經(jīng)濟(jì)型中擋精度數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)

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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第10 頁(yè) 單位代碼 0 2 學(xué) 號(hào) 080105655 分 類(lèi) 號(hào) TH6 密 級(jí) 秘密 畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱(chēng) 工學(xué)院機(jī)械系 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 金賀 指導(dǎo)教師 薛東彬 2012年 3 月 10 日  針對(duì)不同的數(shù)控機(jī)床一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查計(jì)劃 Dong-ttoon Kim 情報(bào)和精密機(jī)械部門(mén)，韓國(guó)機(jī)械和材料研究所,大田305 - 343,韓國(guó) Sun-Ho Kim 機(jī)電工程專(zhuān)業(yè)本科工程,東義大學(xué)，Busan 614 - 714釜山、韓國(guó) Kwang-SIK KOH 電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，慶北國(guó)立大學(xué)，大邱廣域市702-701，韓國(guó) 摘要 本文提出了一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查與數(shù)字控制機(jī)床(CNC)技術(shù)。根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)的不同，數(shù)控機(jī)床分為兩種類(lèi)型：一種是封閉式控制結(jié)構(gòu)（CAC），它是傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床；一種是開(kāi)放式控制結(jié)構(gòu)（OAC），這是最近推出的PC-based控制器。由于CAC有一個(gè)封閉的架構(gòu)，所以它依賴(lài)于數(shù)控機(jī)床供應(yīng)商制定的規(guī)格。而因?yàn)檫@一點(diǎn)，它的應(yīng)用程序很難在數(shù)控領(lǐng)域?yàn)橛脩羲鶎?shí)現(xiàn)。近日，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床已被基于PC的開(kāi)放式數(shù)控機(jī)床所取代。然而，現(xiàn)在還有很多傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在OAC配備不足的車(chē)間工作。對(duì)于CAC和OAC數(shù)控機(jī)床基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查，一個(gè)合適的系統(tǒng)環(huán)境是必要的。通過(guò)這項(xiàng)研究，對(duì)包括CAC和OAC在內(nèi)的各種CNC在專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全球化管理，對(duì)各種CNC基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查設(shè)計(jì)一個(gè)合適的環(huán)境，并對(duì)CAC和OAC檢查方法作比較。這項(xiàng)研究成果可作為一個(gè)數(shù)控機(jī)床集成制造系統(tǒng)的全球監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制的基本模型。在本研究中定義的檢查點(diǎn)分為兩類(lèi)：結(jié)構(gòu)性點(diǎn)和操作點(diǎn)。前者包括軸承的振動(dòng)，主軸單元的溫度，和其他期刊管理點(diǎn)，而后者則包括油檢查，夾具鎖/開(kāi)鎖，加工開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。 關(guān)鍵詞：基于Internet的檢查方法，變式數(shù)控，CAC，0AC 1導(dǎo)言 電腦和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，導(dǎo)致一個(gè)基于Internet的數(shù)控機(jī)床的控制和監(jiān)測(cè)的全球化管理在專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的需求不斷增加。在過(guò)去，利用可編程邏輯控制器（PLC）的接觸點(diǎn)，監(jiān)測(cè)做為數(shù)控機(jī)床和制造系統(tǒng)外圍設(shè)備的I / O信號(hào)。 但是，這個(gè)程序已經(jīng)被限制到CNC內(nèi)部信息的監(jiān)測(cè)。它很難執(zhí)行用戶在數(shù)控領(lǐng)域定義的程序，這個(gè)程序包括檢查有關(guān)CNC的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，外圍設(shè)備和其他外部單位（Rober and Shin, 1995；Lee et.al.,2004）。而所需的用戶自定義程序是數(shù)控機(jī)床監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程站點(diǎn)的通信應(yīng)用程序模塊。近日，基于PC的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床取代了傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，從而提供了一個(gè)方便的環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶定義的用于遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的數(shù)控程序（Rober and Shin, 1995；Kwon et.al.,2000；Hong et.al.,2003）。然而，很多傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在OAC配備不足的車(chē)間工作。為了做到對(duì)這種變式數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程檢查，應(yīng)對(duì)每個(gè)CAC和OAC構(gòu)建合適的環(huán)境。 現(xiàn)在，我們簡(jiǎn)要的概述下相關(guān)的研究。關(guān)于機(jī)床的開(kāi)放式數(shù)控制造系統(tǒng)管理的研究，已經(jīng)快速的實(shí)現(xiàn)了在柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)配置（Wright，1995）和動(dòng)態(tài)重新配置（Oldknow and Yellowley，2001）的研究。一個(gè)開(kāi)關(guān)函數(shù)發(fā)生器的研究解決了在開(kāi)放式結(jié)構(gòu)機(jī)床的維修機(jī)制（Kim et al.，2002）。 機(jī)床的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)客戶端 - 服務(wù)器環(huán)境也一直被研究（Oldknow and Yellowley，2003）。這種關(guān)于遠(yuǎn)程服務(wù)的代表性例子是由CNC供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的工廠窗口和遠(yuǎn)程系統(tǒng)（Kim et al.，2000;Kang and Kang，1999）。然而，這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)?shù)氐挠颦h(huán)境提高基本的技術(shù)支持。此外，這些研究還包括基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床管理，CNC故障診斷的實(shí)現(xiàn)和基本的遠(yuǎn)程服務(wù)（Kim et al.，2003）。在柔性制造系統(tǒng)中基于Web的監(jiān)控也進(jìn)行了研究（Jung et al.，2001）。此外，還研究了維護(hù)數(shù)控機(jī)床的公共交換電信電話網(wǎng)（PSTN）和數(shù)字I / O模塊（Hyun et al.，1998）。 然而，這些研究都集中在CAC機(jī)除外的OAC機(jī)上，而研究的大多數(shù)的服務(wù)功能是通過(guò)電話線或外部網(wǎng)絡(luò)（如Internet）傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。盡管是基于互聯(lián)的應(yīng)用程序，仍要安裝一個(gè)開(kāi)發(fā)商依賴(lài)的特殊的客戶端，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下是基于客戶-服務(wù)器的配置。在某些特殊情況下，一個(gè)額外的內(nèi)核是必需的。此外，優(yōu)越的數(shù)控廠商，如西門(mén)子的第三方支持通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而，在這情況下，非常困難的是服務(wù)的功能往往不適合車(chē)間修改功能。在國(guó)內(nèi)，甚至有部分?jǐn)?shù)控廠商無(wú)法服務(wù)一般商用的基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查服務(wù)，如通過(guò)lnternet的監(jiān)測(cè)。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)榇蟛糠值倪\(yùn)營(yíng)商和數(shù)控廠商都集中在國(guó)內(nèi)數(shù)控市場(chǎng)的穩(wěn)定性和原創(chuàng)能力上面。也就是說(shuō)，大部分的數(shù)控廠商都害怕數(shù)控機(jī)床因過(guò)載而崩潰或因故障造成額外軟件安裝或升級(jí)，所以他們支持遠(yuǎn)程服務(wù)功能?？傊m然對(duì)OAC有一些研究，但是少有滿意的設(shè)計(jì)，而對(duì)CAC的研究更是非常缺乏。尤其是，基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查與CAC和OAC的變種數(shù)控機(jī)床沒(méi)有得到充分的研究報(bào)告，由于不便開(kāi)發(fā)環(huán)境和較差的軟件可移植性。 本文調(diào)查申請(qǐng)的方法是基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查技術(shù)，對(duì)OAC和CAC兩個(gè)變式數(shù)控機(jī)床進(jìn)行比較。通過(guò)這項(xiàng)研究建議通過(guò)基于Internet檢查變式數(shù)控機(jī)床的有效計(jì)劃。首先，遠(yuǎn)程檢查和控制與CAC的機(jī)床和零部件相關(guān)的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)使用I / O的嵌入式模塊介紹網(wǎng)頁(yè)；其次，本文認(rèn)為模擬和數(shù)字遠(yuǎn)程檢查OAC的機(jī)器通過(guò)實(shí)施相關(guān)的信號(hào)用戶定義的應(yīng)用程序能夠接口與外部服務(wù)器的數(shù)控域，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元（DAU），能夠獲得與連接的數(shù)據(jù)機(jī)及周邊設(shè)備的聯(lián)系點(diǎn)。 CAC有一個(gè)封閉的架構(gòu)，它是依賴(lài)數(shù)控協(xié)力廠商規(guī)范。由于這一點(diǎn)，就已經(jīng)很困難，為用戶實(shí)施在數(shù)控應(yīng)用程序。因此，一個(gè)特殊的，額外的模塊需要基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序（塞納科技，2002年）。對(duì)于這一點(diǎn)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的I / O嵌入式模塊適用于本研究基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查。模塊直接連接到TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程通信網(wǎng)站。為了獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)控機(jī)床，模塊的I / O信號(hào)在數(shù)控被分配到PLC的I / O信號(hào)。另一方面，OAC有一個(gè)基于PC的開(kāi)放式架構(gòu)，運(yùn)作獨(dú)立于數(shù)控供應(yīng)商的規(guī)范并沒(méi)有額外的模塊是必要的，用于連接遠(yuǎn)程站點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，一個(gè)簡(jiǎn)單的DAU，這是不直接連接到OAC的主要電路板，而不是直接影響到數(shù)控穩(wěn)定，用于信號(hào)傳感和數(shù)據(jù)通過(guò)RS232/422行收購(gòu)無(wú)需額外通信設(shè)備模塊?；贗nternet的遠(yuǎn)程機(jī)器檢查與OAC，用戶定義的守護(hù)進(jìn)程的工具通信和應(yīng)用程序Web服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)OAC和內(nèi)部功能內(nèi)外部服務(wù)器。互聯(lián)網(wǎng)通信之間進(jìn)行數(shù)控領(lǐng)域的守護(hù)程序外部服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)腳本程序。 2基于Internet檢查OAC的方法 在OAC的情況，不需要網(wǎng)絡(luò)支持附加設(shè)備模塊，OAC有一個(gè)方便的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。檢查和獲得機(jī)床I / O信號(hào)的數(shù)據(jù)，只需要信號(hào)處理板或外部的DAU數(shù)據(jù)采集。由于大多數(shù)OAC是基于單板計(jì)算機(jī)上的DAU一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu)，比板型（Advantech，2002）更有效可以簡(jiǎn)單地連接I / O信號(hào)。試圖通過(guò)監(jiān)測(cè)加工狀態(tài)，應(yīng)用程序通過(guò)DAU零部件溫度和振動(dòng)的檢查方法，可以通知檢查時(shí)間和零部件的更換時(shí)間。通過(guò)這個(gè)應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床及周邊設(shè)備的模擬和數(shù)字接觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)使用的DAU。在實(shí)驗(yàn)中，使用外部的I / O的DAU模塊，以減少硬件設(shè)備的大小，并盡量減少負(fù)荷。基于Internet的檢查OAC機(jī)床配置使用的DAU如圖1RS485通訊內(nèi)部通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)換規(guī)范。0V至1.5V的范圍內(nèi)分配一個(gè)采樣周期為每秒10次，以獲取模擬傳輸值。為獲取軸承的振動(dòng)和主軸溫度的實(shí)驗(yàn)，傳輸?shù)哪M值在OAC和DAU之間的通信協(xié)議實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖2所示Subsequently，也進(jìn)行檢查開(kāi)/關(guān)狀態(tài)的石油和鉗的基本實(shí)驗(yàn)，如圖3所示功能的應(yīng)用程序代碼，實(shí)現(xiàn)在OAC數(shù)控域的內(nèi)部功能。 基于Internet的檢查應(yīng)用，通訊發(fā)達(dá)的守護(hù)程序在數(shù)控領(lǐng)域?qū)嵤?，在外部服?wù)器由Web服務(wù)的Web scr.ipt方案實(shí)施，使用vbscrip，JavaScript和活動(dòng)服務(wù)器頁(yè)面（ASP），如圖4守護(hù)程序之間的網(wǎng)絡(luò)通信可以在數(shù)控域和外部Web腳本程序。因此，多個(gè)客戶端可以監(jiān)控檢查的數(shù)據(jù)和機(jī)器的狀態(tài)，通過(guò)收購(gòu)數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)傳輸從外部數(shù)據(jù)庫(kù)的OAC。數(shù)控通信服務(wù)程序采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接（ODBC）和數(shù)據(jù)處理，利用結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言（SQL）查詢(xún)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，檢查數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的表中的信息構(gòu)建在數(shù)據(jù)庫(kù)表中。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的遠(yuǎn)程檢查，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，如圖5所示結(jié)果表明，這種檢查方法是有利的，在其方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境在軟件方面，可以很容易地實(shí)現(xiàn)用戶定義的應(yīng)用程序。 圖1基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查OAC的機(jī)器配置使用的DAU 圖2通信協(xié)議之間的OAC的DAU模 圖3模擬輸入（0-1.5V的范圍）的收購(gòu)和數(shù)字輸入（8位直接投資） 圖4 OAC和應(yīng)用程序之間的接口網(wǎng)站SEVER 圖5 檢查OAC的機(jī)器所使用的DAU和應(yīng)用程序  3基于Internet的檢查計(jì)劃和變式數(shù)控機(jī)床的例子 基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查的計(jì)劃變型數(shù)控機(jī)床的建議圖6CAC機(jī)區(qū)旨在檢查通過(guò)下載腳本代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和嵌入式設(shè)備服務(wù)器的I / O接口機(jī)制。在OAC機(jī)區(qū)檢查所使用的DAU和應(yīng)用程序，如數(shù)據(jù)采集模塊，通信守護(hù)進(jìn)程模塊，和一個(gè)web腳本模塊的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的變種數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程檢查，通過(guò)擬議的計(jì)劃表見(jiàn)圖7 在CAC的機(jī)床的情況下，一個(gè)Java applet被編碼和下載，以檢查機(jī)床的I / O數(shù)據(jù)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器向客戶提供檢查結(jié)果。在I / O地址的Java applet代碼和真正的I / O點(diǎn)的機(jī)床之間分配，監(jiān)視和控制遠(yuǎn)程站點(diǎn)。展示的內(nèi)容是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果 I / O的接觸點(diǎn)與當(dāng)前加工/關(guān)狀態(tài)。 CAC的機(jī)床運(yùn)作周期的啟動(dòng)按鈕正在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上。 在OAC機(jī)床的情況下，收購(gòu)的DAU監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到在遠(yuǎn)程站點(diǎn)，外部服務(wù)器和通信守護(hù)進(jìn)程服務(wù)。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器激活油傳感器，主軸溫度是0.0007（這是從0至1.5 V范圍內(nèi)的模擬值）。 結(jié)果表明，在前一種情況下，CAC是有利的，它可以很容易地利用網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式設(shè)備，在硬件實(shí)現(xiàn)基于lnternet的檢查系統(tǒng)。然而，用戶定義的應(yīng)用程序和下載數(shù)據(jù)的最大尺寸被限制在512字節(jié)；后者的情況下，在其方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以方便地實(shí)現(xiàn)在數(shù)控領(lǐng)域的許多不同的應(yīng)用程序，無(wú)需額外設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。然而，用戶定義的應(yīng)用程序編程工作需要比在前者的情況下實(shí)施通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 圖6基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查環(huán)境變異數(shù)控機(jī)床 圖7 例如基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程檢查變種數(shù)控機(jī)床  4結(jié)論 本文提出了一種新的研究基于Internet檢查傳統(tǒng)的CAC和最近推廣的OAC兩種變式數(shù)控機(jī)床。為了實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)高效的檢查CAC機(jī)，，使用信號(hào)檢測(cè)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)I / O嵌入式設(shè)備模塊，可以支持互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境，因?yàn)樵贑AC的環(huán)境執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序，是依賴(lài)于數(shù)控廠商規(guī)范了的數(shù)控領(lǐng)域。 為了實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)檢查OAC機(jī)床，數(shù)字和模擬信號(hào)的檢查方法，它不需要額外的網(wǎng)絡(luò)I / O的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式設(shè)備，有人建議，因?yàn)閿?shù)控域執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序很容易因方便OAC的環(huán)境。這種方法只需利用的DAU取得的I / O硬件方面的數(shù)據(jù)和采集到的數(shù)據(jù)傳送到外部服務(wù)器通過(guò)在遠(yuǎn)程站點(diǎn)上的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的遠(yuǎn)程檢查。 隨后，對(duì)CAC和OAC機(jī)的檢查方法進(jìn)行了比較。通過(guò)這項(xiàng)研究，為數(shù)控機(jī)床與數(shù)控變種的CAC和OAC在制造系統(tǒng)，基于互聯(lián)網(wǎng)的變型數(shù)控機(jī)床的檢查，被設(shè)計(jì)為一體的綜合經(jīng)營(yíng)的一個(gè)合適的環(huán)境，如建筑的全球管理。這項(xiàng)研究的結(jié)果可能是一個(gè)全球監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制在變種數(shù)控機(jī)床集成制造系統(tǒng)的基本模型。 在今后的工作中應(yīng)解決以下問(wèn)題：首先，研究人員應(yīng)該調(diào)查優(yōu)越的遠(yuǎn)程檢查環(huán)境的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以在嵌入式設(shè)備利用足夠的上下載的代碼；其次，還需要進(jìn)一步研究，可以更簡(jiǎn)單地對(duì)集成和經(jīng)營(yíng)變式數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)。 感謝 感謝工業(yè)改造技術(shù)項(xiàng)目（商務(wù)部，工業(yè)和能源）提供的財(cái)政支持。