蓝牙技术在数控机床加工中的应用.pdf

2 0 1 1 年 4月 第 3 9卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAULI CS Ap r ． 2 01 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 8 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 0 8 ． 0 3 5 蓝牙技术在数控机床加工中的应用 孙新 国 ，张欣 南阳理工学院机电工程 系，河南南阳 4 7 3 0 0 4 摘要简要论述数控反求加工的常用方法，提出利用蓝牙技术进行数控反求加工的新方法。实验结果表明在数控加 工中，利用蓝牙技术进行无线数据传输，提高了数据记录的准确性和效率 ，为数控加工的数据处理提供了一种新的方法 ， 进而提高了数控加工的效率。 关键词 蓝牙技术；数控加工；数据传输 中图分类号T H 3 9 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 81 2 02 App l i c a t i o n o f Bl u e t o o t h Te c hno l o g y i n NC M a c hi ni ng S UN Xi n g u o， ZHANG Xi n D e p a r t me n t o f E l e c t r o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，N a n y a n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ，N a n y a n g H e n a n 4 7 3 0 0 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T y p i c a l me t h o d s o f NC r e v e r s e ma c h i n i n g we r e d i s c u s s e d ． T h e n e w me t h o d i n wh i c h b l u e t o o t h t e c h n o l o g y wa s u s e d t o C a ／ T y o u t NC r e v e r s e ma c h i n i n g w a s p r e s e n t e d T h e e x p e r i me n t al r e s u l t s h o ws t h a t a p p l i c a t i o n o f b l u e t o o t h t e c h n o l o gy i n N C ma c h i n i n g f o r w i r e l e s s d a t a d e l i v e r y i mp r o v e s d a t a r e c o r d a c c u r a c y a n d e ff i c i e n c y ． I t p r o v i d e s a n e w wa y for d a t a p r o c e s s i n g o f NC ma c h i n i n g ， a n d t h e e ffi c i e n c y o f NC ma c h i n i n g i s i mp r o v e d ． Ke y wo r d s B l u e t o o t h t e c h n o l o g y ； NC ma c h i n i n g ； D a t a d e l i v e r y 制造业是 国民经 济的物质基础 ，是国 民经济高速 增长的发动机 ，对发展国家经济有决定性的影响，而 发展机床业是 发展 制造业 的根本 。数控机床是典型的 机电一体化产品，是现代制造业的主流设备，是体现 现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要 标志 。因此 ，研 究 数控 机 床加 工 方法 具有 重 要 的意 义。在零件的反求加工中，通常要先测量已知零件的 轮廓 曲线 ，再对 毛坯反求加工零件 。对 于零件 的反求 加工，常常采用三坐标测量机测量已知零件轮廓上的 坐标点，逐一记录下这些坐标点后得出相近轮廓曲线 方程 ，从而生成数控加工程序代码 ，再在数控机床上 加工零件 。由于三坐标测量机价格 昂贵 ，许多企业没 有三坐标测量机，如果有其他的测量方式将会给企业 带来更好 的解决办法 。因此 ，研究测量方式对数控机 床的加工有一定 的意义 。 1 蓝牙实现功能 在数控机床中，用于数据传输的方式有两种 一 种是有线 数据 连 接 ，通 常采 用 R S 2 3 2串行 接 口；另 一 种是无线实时数据传输，工作人员通过 P C机向数 控系统发送命令 ，数控机床根据收到的命令通过无线 串口向P C机发送当前机床运行参数。P c机接收到数 据后显示在屏幕上，工作人员分析这些数据，并可根 据需要将数据存人数据库 ，以备将来使用 。 蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，用于代替 数字设备和计算机外设 问的电缆 连接 以及 实现数 字设备 间 的无线 网络 。采用 蓝牙 技术 进行 数据 传 输 ，不 容易 受到外 来信 号 的干 扰 ，跳频更 快 ，数 据 包更 短 ，因 此利用 蓝牙进 行数据传 输更稳 定。蓝牙在其基带部分在物理层 为用 户 提 供 保 护 和 信 息 保 密 机 制，因此系统相对更为安全。另 外，蓝牙成本和功耗低 。研究 如何将蓝牙技 术应 用于 数控 系统 是非常有实 用价 值 的 ，为实 现数 据传输方式的多样性提供了一种 新的思路 。系统 流程 图如 图 1 所 图1 系统流程图 不 。 2加 工实例 利 用光电寻 边器 代 替三 坐标 测量 机 进行 数 据测 量，使测量成本大大降低。把寻边器安装在刀柄上 后 ，用内六角螺栓采用侧固式将其压紧在刀柄上。使 用时先将 C N C控制面板上功能选择开关旋至 MD I 状 态下 ，手工输入 M1 9指令并执行 ，使主轴定位，然 后将刀柄锥柄插入 主轴孔中即可。移动 、Y 、z 坐 标 ，使寻边器触头轻微接触需要测量的工件部位 ，当 氖光灯亮起时 ，查看 C N C显示器上此时的相应各轴 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 2 6 作者简介孙新国 1 9 7 9 一 ，男，讲师，主要研究方向为数控技术。电话1 5 8 9 0 8 6 7 5 8 6 ，E m a i l x i n g u o 5 6 7 7 1 6 3 ． e o m。 第 8期 孙新 国 等 蓝 牙技术在数控机床加 工 中的应用 1 2 1 绝对坐标 值 ，即可 确定 测量 点 的位置 坐 标 。工 作 时 可 以控制 P c机搜 索附近 的数控机 床 ，并 将搜索 到 的 机床图标显示在屏幕上 。只要点击其 中一个 图标便可 对这 台机床实现 串行连接 。 把 光电寻边器装在数控机床 主轴上 ，已知工件 固 定在数控机床 工作 台上 ，蓝牙发射设备置人数控 系统 中 ，蓝牙接 收设备置 入计算机主机 中。在数控机床 步 进方式下 ，控 制工作 台在 、Y平 面内移 动 。首 先让 工件靠近光电寻边器 ，先向 轴方向移动 ，当寻边器 接触工件时 ，光 电寻边 器上 的氖光灯亮起 ，工件上接 触点 的坐标就可 以在数控 机床控制面板上读 出 ，该点 为工件外轮廓 的初始点 ，利用 蓝牙 技术 就可 以把该点 的坐标数据发射出去 ，计算机主机就可以接收到该点 的数据 。以该点为初始点 ，向 轴 Y轴 沿着 工件 轮廓 移动 ，氖 光灯熄灭 ，再 向 Y 轴 轴 移 动 ，直 到氖 光灯再 次亮起 ，即测得 的是工件上 的点 ，记 录下 此点 ，即为初 始点的下一点 ，计算机 主机 同时接收到 该点 的数 据。利用 相同的方法可 以得 到尽 可能多的点 的坐标数据 ，并且在工件有拐点处多取几个数据点 ， 利用蓝牙技术把这些数 据点 传输出来 ，通过统计 软件 如 M a t l a b 、S t a t i s t i c 等 进行 数 据 拟合 ，得 出这 些数 据 点的曲线方程，然后根据拟合后 的曲线方程进行编 程 ，按照生成的程序对毛坯件试加 工。加 工结果和原 工件之间 的误 差在 可 接受 的范 围 内，说 明该方 法 可 行 、有效 。 以叶片反求加工为例 ，已知叶片如 图 2所示 。记 录叶片外 轮廓坐标点如表 1 所示 。 图 2 叶片 表 1 叶片外轮廓坐标点 对该部分数据拟合 后的曲线方程为 Y 一1 ． 3 9 6 8 21 0- 6 X 30 ．0 0 4 9 5 2 x ～ 0 ． 0 2 0 6 6 x～0 ． 0 00 6 2 在数 控机床上加工零件 ，经过测 量得 出最大误差 不大于 0 ． 0 1 n l m，对于精度要求不高的零件来说是可 以接受 的。 3结束语 在数控机床加工 中，利用蓝牙技术进行数据无 线传输 ，提 高 了数 据记 录的 效 率 和准 确 性 ，利 用 光 电寻边 器与数 控机 床代 替 三 坐标 测量 机 ，降低 了测 量成本 ，为 中小 企 业 数 控 加 工 提 供 了一 种 新 的 方 法 。 参考文献 【 1 】张飞， 钱盟 ， 程树林． 一种实用的蓝牙数控系统实时数据 传输技术[ J ] ． 现代电子技术， 2 0 0 6 ， 2 9 1 3 9 1 9 2 ， 9 4 ． 【 2 】周明发 ， 王志森 ， 董伯麟 ， 等． 无线通信在机器人及数控 机床中的应用[ J ] ． 制造业 自动化， 2 0 0 6 ， 2 8 9 5 9 6 0 上接第 1 0 5页 S e r v o d r i v e s [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n s t r u me n t a t i o n a n d Me a s u r e m e n t ， 2 0 0 6 ， 5 5 1 3 5 73 6 3 ． 【 3 】夏加宽， 李晓帆． 基于 F P G A的 R C N 2 2 6绝对式编码器 通信接口设计[ J ] ． 电子技术 ， 2 0 0 9 7 2 02 1 ． 【 4 】张子蓬， 王淑清， 刘辉． S S I 接 口的绝对值角度编码器值 的读出方法研究 [ J ] ． 工业控制计算机， 2 0 0 5， 1 8 1 2 45． 【 5 】 柴小玲， 李红军， 姜娇蕊． 高速 L i n k口通信协议的研究 及其 F P G A实现 [ J ] ． 自动化 与仪表 ， 2 0 0 9 ， 2 4 3 4 3 45． 【 6 】赵鑫， 蒋亮 ， 齐兆群 ， 等． V H D L 与数字电路设计[ M] ． 北 京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 【 7 】 金西． V H D L与复杂数字系统设计[ M] ． 西安 西安电子 科技 大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 8 】顾文斌， 王怡 ， 马莉． 基于 F P G A 的 C R C算法的实现 [ J ] ． 计算机与现代化， 2 0 0 8 5 1 1 1 1 1 3 ． 【 9 】林凯宏 ， 游林儒 ， 王立松． C R C校验算法在 I ／ O扩展上 的应用[ J ] ． 组合 机床与 自动化加工技术， 2 0 0 9 1 2 6972． 【 l 0 】程晓莉 ， 谢剑英 ， 王林． 绝对式编码器在电机定位中的 应用 [ J ] ． 控制工程 ， 2 0 0 7 ， 1 4 5 5 4 85 5 0 ．