基于互联网的数控机床运行状态监控技术研究

摘要

数控机床是重要的制造装备，近年来国内数控机床行业得到了很大发展，尤其是高档数控机床的需求稳步增长。在国家政策及资金的支持下，数控机床得到了快速发展及应用。在目前的经济形势下，探索国内占较大比重的中低端数控机床与互联网结合的新技术和监控模式，通过提升数控设备智能感知能力，可以更好地组织生产，提高生产效率，提升企业竞争力。将制造过程装备接入互联网，将使得制造过程更为透明、高效和智能，同时在共享模式下，制造资源和数据协作共享将产生更大的扩展价值。
　　本文以数控机床为对象，研究互联网环境下数控机床的运行状态监控方法和技术，研究内容包括：
　　1）通过研究数控机床通信过程与数据采集方法，提出新形势下制造业数控机床的监控服务模式与方案。研究了该方案下数控机床运行状态数据采集方法，并设计了监控系统体系结构。
　　2）提出了数控机床+智能硬件的机床运行状态数据感知模式。围绕数控程序镶嵌宏指令和数控机床外接传感器的数据采集方法，对主要通信模块及其接口电路的接入网络、采集信号方式与具体方法进行了设计和应用。
　　3）构建了面向数控机床的C-CM（Community-Condition Monitor）模型。通过分析数控机床在社群化环境下的信息流转特点，提出了面向数控机床C-CM模型的数据服务模式。针对该模型给出了实现框架以及数据处理、信息融合实例；提出了社群化数控机床状态信息共享控制，并给出其信息共享控制的实现方法。
　　4）将移动智能终端引入数控机床运行状态监控。以微信公众平台为载体，开发部署了一套数控机床运行状态监控开源社群服务平台，并应用于制造车间及制造企业移动化作业。
　　本文提出基于互联网的数控机床运行状态监控技术的成功应用有利于目前中低端数控机床的有效、充分利用，同时对互联网深度应用于制造业、促进“两化”融合有积极的作用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3数控机床运行状态监控面临的问题和挑战

1.4论文研究的目的与意义

1.5课题来源

1.6论文研究内容及结构

1.7本章小结

第2章 数控机床数据采集方法与监控体系结构

2.1数控机床结构与数据通信分析

2.2数控机床的运行状态数据采集方法

2.3数控机床运行状态监控云服务平台

2.4本章小结

第3章 数控机床运行状态的智能感知

3.1数据采集系统结构设计

3.2数据采集模块及其接口设计

3.3基于AirKiss协议的机床状态智能感知硬件

3.4基于宏指令的数控机床运行状态数据采集

3.5基于外接传感器的数控机床运行状态数据采集

3.6本章小结

第4章 面向数控机床C-CM模型的数据服务

4.1面向数控机床C-CM模型的数据服务概述

4.2基于数控机床的C-CM节点模型

4.3数控机床C-CM节点加工过程动态数据处理

4.4数控机床运行状态信息共享控制方法

4.5本章小结

第5章 数控机床运行状态监控开源社群服务平台

5.1系统运行与开发

5.2软件系统体系结构

5.3系统设计流程及功能模块

5.4系统应用

5.5本章小结

第6章 总结和展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的科研成果