[发明专利]直驱数控转塔刀架智能控制器

说明书

本发明针对机床智能化发展趋势，设计了一种直驱数控转塔刀架智能控制器。该智能控制器主要由CNC信息交互模块、驱动器信息交互模块、人机界面信息交互模块三部分组成。它与CNC信息交互得到换刀信号，通过与驱动器信息交互完成换刀动作，换刀完成后将信息反馈回CNC。参数与故障预诊断信息可在人机界面显示和更改，实现通过WEB远程监控直驱转塔刀架的功能。智能控制器的应用使得直驱转塔刀架系统整体做到了：自我感知运行状态、自我监视运行状态、自我优化运行状态，提高了系统整体的智能化。

技术领域

本发明涉及直驱转塔刀架控制系统。具体涉及一种直驱数控转塔刀架智能控制器。

背景技术

2012年由GE提出的工业互联网(Industrial Internet)与2011年由德国发起的第四次工业革命(InduStry 4.0)相辅相成，代表了智能化工业的最新发展。GE将“工业互联网”定义为：智慧的机器，互联互通，加上分析的功能和移动性。工业4.0是一个产业的技术转型，是产业的变革。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。机床的智能化发展，是智能制造技术一个重要的研究领域。智能机床的整体性和模块化的融合发展，提高了智能机床的结构和系统的柔性。模块化设计思想使得智能机床结构和系统都有良好的开放性，通过不同的功能接口，可以扩展各智能功能部件。而作为机床关键的功能部件之一的数控转塔刀架也必然向着智能化发展。但是，目前直驱数控转塔刀架的控制系统相对薄弱，大多采用离散原件实现控制，控制系统整体性不强，控制特性差，开放性几乎为零，更不存在与人交互的智能控制系统。

发明内容

本发明的目的是设计一种新型的直驱转塔刀架智能控制器与CNC信息交互得到换刀信号，通过与驱动器信息交互完成换刀动作，换刀完成后将信息反馈回CNC，参数与故障预诊断可在人机界面显示和更改，实现通过WEB远程监控直驱转塔刀架的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明为一个直驱数控转塔刀架智能控制器。它的核心部分为基于树莓派开发的嵌入式系统。按照其功能模块的划分，可以将硬件系统分为与CNC信息交互、与驱动器信息交互、与人机界面信息交互三部分。鉴于驱动电磁阀的信号和获取的红外传感器的信号为高低电平信号，跟与CNC信息交互信号的一致性，可以归为与CNC信息交互部分。与CNC信息交互得到换刀信号，通过与驱动器信息交互完成换刀动作，换刀完成后将信息反馈回CNC，参数与故障诊断可在人机界面显示和更改。该智能控制器的应用延长了直驱转塔刀架的整体使用寿命，提高了直驱转塔刀架的智能化。使用串口接口完成与底层驱动器信息交互，使用I/O接口与机床完成换刀信息交互，使用以太网接口完成与上层人机交互。由于Raspberry Pi所能够提供的I/O接口数量有限，故采用I2C总线扩展芯片增加系统I/O数量，完成数字量信息交互。通过以太网接口将所有直驱转塔刀架信息传送给网页，同时将信息打包成Json格式发送给机床，一旦获得机床CNC系统的权限，就可以直接在机床的显示屏上显示刀架的所有信息。

与现有的技术相比，本发明可以实现数控直驱转塔刀架的智能控制及故障诊断、远程控制：采用模糊控制策略智能调节刀架系统控制参数，根据刀架工作状态进行故障预警和诊断，对刀架进行生产现场状态检测、调试和自我诊断、维护，实现远程监控。控直驱转塔刀架基于以太网的嵌入式远程监控系统：以嵌入式操作系统为硬件基础，远程监控的人机交互界面(包括电脑屏、手机屏、平板电脑屏等多种人机界面)以WEB方式实现，通过以太网检测直驱转塔刀架运行状态，更新、修改刀架相关参数。

附图说明

图1为智能控制器整体结构图；

图2为直驱数控转塔刀架换刀流程图；

图3为人机交互空间表达图。

具体实施方式