數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)發(fā)展
1 數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著數(shù)字控制技術(shù)、高性能驅(qū)動技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展，數(shù)控機床功能越來越強大，在制造業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化、自動化、高精化、**化是當(dāng)前數(shù)控機床發(fā)展的主要方向。隨著數(shù)控機床功能、性能的提升，在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，數(shù)控機床的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控需求十分迫切。在此背景下，各種類型的數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)蓬勃發(fā)展。
基于數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建的數(shù)控機床監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)數(shù)控機床加工過程的自動化數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)測。設(shè)備運轉(zhuǎn)工況可以通過監(jiān)控界面直觀了解，設(shè)備故障可以在**時間被發(fā)現(xiàn)，并自動通知給相關(guān)的技術(shù)人員。同時，數(shù)控機床狀態(tài)信息、故障信息可以為生產(chǎn)人員、工藝人員及設(shè)備保障人員提供數(shù)控機床運行過程**手的狀態(tài)信息，遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程作業(yè)調(diào)度及資源調(diào)配、數(shù)控加工過程工藝狀態(tài)評估成為可能。通過對數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控和診斷，實現(xiàn)了“移動的是數(shù)據(jù)而不是人”，從而改變設(shè)備發(fā)生故障時診斷人員疲于奔命的被動局面。全球化計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、傳感器技術(shù)的大量應(yīng)用都為數(shù)控加工過程網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)[16]。
2 當(dāng)前數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)存在問題
（1）傳輸實時性低，可靠性差：限于當(dāng)前的技術(shù)手段，數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集過程受數(shù)據(jù)采集器性能，傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性、帶寬及延遲影響，傳輸延遲大，采集頻率低（信號采集間隔通常高于1s），很難達(dá)到較高的實時性。同時，數(shù)據(jù)采集過程易受實際生產(chǎn)過程環(huán)境影響（如異常斷電、網(wǎng)絡(luò)失效等），可靠性較低。
（2）數(shù)據(jù)采集器功能單一，采集參數(shù)少：目前行業(yè)內(nèi)適用于數(shù)控機床的數(shù)據(jù)采集解決方案通�；谟布蹇ǖ姆绞剑捎谛枰骖櫺袠I(yè)各類不同的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集需求，通常在信號采集功能規(guī)劃和實現(xiàn)上高度抽象和集約化，采集器功能比較單一，采集參數(shù)也比較有限，通常只包括機床開關(guān)機信號、故障報警信號、NC程序加載、開始運行和結(jié)束運行時間等，而對于表征數(shù)控加工過程**狀態(tài)的一些重要信號，如主軸電流、功率、溫度等，以及NC程序運行過程的一些關(guān)鍵運行參數(shù)（如坐標(biāo)位置、進(jìn)給倍率、轉(zhuǎn)速等信息），采集能力較弱，一定程度上限制了數(shù)控機床監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用范圍。
（3）缺乏直觀、**的加工狀態(tài)復(fù)現(xiàn)技術(shù)：實現(xiàn)數(shù)控機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集僅僅是整個監(jiān)控過程的**步，如何建立**、直觀的虛擬監(jiān)控可視化界面，是整個系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的難點。目前，針對數(shù)控加工過程虛擬可視化監(jiān)控的主要做法仍是在對實際車間生產(chǎn)布局調(diào)研的基礎(chǔ)上，繪制虛擬車間二維布局圖，對數(shù)控機床物理位置與二維布局圖的邏輯位置進(jìn)行抽象描繪，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)C/S或B/S架構(gòu)的數(shù)控機床監(jiān)控可視化界面，融合數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集器的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)控機床的三色燈狀態(tài)顯示。而針對具體數(shù)控機床的監(jiān)控，則缺乏**的狀態(tài)復(fù)現(xiàn)手段，通常仍以定制開發(fā)的數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口為主，對實際加工過程三維運動軌跡、機床相關(guān)運動部件位置、狀態(tài)等的顯示仍缺乏**手段。
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（4）僅單向的數(shù)據(jù)采集，缺乏雙向控制能力：傳統(tǒng)的數(shù)控機床數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要面向制造過程數(shù)據(jù)的采集，而隨著新一代制造裝備技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床越來越呈現(xiàn)自動化、自主化和智能化的特征。這些設(shè)備的裝備和應(yīng)用，對傳統(tǒng)數(shù)控機床監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的“管控”需求，即不僅要實現(xiàn)數(shù)控機床狀態(tài)信息的實時采集，同時，也要求能夠在一定程度上對數(shù)控機床運行狀態(tài)進(jìn)行評估和響應(yīng)，并能夠在必要情況下發(fā)出控制指令，實現(xiàn)機床的行為控制，這對數(shù)控機床監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。
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