[发明专利]一种基于NC代码触发的机床多源数据采集系统及方法

权利要求书

1.一种基于NC代码触发的机床多源数据采集系统，其特征在于，包括数控系统数据采集模块、外加传感器数据采集模块和工控机，所述工控机上安装有NC代码监听模块和时间配准模块：

所述数控系统数据采集模块用于采集数控机床的数控系统数据；

所述外加传感器数据采集模块用于机床外加传感器数据采集；

所述NC代码监听模块采用Socket通讯协议监测数控系统当前运行的NC代码，并将获取当前运行代码与预先设置的采集标志代码比对，一致时并通过采集变量触发数据的采集；所述NC代码监听模块包括采集标志设置单元、采集判定单元、采集触发单元；

所述采集标志设置单元用于设置采集标志码，针对需要监测的数控机床加工程序段，在NC程序段的开始处设置开始采集标志代码，在NC程序段的结束处设置结束采集标志代码；

所述采集判定单元用于获取当前代码，并将获取当前运行代码与预先设置的采集标志代码比对：根据二者是否一致，分别将采集变量设置为True或者False；

所述采集触发单元用于触发数据采集：数控系统数据采集模块和外加传感器数据采集模块监测采集变量值，当采集变量值为True时触发采集，当采集变量值为False中止采集；

所述时间配准模块用于将采集的不同传感器和不同采样周期的测量数据进行时间配准，得到融合值，使数据统一到相同的时间参考点上；所述时间配准模块包括数据输入单元和配准计算单元；所述数据输入单元用于不同传感器在不同采样周期测量值的输入，所述配准计算单元用于时间配准后的数据计算。

2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述数控系统数据采集模块包括机床内置的压力传感器(7)、直线光栅尺(8)、电流传感器(9)、温度传感器(10)、脉冲编码器(11)传感器的一种或者多种组合；所述压力传感器(7)用于数控机床上润滑状态、冷却状态数据采集；所述直线光栅尺(8)用于机床直线轴位移和速度数据的采集；所述电流传感器(9)用于主轴或进给轴电机的电流数据采集；所述温度传感器(10)用于主轴或者进给轴电机温度数据的采集；所述脉冲编码器(11)用机床旋转轴角位移和转速数据的采集。

3.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述外加传感器数据采集模块包括数据采集装置(14)以及机床外加的加速度传感器(1)、功率传感器(2)、力传感器(3)、电压传感器(4)以及声发射传感器(5)的一种或者多种组合；所述数据采集装置(14)用于控制机床外加传感器信号的采集；所述加速度传感器(1)用于测量机床加工过程中的振动信号数据；所述功率传感器(2)和电压传感器(4)分别用于测量机床加工过程中功率与电压数据；所述力传感器(3)用于测量机床加工过程中切削力数据；所述声发射传感器(5)用于测量机床加工时的声发射信号数据。

4.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述数据输入单元用于传感器测量值的输入过程为：以n·T₁或m·T₂为一个数据配准的周期，将一个数据配准周期内的不同传感器的测量值输入到测量值向量z⁽¹⁾和z⁽²⁾中：

其中表示传感器S₁的第i个测量值，1≤i≤n，表示传感器S₂的第j个测量值，1≤j≤m；T₁和T₂分别是两个传感器的采样周期，m和n是互质的正整数，且满足比例关系：T₁∶T₂＝m∶n；

所述配准计算单元用于时间配准后数据值的计算过程为：针对数据输入单元的测量值数据进行最小二乘估计，则得到估计值为：

其中是传感器S₁最小二乘时间融合后测量值的估计值，是传感器S₂最小二乘时间融合后测量值的估计值；其中c₁＝-2/n，c₂＝6/n(n+1)，d₁＝-2/m，d₂＝6/m(m+1)。