一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置的制造方法
【專利摘要】一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，所述嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置包括：機(jī)床信號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)，所述機(jī)床信號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)順次連接，所述機(jī)床信號(hào)采集組件與機(jī)床設(shè)備連接用于采集機(jī)床主電纜電流以及機(jī)床主繼電器信號(hào)，同時(shí)給嵌入式信息處理組件提供直流電壓，所述嵌入式信息處理組件與所述上位機(jī)連接用于與上位機(jī)進(jìn)行信息的上下傳輸。適用范圍廣，兼容性好，可以對(duì)老舊數(shù)控機(jī)床狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)處理，可以實(shí)時(shí)對(duì)老舊數(shù)控機(jī)床工作效率進(jìn)行監(jiān)控，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）合理有效對(duì)此類機(jī)床進(jìn)行工作安排，提高了機(jī)床的利用率。
【專利說明】
一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及到機(jī)械制造業(yè)、通訊技術(shù)領(lǐng)域、信號(hào)采集處理領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置。【背景技術(shù)】
[0003]目前，老式非數(shù)控機(jī)床仍廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的重要加工設(shè)備，對(duì)非數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，加工信息，加工進(jìn)度，故障等信息定時(shí)采集上傳，能夠有效的調(diào)整機(jī)床工作狀態(tài)，減少機(jī)床停機(jī)時(shí)間，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著企業(yè)制造自動(dòng)化和信息化的加快，非數(shù)控機(jī)床走向網(wǎng)絡(luò)化，集成化成為一種必然趨勢(shì)。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)中，老式非數(shù)控機(jī)床占大多數(shù)，更新?lián)Q代有一定困難，在制造自動(dòng)化和企業(yè)信息化過程中，非數(shù)控機(jī)床大部分靠人工定期統(tǒng)計(jì)來完成機(jī)床狀態(tài)信息的控制和管理，耗費(fèi)人力并且不利于機(jī)床生產(chǎn)效率的提高，加大了企業(yè)生產(chǎn)成本。其次，現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床信息采集系統(tǒng)不能有效應(yīng)用于非數(shù)控機(jī)床。最后，現(xiàn)有的機(jī)床信息采集裝置將機(jī)床信息通過傳感器，進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)處理并傳輸給上位機(jī)，由于不具有人機(jī)交互能力，不能實(shí)時(shí)將機(jī)床開工時(shí)間、完工時(shí)間等信息反饋給上位機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)工廠中現(xiàn)有老式非數(shù)控機(jī)床更新?lián)Q代難，急需機(jī)床信息狀態(tài)監(jiān)測(cè)和管理，現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床采用分布式數(shù)據(jù)采集(DNC)系統(tǒng)兼容性差，為了滿足工廠車間對(duì)智能化，高效化狀態(tài)上傳與下達(dá)的要求，本發(fā)明的目的是提供一種能夠兼容老式非數(shù)控機(jī)床，提供更加詳細(xì)的機(jī)床信息，數(shù)據(jù)及時(shí)上傳與下達(dá)，能夠通過液晶屏幕顯示機(jī)床工作信息，具有人機(jī)交互功能的嵌入式人機(jī)交互信息采集與處理裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:本發(fā)明的有益效果為:一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，所述嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置包括:機(jī)床信號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)，所述機(jī)床信號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)順次連接，所述機(jī)床信號(hào)采集組件與機(jī)床設(shè)備連接用于采集機(jī)床主電纜電流以及機(jī)床主繼電器信號(hào)，同時(shí)給嵌入式信息處理組件提供直流電壓，所述嵌入式信息處理組件與所述上位機(jī)連接用于與上位機(jī)進(jìn)行信息的上下傳輸。
[0007]進(jìn)一步的，所述機(jī)床信號(hào)采集組件包括:電流互感器、主繼電器信號(hào)線、電源供電模塊和電氣輸出端口，所述電流互感器一端與機(jī)床的主電纜連接，用于采集機(jī)床主電纜電流，所述主繼電器信號(hào)線一端與機(jī)床主繼電器連接用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床主軸開啟/關(guān)閉情況， 所述電源供電模塊一端與所述電流互感器連接用于給電流互感器供電，所述電流互感器另一端、主繼電器信號(hào)線另一端和電源供電模塊另一端均與所述電氣輸出端口連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述電氣輸出端口包括航空插頭。
[0009]進(jìn)一步的，所述嵌入式信息處理組件包括:屏幕顯示模塊，嵌入式信號(hào)處理模塊， 按鍵模塊，指示燈顯示模塊和鑰匙開關(guān)，所述嵌入式信號(hào)處理模塊通過線路與所述機(jī)床信號(hào)采集組件的電氣輸出端口連接，所述屏幕顯示模塊、按鍵模塊、指示燈顯示模塊和鑰匙開關(guān)分別與所述嵌入式信號(hào)處理模塊連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述嵌入式信號(hào)處理模塊包括:嵌入式處理器最小系統(tǒng)，電源變換電路、屏幕串口通訊電路、ADC采樣電路和網(wǎng)口通訊系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述嵌入式處理器最小系統(tǒng)采用ARM芯片。
[0012]進(jìn)一步的，所述上位機(jī)通過網(wǎng)線與所述嵌入式信號(hào)處理模塊連接，采用UDP協(xié)議或 TCP/IP協(xié)議通訊。
[0013]進(jìn)一步的，多個(gè)所述上位機(jī)組成車間物聯(lián)網(wǎng)。[〇〇14]適用范圍廣，兼容性好，可以對(duì)非數(shù)控機(jī)床狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)處理，可以實(shí)時(shí)對(duì)非數(shù)控機(jī)床工作效率進(jìn)行監(jiān)控，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)合理有效對(duì)此類機(jī)床進(jìn)行工作安排，提高了機(jī)床的利用率。
[0015]本發(fā)明采集信息及時(shí)，詳細(xì)，準(zhǔn)確，成本低;對(duì)機(jī)床工作沒有干擾。
[0016]本發(fā)明裝置中嵌入式信息處理組件中的信號(hào)處理板采用網(wǎng)口與上位機(jī)通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行工作任務(wù)等信息的下達(dá)以及工作狀態(tài)信息的上傳。
[0017]本發(fā)明裝置具有液晶屏顯示終端，上位機(jī)發(fā)送的信息可實(shí)時(shí)在顯示終端顯示，具有可視化、人性化的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明裝置上位機(jī)可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)車間物聯(lián)網(wǎng)?！靖綀D說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:圖1是本發(fā)明嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)床信號(hào)采集組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的嵌入式信息處理組件結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0021 ]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。[〇〇22]如圖1-3所示，一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，所述嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置包括:機(jī)床信號(hào)采集組件1，嵌入式信息處理組件2和上位機(jī)3，所述機(jī)床信號(hào)采集組件1，嵌入式信息處理組件2和上位機(jī)3順次連接，所述機(jī)床信號(hào)采集組件1 與機(jī)床設(shè)備連接用于采集機(jī)床主電纜電流以及機(jī)床主繼電器信號(hào)，同時(shí)給嵌入式信息處理組件2提供直流電壓，所述嵌入式信息處理組件2與所述上位機(jī)3連接用于與上位機(jī)進(jìn)行信息的上下傳輸。機(jī)床信號(hào)采集組件1采集機(jī)床設(shè)備工作信號(hào)，將采樣信號(hào)通過GP1 口輸入嵌入式信息處理組件2進(jìn)行信號(hào)處理，同時(shí)將處理的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口采用TCP/IP協(xié)議上傳給上位機(jī)3。[〇〇23]所述機(jī)床信號(hào)采集組件1包括:電流互感器11、主繼電器信號(hào)線12、電源供電模塊 13和電氣輸出端口 14。所述電流互感器11 一端與機(jī)床的主電纜連接，用于采集機(jī)床主電纜電流，所述主繼電器信號(hào)線12—端與機(jī)床主繼電器連接用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床主軸開啟/關(guān)閉情況。所述電源供電模塊13—端與所述電流互感器11連接用于給電流互感器11供電，所述電流互感器11另一端、主繼電器信號(hào)線12另一端和電源供電模塊13另一端均與所述電氣輸出端口 14連接，所述電氣輸出端口 14包括航空插頭，所述機(jī)床信號(hào)采集組件1與嵌入式信息處理組件2通過航空插頭連接，所采集的信號(hào)線通過航空插頭傳遞到嵌入式信息處理組件 2〇[〇〇24]所述嵌入式信息處理組件2包括:屏幕顯示模塊21，嵌入式信號(hào)處理模塊22,按鍵模塊23，指示燈顯示模塊24和鑰匙開關(guān)25，所述嵌入式信息處理組件2通過線路與所述機(jī)床信號(hào)采集組件1的電氣輸出端口 14連接，所述屏幕顯示模塊21、按鍵模塊23、指示燈顯示模塊24和鑰匙開關(guān)25分別與所述嵌入式信號(hào)處理模塊22連接，所述所述屏幕顯示模21塊為 LCD液晶顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示機(jī)床信息、任務(wù)信息、任務(wù)詳細(xì)信息、歷史工作記錄、停機(jī)原因和保養(yǎng)信息。所述按鍵模塊23包括開工、完工、下翻、復(fù)位、功能、確認(rèn)、取消按鈕，用于操作者對(duì)上位機(jī)發(fā)送的任務(wù)信息進(jìn)行響應(yīng)，并且操作者可以按功能鍵切換界面，瀏覽任務(wù)歷史記錄，上報(bào)停機(jī)原因等，所述指示燈顯示模塊21用于顯示電源、故障、通訊和任務(wù)情況，所述鑰匙開關(guān)25用與控制嵌入式信號(hào)處理模塊22開機(jī)、故障暫停和關(guān)機(jī)。[〇〇25]所述嵌入式信號(hào)處理模塊22包括:嵌入式處理器最小系統(tǒng)，電源變換電路、屏幕串口通訊電路、ADC采樣電路和網(wǎng)口通訊系統(tǒng)。所述嵌入式處理器最小系統(tǒng)采用ARM芯片，選用 STM32f 103vct6，其內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)，具有FALSH、EEPR0M等存儲(chǔ)器，通訊接口帶有UART、 SP1、rc等，具有多個(gè)10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、I/O端口，用于對(duì)輸入的數(shù)字量信號(hào)、模擬量信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。所述電源變換電路用于將輸入嵌入式信息采集盒的電壓變換到嵌入式處理器最小系統(tǒng)所需要的電壓，所述屏幕串口通信電路用于和屏幕顯示模塊21進(jìn)行信息傳輸。 所述ADC采樣電路主要是通過電流互感器采樣輸入電源端電流，根據(jù)采樣電流大小判斷機(jī)床的工作狀態(tài)，電流互感器采集測(cè)量三相電流信號(hào)，根據(jù)機(jī)床總功率可以計(jì)算出工作時(shí)的最大電流，然后一定變比輸出采樣電流，為滑動(dòng)變阻器，根據(jù)，滿量程電壓為3.3V。因此，通過采樣得到采樣電壓在0V-3.3V之間變化，與功率成正比，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床的工作狀態(tài)。 所述網(wǎng)口通訊系統(tǒng)采用ENC28J60，ENC28J60是一個(gè)帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口 (SerialPeripheral Interface，SPI)的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器。它可作為任何配備有SPI的控制器的以太網(wǎng)接口，嵌入式系統(tǒng)連接以太網(wǎng)的芯片。[〇〇26]所述按鍵按鈕連接嵌入式信號(hào)處理模塊22GP10口。屏幕顯示模塊通過串口與嵌入式信號(hào)處理模塊22連接，具有任務(wù)信息，機(jī)床信息，機(jī)床保養(yǎng)實(shí)時(shí)顯示功能。所述按鍵模塊是數(shù)字量接口，與嵌入式信號(hào)處理模塊22通過GP10口連接。[〇〇27]所述上位機(jī)3通過網(wǎng)線與所述嵌入式信號(hào)處理模塊22連接，采用UDP協(xié)議或TCP/IP 協(xié)議通訊，用于與嵌入式信息處理模塊進(jìn)行信息上傳下達(dá)，上位機(jī)3將任務(wù)信息或者保養(yǎng)信息發(fā)送到嵌入式信號(hào)處理模塊;嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置接收到上位機(jī)發(fā)送的任務(wù)信息后，通過按鍵進(jìn)行開工、完工、停機(jī)原因、故障操作，每隔5S將機(jī)床信息上傳到上位機(jī)3顯示。同時(shí)上位機(jī)可組網(wǎng)，形成車間物聯(lián)網(wǎng)。[〇〇28] 采集盒外部接220VAC電源，開關(guān)電源變換出24VDC、5VDC兩路直流電壓信號(hào)，其中 24VDC給電流互感器供電；另外5VDC的正負(fù)端連接入航空插頭的1、2芯。電流互感器采集機(jī)床主電纜電流，將電流轉(zhuǎn)換成4?20mA電流，連接到航空插頭的3、4芯。機(jī)床主繼電器常開觸點(diǎn)接線兩端連接到航空插頭5、6芯。[〇〇29]下面簡(jiǎn)述該采集系統(tǒng)的工作過程:機(jī)床設(shè)備工作過程中，嵌入式信號(hào)處理模塊每隔一定時(shí)間向上位機(jī)發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求，上位機(jī)收到請(qǐng)求信息后，將任務(wù)下發(fā)給嵌入式信號(hào)處理模塊，嵌入式信號(hào)處理模塊接收到上位機(jī)的任務(wù)信息指令后，將任務(wù)信息實(shí)時(shí)通過液晶屏顯示，通過按下開工、完工按鍵等，發(fā)送信號(hào)到上位機(jī)，上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床操作者接到任務(wù)信息后是否開始、結(jié)束工作。機(jī)床主軸電纜穿過電流互感器，電流互感器將采集到的機(jī)床主軸電流轉(zhuǎn)換成4-20mA模擬電壓信號(hào)，傳輸?shù)角度胧叫盘?hào)處理模塊，嵌入式信號(hào)處理模塊具有ADC采樣電路，將采集到的機(jī)床主軸信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)變成機(jī)床的工作狀態(tài)百分比輸出到屏幕顯示模塊，并每隔5S上傳到上位機(jī)。上位機(jī)能夠?qū)C(jī)床狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，能夠通過按下故障旋鈕，將故障信號(hào)反饋到嵌入式信號(hào)處理模塊，并上傳給上位機(jī)。
[0030]通過本發(fā)明實(shí)施例，解決了現(xiàn)有老舊非數(shù)控機(jī)床不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)問題，MES上層系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，大大提高了生產(chǎn)效率，有利于企業(yè)信息化和工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展。本發(fā)明實(shí)例通用性高，兼容性強(qiáng)，可匹配多種數(shù)控非數(shù)控機(jī)床。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述嵌入式人機(jī)交互機(jī) 床信息采集處理裝置包括:機(jī)床信號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)，所述機(jī)床信 號(hào)采集組件，嵌入式信息處理組件和上位機(jī)順次連接，所述機(jī)床信號(hào)采集組件與機(jī)床設(shè)備 連接用于采集機(jī)床主電纜電流以及機(jī)床主繼電器信號(hào)，同時(shí)給嵌入式信息處理組件提供直 流電壓，所述嵌入式信息處理組件與所述上位機(jī)連接用于與上位機(jī)進(jìn)行信息的上下傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述機(jī) 床信號(hào)采集組件包括:電流互感器、主繼電器信號(hào)線、電源供電模塊和電氣輸出端口，所述 電流互感器一端與機(jī)床的主電纜連接，用于采集機(jī)床主電纜電流，所述主繼電器信號(hào)線一 端與機(jī)床主繼電器連接用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床主軸開啟/關(guān)閉情況，所述電源供電模塊一端與 所述電流互感器連接用于給電流互感器供電，所述電流互感器另一端、主繼電器信號(hào)線另 一端和電源供電模塊另一端均與所述電氣輸出端口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述電 氣輸出端口包括航空插頭。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述嵌 入式信息處理組件包括:屏幕顯示模塊，嵌入式信號(hào)處理模塊，按鍵模塊，指示燈顯示模塊 和鑰匙開關(guān)，所述嵌入式信號(hào)處理模塊通過線路與所述機(jī)床信號(hào)采集組件的電氣輸出端口 連接，所述屏幕顯示模塊、按鍵模塊、指示燈顯示模塊和鑰匙開關(guān)分別與所述嵌入式信號(hào)處 理模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，述嵌入 式信號(hào)處理模塊包括:嵌入式處理器最小系統(tǒng)，電源變換電路、屏幕串口通訊電路、ADC采樣 電路和網(wǎng)口通訊系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述嵌 入式處理器最小系統(tǒng)采用ARM芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，所述上 位機(jī)通過網(wǎng)線與所述嵌入式信號(hào)處理模塊連接，采用UDP協(xié)議或TCP/IP協(xié)議通訊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的嵌入式人機(jī)交互機(jī)床信息采集處理裝置，其特征在于，多個(gè)所 述上位機(jī)組成車間物聯(lián)網(wǎng)。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK106041642SQ201610483802
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王娟, 戴永波
【申請(qǐng)人】北京星航機(jī)電裝備有限公司