專(zhuān)利名稱(chēng)：基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到機(jī)械制造業(yè)、通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
提高機(jī)床設(shè)備的加工效率和設(shè)備利用率一直是關(guān)乎企業(yè)制造資源充分利用的重要問(wèn)題，但由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備的數(shù)控化程度參差不齊等原因，一直難以獲取準(zhǔn)確的設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及利用率信息。機(jī)床的設(shè)備利用率信息直接反映制造資源的使用效率和加工能力，對(duì)于生產(chǎn)管理人員規(guī)劃加工任務(wù)和進(jìn)度有重要意義。傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)于機(jī)床加工時(shí)間參數(shù)尤其是有效加工時(shí)間等的統(tǒng)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，因此難免造成大量的企業(yè)制造資源的浪費(fèi)。在機(jī)床設(shè)備節(jié)能降耗的大環(huán)境下，提高企業(yè)制造資源的利用率，減少資源浪費(fèi)，成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著制造業(yè)對(duì)于節(jié)能降耗以及提高設(shè)備總體利用效率的需要越來(lái)越高，實(shí)時(shí)有效簡(jiǎn)便的獲取機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)信息對(duì)于動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地制定生產(chǎn)計(jì)劃的重要作用越來(lái)越凸顯。隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床可以通過(guò)在加工代碼中插入宏指令獲取加工過(guò)程信息，獲取設(shè)備運(yùn)行信息相對(duì)容易，普通機(jī)由于缺乏控制器和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，目前實(shí)時(shí)獲取加工狀態(tài)與生產(chǎn)信息獲取的方法十分有限。然而普通機(jī)床在我國(guó)的制造業(yè)中占有很大的比重，2010年4月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)機(jī)床行業(yè)數(shù)控化率僅為27.5%，發(fā)達(dá)國(guó)家為70%左右，雖然目前普通機(jī)床的比重呈下降趨勢(shì)，但在我國(guó)普通機(jī)床仍然占有主導(dǎo)地位，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也不可能完全被數(shù)控機(jī)床所替代。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于普通機(jī)床，目前企業(yè)中由于缺乏一種簡(jiǎn)單有效的方法獲取生產(chǎn)中設(shè)備、產(chǎn)品的信息，導(dǎo)致了加工信息統(tǒng)計(jì)時(shí)間滯后、精確度低，缺乏實(shí)時(shí)的生產(chǎn)加工信息和上下層反饋調(diào)控辦法，整體設(shè)備利用率低下等嚴(yán)重問(wèn)題。在設(shè)備實(shí)際使用時(shí)間內(nèi)，還存在大量的加工等待時(shí)間及因工人操作水平的差異而導(dǎo)致的個(gè)別工序耗時(shí)過(guò)多的現(xiàn)象。目前對(duì)于以上重要信息的獲取多采用秒表計(jì)時(shí)，生產(chǎn)報(bào)表等人工統(tǒng)計(jì)的方法，這樣不僅準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性得不到保證，且實(shí)施成本高，不利于在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行推廣。隨著生產(chǎn)管理對(duì)設(shè)備及人員的利用率要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)以設(shè)備維護(hù)、故障診斷為主的狀態(tài)監(jiān)測(cè)已經(jīng)不滿(mǎn)足要求。因此強(qiáng)化設(shè)備加工信息的獲取方法，擴(kuò)展加工信息的廣度和深度，開(kāi)發(fā)信息獲取的新技術(shù)，改善非數(shù)控設(shè)備的設(shè)備利用率評(píng)估體系是改變普通機(jī)床信息化孤島現(xiàn)狀的根本方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前缺少機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法和裝置，本發(fā)明公布了一種基于功率信息在線(xiàn)監(jiān)測(cè)機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)的方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提了一種基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:將機(jī)床設(shè)備 利用率指標(biāo)定義為設(shè)備開(kāi)機(jī)率、設(shè)備運(yùn)行率、設(shè)備利用率，基于機(jī)床輸入功率信息在線(xiàn)識(shí)別機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)時(shí)間，從而實(shí)時(shí)獲取機(jī)床的設(shè)備利用狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床利用狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，其中，設(shè)備開(kāi)機(jī)率Effrak、設(shè)備運(yùn)行率Effrun,設(shè)備利用率Effequipment分別定義如下:
權(quán)利要求
1.一種基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:將機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)指標(biāo)定義為設(shè)備開(kāi)機(jī)率、設(shè)備運(yùn)行率、設(shè)備利用率，基于機(jī)床輸入功率信息在線(xiàn)識(shí)別機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)班次內(nèi)機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)間和有效加工時(shí)間，從而實(shí)時(shí)獲取機(jī)床的設(shè)備利用狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床利用狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，其中，設(shè)備開(kāi)機(jī)率Effrak、設(shè)備運(yùn)行率Eff，設(shè)備利用率Effequipment分別定義如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:步驟三通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn): 第一、機(jī)床總電源開(kāi)啟狀態(tài)識(shí)別:將濾波處理后的實(shí)時(shí)功率值存入一個(gè)緩存數(shù)組BUFF [N]，如果數(shù)組中出現(xiàn)兩個(gè)以上大于預(yù)設(shè)閥值時(shí)，將機(jī)床狀態(tài)判斷為總電源開(kāi)啟，機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志MT_STATUS置為01，記錄當(dāng)前時(shí)刻為機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)刻tmt start ;機(jī)床啟動(dòng)后，處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)，將緩存數(shù)組BUFF [N]的穩(wěn)定功率值記錄為機(jī)床待機(jī)功率Pready (t)； 第二、主軸電機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)識(shí)別:當(dāng)實(shí)時(shí)采集的機(jī)床總電源輸入功率Pin(t)發(fā)生突變，即實(shí)時(shí)功率值Pin(t)與Pready⑴之差大于某一范圍，即Pin(t)-PMady(t)/PMady⑴ >(:時(shí)，其中C = Pready(t) X5%，將機(jī)床狀態(tài)判斷為主電機(jī)啟動(dòng)，機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志MT_STATUS置為11，記錄當(dāng)前時(shí)刻為機(jī)床主軸電機(jī)開(kāi)啟時(shí)刻tsp start，此時(shí)，機(jī)床進(jìn)入加工狀態(tài)； 第三、主軸電機(jī)停機(jī)狀態(tài)識(shí)別:當(dāng)出現(xiàn)實(shí)時(shí)采集的機(jī)床總電源輸入功率pin(t)等于或小于機(jī)床待機(jī)功率PMady (t)且緩存數(shù)組BUFF[N]中的數(shù)值平穩(wěn)時(shí)，將機(jī)床狀態(tài)判斷為主軸電機(jī)停機(jī)，機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志MT_STATUS置為10，記錄當(dāng)前時(shí)刻為機(jī)床主軸電機(jī)停機(jī)時(shí)刻tspst()p，此后，機(jī)床進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；第四、機(jī)床停機(jī)狀態(tài)識(shí)別:當(dāng)數(shù)組BUFF[N]中數(shù)據(jù)為零或小于功率傳感器的零飄值時(shí)，將機(jī)床狀態(tài)判斷為停機(jī)狀態(tài)，將機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志MT_STATUS置為00，將當(dāng)前時(shí)刻記錄為機(jī)床 關(guān)機(jī)時(shí)刻tmt—stop。
3.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，包括功率傳感器(I)、信息終端(2)、支架(3)，其特征在于:在機(jī)床電氣柜總電源處安裝功率傳感器(1)，功率傳感器(I)與信息終端(2)通過(guò)串口線(xiàn)相連接，將功率傳感器(I)采集的功率信息實(shí)時(shí)傳送至信息終端(2)； 該信息終端(2)用支架(2)掛靠安裝在機(jī)床床身處； 功率傳感器(I)電源與信息終端(2)電源分別與機(jī)床總電源相連接，當(dāng)機(jī)床電源開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，功率傳感器(I)與信息終端(2)同時(shí)開(kāi)始工作； 信息終端(2)將功率傳感器(I)采集的功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波處理后，在線(xiàn)識(shí)別機(jī)床狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)間和加工時(shí)間，實(shí)時(shí)累積，代入機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)指標(biāo)模型，從而獲取機(jī)床的設(shè)備開(kāi)機(jī)率，設(shè)備運(yùn)行率，設(shè)備利用率，并將實(shí)時(shí)功率曲線(xiàn)及相關(guān)設(shè)備利用狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示在屏幕(11)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:功率傳感器(I)集成了低通濾波和A/D轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)時(shí)采集機(jī)床輸入功率信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并提供RS232串行接口(5)，將數(shù)據(jù)傳送至信息終端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:信息終端外殼(10)為鐵質(zhì)密封材料，屏幕(11)采用電阻型IXD觸摸屏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于功率信息的機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，僅需在機(jī)床總電源處安裝一個(gè)功率傳感器，實(shí)時(shí)采集機(jī)床總電源輸入功率，經(jīng)過(guò)信號(hào)濾波處理后，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床開(kāi)機(jī)狀態(tài)、主軸電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，統(tǒng)計(jì)機(jī)床處于不同狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)而實(shí)時(shí)獲取機(jī)床的設(shè)備開(kāi)機(jī)率、設(shè)備運(yùn)行率、設(shè)備利用率等機(jī)床設(shè)備利用狀態(tài)信息。基于上述方法開(kāi)發(fā)出了一套軟硬件一體化的機(jī)床運(yùn)行過(guò)程設(shè)備利用狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置；該裝置由功率傳感器、信息終端、支架組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床設(shè)備開(kāi)機(jī)率、設(shè)備運(yùn)行率和設(shè)備利用率的統(tǒng)計(jì)分析等功能。該裝置將為企業(yè)提高設(shè)備利用率、優(yōu)化生產(chǎn)流程提供實(shí)時(shí)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)信息支持。
文檔編號(hào)G05B19/406GK103235555SQ201310134979
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者劉飛, 黃文帝, 陳真, 何純 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)