述机床仿真平台包括：仿真***和仿真面板；
所述仿真***用于对工件加工程序进行模拟仿真，还用于实时同云平台进行通信，即向云平台发送工件加工程序的同时接收云平台反馈的数控机床的各种状态信息和参数信息；
所述仿真面板同仿真***数据连接，能够对仿真***中的工件加工过程进行操作。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于机床仿真平台将工件加工程序发送到云平台后，云平台会查询是否具有空闲能够加工的数控机床，如果有将工件加工程序发送给空闲能够加工的数控机床。
6.根据权利要求5所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于所述云平台在将工件加工程序发送给数控机床时，会对数控机床能否正常工作进行判断，具体过程如下：
云平台接收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序和任务后，将工件加工程序发送到云平台选定的数控机床A进行验证加工，云平台实时监测和判断此次数控机床A是否存在加工异常，如果数控机床A加工成功，则云平台将数控机床A加工任务发送给数控机床A，数控机床A按照分配任务进行工件加工；如果数控机床A加工不成功，则云平台选择数控机床B进行验证加工，云平台实时监测和判断数控机床B是否存在加工异常，如果数控机床B加工成功，则云平台将数控机床B加工任务发送给数控机床B，数控机床B按照分配任务进行工件加工，同时云平台将数控机床A加入维修机床档案中，不再分配新加工任务，并发送维修通知给数控机床A所有者；如果数控机床B加工不成功，云平台生成加工程序错误报告，中断此次加工任务，同时将错误报告发送给该工件加工程序的机床仿真平台。
7.根据权利要求5所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于所述云平台在将工件加工程序发送给数控机床后，会对实时接收数控机床加工过程中的各种状态信息和参数信息，并实时将各种状态信息和参数信息反馈给机床仿真平台进行实时显示，为保证显示过程同真实加工过程同步，云平台、机床仿真平台及数控机床之间还进行如下操作：
数控机床每加工完一步骤后，发送数据给云平台，数控机床同时对数据发送的时间进行监控，判断发送时间是否超过T1，如果发送时间小于T1，则数控机床继续加工；如果发送时间大于等于T1，则数控机床停止加工，待云平台反馈继续加工指令之后，数控机床继续加工；
同时云平台还对机床仿真平台反馈的成功接收到每一步加工数据的时间进行监控，即云平台对其接收数控机床发送的该步骤加工数据的时间和机床仿真平台反馈的成功接收到该步骤加工数据的时间差进行监控，如果时间差大于T2，云平台通知数控机床停止加工，等服务器收到机床仿真平台反馈成功接受到数控机床发给云平台最后步骤的数据后，云平台通知数控机床继续加工。
8.根据权利要求5所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于云平台收到机床仿真平台发送过来的工件加工程序后，还能够结合机床仿真平台发送过来的设定要求信息，向机床仿真平台用户推荐数控机床，具体过程如下：
所述设定要求信息包括：精度、距离和时间；
云平台根据K值的大小向机床仿真平台用户推荐数控机床；
K＝a*(a2-A)/(a2-a1)*100％+b*(b2-B)/(b2-b1)*100％+c*(c2-C)/(c2-c1)*100％
K为云平台推荐参考值；
a为精度在评价中所占在比重，A为用户实际需求精度，机床的精度范围为a1至a2；
b为运输距离在评价中所占在比重，B为用户实际需求运输距离，机床的运输距离范围为b1至b2；
c为精度在评价中所占在比重，C为用户实际需求精度，机床单位工件加工时间范围为c1至c2。
9.根据权利要求6、7或8所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于所述机床仿真平台同云平台之间数据通信进行加密处理；云平台同数控机床之间数据通信进行加密处理。
10.根据权利要求9所述的一种基于云平台的数控机床加工***，其特征在于所述云平台同数控机床之间设有加解密设备。
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