[發明專利]基于HTM40100車銑復合加工中心三維在線防碰撞方法

有效

• 申請號: 201310038051.9
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103076762A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 李鵬忠;張為民;李揚;程猛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G05B19/4061
• 分類號: G05B19/4061
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于機床技術領域，具體涉及一種基于HTM40100車銑復合加工中心三維在線防碰撞方法。??????????????????????????????????

背景技術

傳統的三維防碰撞系統是相對封閉的系統，系統不能上網，所以要實現遠程狀態檢測和故障診斷較為困難，因此在加工過程中不能實時預警并消除加工中出現的工件、刀具、工裝及機床運動部件間的碰撞，并防止碰撞引起的損失，同時延長了準備和切削時間，減小了機床的有效工時。

同時鑒于各數控機床控制系統生產商（如日本Okuma、德國Heidenhain）都考慮或已經準備在高端的數控控制系統中集成防碰撞系統，但還沒有一種解決方案適合全面的開發目標。研究三維防碰撞技術并在車銑復合加工中心應用，可以縮短與國際同類產品的差距，還可以擴展應用到其他系列高檔加工中心，從而提高我國高檔數控裝備的國際競爭力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于HTM40100車銑復合加工中心三維在線防碰撞方法，當判斷可能發生碰撞或干涉時，能實時地做出相應處理，如停機并給出預警提示，以避免碰撞事故的發生，保證加工的安全。

本發明提出的基于HTM40100車銑復合加工中心三維在線防碰撞方法，由HTM40100車銑復合加工中心的三維防碰撞系統與西門子SINUMERIK?840D系統組成，HTM40100車銑復合加工中心的三維防碰撞系統，包括輸入模塊1、運行模塊2、輸出模塊3和響應模塊4。

（1）輸入模塊

所述輸入模塊1包括機床信息輸入模塊5、毛坯信息輸入模塊6、刀具信息輸入模塊7和加工程序段輸入模塊8，輸入模塊1是防碰撞監測系統的初始化部分，負責將用戶輸入的各項機床設備信息讀入三維防碰撞監測系統中，供三維防碰撞監測系統幾何建模使用；

（1.1）機床信息輸入模塊：由于加工中心的結構復雜，采用三維實體建模技術構造模型，利用ProE和Solidworks三維造型軟件建立加工中心三維模型，并在三維防碰撞系統啟動前利用機床信息輸入模塊將模型導入三維防碰撞系統中；

（1.2）毛坯信息輸入模塊：通過選擇所需加工的毛坯編號，加載相應的毛坯文件及信息；

（1.3）刀具信息輸入模塊：通過與外部的刀具識別系統進行數據交換，將刀庫中的各種加工信息讀入三維防碰撞系統，以對刀具進行幾何造型；

（1.4）加工程序段輸入模塊：對各個加工程序段進行文件管理，并且將當前運行程序段讀入至三維防碰撞系統中，供后續的碰撞報警提示模塊調用。

?（2）運行模塊??????????????????????????????????????

運行模塊包括程序監控模塊9、加工信息監控模塊10和加工仿真模塊11，它是三維防碰撞系統的核心模塊，所有的數據信息在這里得到處理并輸出返回值供后續的模塊使用；

（2.1）程序監控模塊：當監控到監控數控系統操作面板上的NC?START按鍵信號被啟動，則三維防碰撞系統也即時啟動，開始進行運動仿真和碰撞檢測運算。

（2.2）加工信息監控：監控數控系統中各個軸的位置信息，當前加工程序段的運行信息以及當前刀具的各種參數信息，通過監控這些信息，便可以獲得虛擬加工中心的仿真數據。

（2.3）加工仿真：加工仿真模塊分為加工幾何建模模塊17、加工運動仿真模塊18和碰撞干涉檢測模塊19，加工幾何建模模塊17通過輸入模塊中各零部件的參數在仿真環境中建立整個加工中心的零部件幾何模型，加工運動仿真模塊18通過讀取從數控系統中采集到的軸信息的軸半徑和長度相關加工數據，驅動幾何模型進行仿真運動；而碰撞干涉檢測模塊則根據輸入的機床、刀具和工件信息，實時計算碰撞檢測結果并輸出檢測信號。

?（3）輸出模塊

輸出模塊3將運行模塊2中的加工運動仿真模塊18以動畫的形式展示給機床操作人員，輸出碰撞檢測結果至CNC系統中供PLC調用，同時將報警信息輸出至數控系統操作面板上提示操作人員進行處理。包括碰撞檢測信號輸出模塊12、碰撞報警提示模塊13和加工過程顯示模塊14；

（3.1）加工過程顯示模塊：以動畫的形式實時顯示加工運行狀態，方便機床操作人員觀察工件加工情況，有效防止操作人員在對刀時刮傷工件。

（3.2）碰撞檢測信號輸出模塊：循環讀取運行模塊中碰撞干涉檢測的檢測值，將該值寫入到數控系統中的R參數中，供PLC讀取并響應。