数控机床监控技术发展

1 数控机床监控技术发展现状

随着数字控制技术、高性能驱动技术、传感器技术等的发展，数控机床功能越来越强大，在制造业得到越来越广泛的应用。网络化、自动化、高精化、**化是当前数控机床发展的主要方向。随着数控机床功能、性能的提升，在实际生产应用过程中，数控机床的远程数据采集和状态监控需求十分迫切。在此背景下，各种类型的数控机床监控技术蓬勃发展。

基于数控机床监控技术构建的数控机床监控网络可以实现联网数控机床加工过程的自动化数据采集和状态监测。设备运转工况可以通过监控界面直观了解，设备故障可以在**时间被发现，并自动通知给相关的技术人员。同时，数控机床状态信息、故障信息可以为生产人员、工艺人员及设备保障人员提供数控机床运行过程**手的状态信息，远程故障诊断、远程作业调度及资源调配、数控加工过程工艺状态评估成为可能。通过对数控机床网络化监控和诊断，实现了“移动的是数据而不是人”，从而改变设备发生故障时诊断人员疲于奔命的被动局面。全球化计算机网络的发展、传感器技术的大量应用都为数控加工过程网络化监控提供了坚实的技术基础[16]。

2 当前数控机床监控技术存在问题

（1）传输实时性低，可靠性差：限于当前的技术手段，数控机床数据采集过程受数据采集器性能，传输网络可靠性、带宽及延迟影响，传输延迟大，采集频率低（信号采集间隔通常高于1s），很难达到较高的实时性。同时，数据采集过程易受实际生产过程环境影响（如异常断电、网络失效等），可靠性较低。

（2）数据采集器功能单一，采集参数少：目前行业内适用于数控机床的数据采集解决方案通常基于硬件板卡的方式，由于需要兼顾行业各类不同的数控系统的数据采集需求，通常在信号采集功能规划和实现上高度抽象和集约化，采集器功能比较单一，采集参数也比较有限，通常只包括机床开关机信号、故障报警信号、NC程序加载、开始运行和结束运行时间等，而对于表征数控加工过程**状态的一些重要信号，如主轴电流、功率、温度等，以及NC程序运行过程的一些关键运行参数（如坐标位置、进给倍率、转速等信息），采集能力较弱，一定程度上限制了数控机床监控技术的应用范围。

（3）缺乏直观、**的加工状态复现技术：实现数控机床状态数据的采集仅仅是整个监控过程的**步，如何建立**、直观的虚拟监控可视化界面，是整个系统设计和实现的难点。目前，针对数控加工过程虚拟可视化监控的主要做法仍是在对实际车间生产布局调研的基础上，绘制虚拟车间二维布局图，对数控机床物理位置与二维布局图的逻辑位置进行抽象描绘，在此基础上，开发C/S或B/S架构的数控机床监控可视化界面，融合数控机床数据采集器的实时状态数据，进行数控机床的三色灯状态显示。而针对具体数控机床的监控，则缺乏**的状态复现手段，通常仍以定制开发的数据监控窗口为主，对实际加工过程三维运动轨迹、机床相关运动部件位置、状态等的显示仍缺乏**手段。
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（4）仅单向的数据采集，缺乏双向控制能力：传统的数控机床数据采集系统主要面向制造过程数据的采集，而随着新一代制造装备技术的发展，数控机床越来越呈现自动化、自主化和智能化的特征。这些设备的装备和应用，对传统数控机床监控系统提出了新的“管控”需求，即不仅要实现数控机床状态信息的实时采集，同时，也要求能够在一定程度上对数控机床运行状态进行评估和响应，并能够在必要情况下发出控制指令，实现机床的行为控制，这对数控机床监控系统提出了新的挑战。

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