工業(yè)機(jī)器人柔性制造單元監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

蔡赟宇　肖詩韻　姚彤漪　沈守國　張亞龍　黃何偉

摘要： 以FANUC 0i-D系統(tǒng)為例，開發(fā)一個(gè)可監(jiān)測并提取工業(yè)機(jī)器人柔性制造單元關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。通過確定一種可基于PC機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床三者的通信方式，實(shí)現(xiàn)通訊并提取數(shù)據(jù)加以分析處理，使用戶縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測系統(tǒng)；遠(yuǎn)程控制

中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕功、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，而這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。工業(yè)機(jī)器人柔性制造單元監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了柔性制造過程中的機(jī)床信息的采集和顯示。通過開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)對柔性單元的數(shù)控和計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，獲取生產(chǎn)過程信息。本文介紹了基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下的監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，分別從總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計(jì)原理多角度進(jìn)行闡述。

1.總體設(shè)計(jì)

1.1 基于PC機(jī)和機(jī)器人及數(shù)控機(jī)床通信技術(shù)

以現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人通訊設(shè)備為平臺，研究通用以太網(wǎng)通信、串口通信和第三方通信協(xié)議和硬件的可行性，最終確通信方法，以減低硬件投入，增強(qiáng)數(shù)據(jù)通訊能力。

1.2 工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)的提取和處理技術(shù)

對數(shù)控機(jī)床研究數(shù)控系統(tǒng)典型的數(shù)據(jù)如操作方式數(shù)據(jù)、程序運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、主軸數(shù)據(jù)、進(jìn)給數(shù)據(jù)、軸坐標(biāo)和軸負(fù)載等數(shù)據(jù)的提取技術(shù)

1.3 基于PC機(jī)的監(jiān)測軟件架構(gòu)與開發(fā)

研究基于C#、VB和.NET等高級語言對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)，開發(fā)實(shí)用有效的監(jiān)測軟件系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，為后續(xù)的控制提供數(shù)據(jù)保障，有助于縮短工廠生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間和提高產(chǎn)品質(zhì)量，這樣的軟件更加體現(xiàn)專業(yè)性和易用性。

2.系統(tǒng)開發(fā)

2.1 通信線路的建立

數(shù)控車床網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)工具為C#、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫。為了應(yīng)用程序的正常應(yīng)用，需將FOCAS2庫函數(shù)Fwlib32.dll、Fwlibe1.dll、Fwlib32.lib及頭文件Fwlib32.h復(fù)制到工程文件夾中。并調(diào)用語句 short ret = cnc_allclibhndl3（“192.168.1.1”，8193，10，out Flibhndl）來建立通訊線路，正常時(shí)將返回0（0=EW_OK）。其中192.168.1.2為機(jī)床IP地址，8193為端口號。設(shè)置時(shí)PC側(cè)的IP地址前三位（192.168.1.x）需與機(jī)床相同，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床與PC之間的通訊。

2.2 數(shù)據(jù)參數(shù)的提取

建立PC與CNC的以太網(wǎng)連接后，使用Visual Studio 2015軟件，引用FOCAS2函數(shù)庫進(jìn)行程序編寫。現(xiàn)在以讀絕對軸位置（Read absolute axis position）為例：ret = Focas1.cnc_absolute（Flibhndl， -1， 16， odbaxis）（先讀取刀具軸的位置）；string absoluteX = odbaxis.data[0].ToString（）（后將XYZ軸3個(gè)值分別賦值給absoluteX、absoluteY、absoluteZ）。生成工程文件，獲取坐標(biāo)信息。除此之外，PMC數(shù)據(jù)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率等都是需被提取的重要參數(shù)。

2.3 應(yīng)用程序用戶界面的設(shè)計(jì)

圖1是應(yīng)用程序界面設(shè)計(jì)中重要的組成部分。其所能記錄的數(shù)據(jù)有電流、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、坐標(biāo)、溫度等。以上都是有關(guān)監(jiān)測軟件對于數(shù)據(jù)記錄的要求。

在機(jī)床加工過程中，狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用性研究的基礎(chǔ)是分析這些過程數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和特點(diǎn)，因此需要對監(jiān)測的過程數(shù)據(jù)詳細(xì)記下來，供后續(xù)的研究分析。

本軟件的數(shù)據(jù)庫功能的開發(fā)是基于Access數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床加工過程中參數(shù)監(jiān)測的研究。

3 結(jié)束語

現(xiàn)在是信息時(shí)代、數(shù)字化時(shí)代，各種系統(tǒng)應(yīng)用軟件層出不窮，作為一名電氣自動化的學(xué)生，應(yīng)用系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)對理論知識的拓展和深層認(rèn)識、將實(shí)踐理論相結(jié)合的完美過程。通過應(yīng)用軟件能夠給人們監(jiān)測機(jī)床帶來極大的方便，更節(jié)省了時(shí)間。本文由整體到分散部分詳細(xì)而具體的對系統(tǒng)進(jìn)行分析，完善對機(jī)床的監(jiān)測，通過遠(yuǎn)程電腦便可控制改變傳統(tǒng)的狀況。但程序的完全智能化發(fā)展還需要以科技為支撐，依靠廣大專業(yè)性技術(shù)人員以及設(shè)備資金投入，才能為人們的生活帶來更大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 儲曉承，葉文華.開放式 CNC 機(jī)床加工過程狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[J].機(jī)械，2011.1（11）：43-44.

[2]陳莉.基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機(jī)床狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)中國人，2016，12（32）：43.

[3] 蔣賢海，張鐵，謝存禧.數(shù)控機(jī)床智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2014（9）：77-84.