[发明专利]数控机床的防撞机系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种数控机床的防撞机系统及控制方法，系统包括伺服系统和机床本体，机床本体包括主轴，伺服系统包括数据分析模块、驱动器和执行机构，执行机构用于驱动所述主轴移动；驱动器用于采集执行机构的电流并传送至数据分析模块；数据分析模块用于根据电流生成电流曲线，数据分析模块还用于对电流曲线进行特征提取以得到电流曲线中的高频电流数据，数据分析模块还用于根据所述高频电流数据计算平均功率，数据分析模块还用于判断所述平均功率高于预设值时控制所述执行机构停止运行。本发明基于现有数控机床实现，不需要增加任何设备，直接利用伺服系统的驱动器对执行机构的电流曲线进行采集并分析，能够识别出机床各个部位所发生的撞机。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种数控机床的防撞机系统及控制方法。

背景技术

伺服系统、数控系统和机床本体并列为数控机床的三大组成部分，伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，经过一定的信号变换及电压、功率放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，该机械传动机构也称为执行机构，驱动机床的工作台、刀架等重型部件进行工作进给和快速进给。伺服系统的作用在于接受来自数控装置的进给脉冲信号，经过一定的信号变换及电压、功率放大，驱动机床运动部件实现运动，并保证动作的快速性和准确性。伺服系统为数控装置和机床的联系环节。伺服系统一般由驱动控制单元、驱动单元、机械传动部件、执行元件和检测反馈环节组成。驱动控制单元、驱动单元组成伺服驱动系，机械传动部件、执行元件组成机械传动系。

现有的数控机床在使用过程中，经常由于操作不当或编程错误等原因产生撞机现象，轻者会撞坏刀具和被加工的零件，重者会损坏机床部件，使得机床的加工精度丧失，甚至造成人身事故，给用户带来极大的损失。现有技术中多采用增加距离传感器及其他辅助设备等方式来避免数控机床的撞机发生，但是这势必会增加加工成本，另外新增加的部件也使得整个系统的安装的复杂度增高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中实现数控机床防撞机时需要增加距离传感器及其他辅助设备等导致成本高且安装复杂的缺陷，提供一种不需要增加额外的传感器及其他任何辅助设备且具有实时高响应性的数控机床的防撞机系统及控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种数控机床的防撞机系统，其特点在于，包括伺服系统和机床本体，所述机床本体包括主轴，所述伺服系统包括数据分析模块、驱动器和执行机构，所述执行机构用于驱动所述主轴移动；

所述驱动器用于采集所述执行机构的电流并传送至所述数据分析模块；

所述数据分析模块用于根据所述电流生成电流曲线，所述数据分析模块还用于对所述电流曲线进行特征提取以得到所述电流曲线中的高频电流数据，所述数据分析模块还用于根据所述高频电流数据计算平均功率，所述数据分析模块还用于判断所述平均功率高于预设值时控制所述执行机构停止运行。

本方案中，当出现撞机情况时执行机构的受力情况将发生变化，即电流曲线会发生变化，数据分析模块根据该电流曲线能够识别出撞机的发生。其中电流曲线包括低频电流数据和高频电流数据，其中撞机的信息包含在高频电流数据中，数据分析模块通过对高频电流数据进行特征提取能够判断是否发生撞机，具体为数据分析模块对高频电流数据进行平均功率计算，根据一段时间内的平均功率的大小判断是否发生撞机，即当平均功率超过一预设值时向执行机构发送急停信号，执行机构收到该信号后立刻停止运行，从而避免撞机的进一步发生。

较佳地，所述数据分析模块采用小波分解算法对所述电流曲线进行特征提取。

本方案中，使用小波分析技术中的小波分解算法对电流曲线进行特征提取。针对电流曲线中的数据进行一次小波分解，把原电流数据按照频率分成两部分，高频电流数据与低频电流数据。进行小波分析的目的，就是获取其中的高频电流数据。当发生撞机时，撞机信息会包含在该高频电流数据中。