自动换刀控制方法、控制装置及自动换刀系统与流程

1.本发明涉及加工制造技术领域，特别是涉及一种自动换刀控制方法、控制装置及自动换刀系统。


背景技术：

2.传统cnc(computerized numerical control machine，计算机数字控制机床)刀具采用粗放型方式，除了断刀靠技术人员经验和定时对刀具进行对刀仪检测外，刀具的磨损状况也靠经验值评估，例如规定d6端铣刀的使用寿命为500pcs，那加工到500pcs时，技术人员更换刀具，cnc恢复刀具初始寿命500pcs，但是技术人员无法准确地确认是否需要进行刀具更换，传统的换刀流程由技术人员操作，换刀过程复杂，存在着许多不可控的因素，如：换错刀、换刀不及时、流程过长等，这些不可控因素都对正常换刀效率有着极大的影响，导致备刀换刀时间长，停机时间长，进而影响加工效率。


技术实现要素：

3.基于此，本发明提供一种自动换刀控制方法、控制装置及自动换刀系统，能够自动换刀，提高了换刀效率和准确率。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自动换刀控制方法，包括：
5.接收备刀请求，根据所述备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据所述机台位置确定目标机台；
6.响应于所述备刀请求，获取智能刀柜的第二刀具信息，将所述第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从所述智能刀柜中确定目标刀具，控制智能机器人抓取所述目标刀具并放置于刀具暂存点，记录所述刀具存放点的位置信息并将所述位置信息与对应的所述目标机台进行关联处理；
7.接收所述目标机台的换刀请求；
8.响应于所述换刀请求，控制所述智能机器人根据关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作。
9.根据本发明的一个实施例，所述接收备刀请求，根据所述备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据所述机台位置确定目标机台之前，包括：
10.实时监测cnc机台，并获取机台状态和刀具状态；
11.根据所述刀具状态确定刀具寿命；
12.根据所述刀具寿命、所述机台状态以及刀具状态生成所述备刀请求和所述换刀请求。
13.根据本发明的一个实施例，所述刀具状态包括加工次数和第一刀具信息，所述根据所述刀具状态确定刀具寿命包括：
14.根据所述刀具状态获取第一刀具的加工次数；
15.根据所述加工次数确定所述刀具寿命。
16.根据本发明的一个实施例，所述机台状态包括机台位置以及机台工作状态，所述根据所述刀具寿命、所述机台状态以及刀具状态生成所述备刀请求和所述换刀请求包括：
17.将所述刀具寿命与第一寿命阈值进行比较，判断所述刀具寿命是否小于或等于所述第一寿命阈值；
18.若所述刀具寿命小于或等于所述第一寿命阈值，则根据所述第一刀具信息以及所述机台位置生成所述备刀请求。
19.根据本发明的一个实施例，所述根据所述刀具寿命、所述机台状态以及刀具状态生成所述备刀请求和所述换刀请求还包括：
20.将所述刀具寿命与第二寿命阈值进行比较，判断所述刀具寿命是否大于或等于所述第二寿命阈值，所述第二寿命阈值大于所述第一寿命阈值；
21.判断所述机台工作状态是否处于停止工作状态；
22.若所述刀具寿命大于或等于所述第二寿命阈值，且所述机台工作状态处于停止工作状态，则根据所述第一刀具信息以及所述机台位置生成所述换刀请求。
23.根据本发明的一个实施例，所述响应于所述换刀请求，控制所述智能机器人根据关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作包括：
24.响应于所述换刀请求，获取所述智能机器人的当前位置，根据所述当前位置与各所述机台位置确定各目标机台的换刀顺序，控制所述智能机器人根据所述换刀顺序和关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作。
25.根据本发明的一个实施例，所述根据所述智能机器人的当前位置与各所述机台位置确定各目标机台的换刀顺序，控制所述智能机器人根据所述换刀顺序和关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作包括：
26.根据所述智能机器人的当前位置与各所述机台位置计算所述智能机器人与各所述目标机台的距离；
27.对距离计算结果进行升序排列，获得所述换刀顺序；
28.控制所述智能机器人根据所述换刀顺序和关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作。
29.根据本发明的一个实施例，所述控制智能机器人抓取所述目标刀具并放置于刀具暂存点包括：
30.控制所述智能机器人运动到达所述目标刀具的位置，抓取所述目标刀具并扫描所述目标刀具的二维码，获取二维码信息；
31.回传所述二维码信息以进行信息匹配并接收信息匹配结果；
32.若信息匹配结果为匹配成功，则将所述目标刀具放置于刀具暂存点。
33.为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种自动换刀控制装置，包括：
34.第一接收模块，用于接收备刀请求，根据所述备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据所述机台位置确定目标机台；
35.备刀模块，用于响应于所述备刀请求，获取智能刀柜的第二刀具信息，将所述第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从所述智能刀柜中确定目标刀具，控制
智能机器人抓取所述目标刀具并放置于刀具暂存点，记录所述刀具存放点的位置信息并将所述位置信息与对应的所述目标机台进行关联处理；
36.第二接收模块，用于接收所述目标机台的换刀请求；
37.换刀模块，用于响应于所述换刀请求，控制所述智能机器人根据关联处理结果完成各所述目标机台的换刀操作。
38.为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是：提供一种自动换刀系统，包括：所述的自动换刀控制装置、第一监控装置、第二监控装置、智能机器人、智能刀柜以及cnc机台；所述第一监控装置连接cnc机台和所述自动换刀控制装置，第二监控装置连接所述智能刀柜和所述自动换刀控制装置，所述智能机器人连接所述自动换刀控制装置。
39.本发明的有益效果是：通过接收备刀请求提前备刀，并记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的所述目标机台进行关联处理，提高了备刀效率，在接收目标机台的换刀请求时，控制智能机器人根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作，实现智能化和自动化换刀，相对于传统的换刀流程，提高了换刀效率和准确率，解决了换刀错误以及换刀不及时的问题。
附图说明
40.图1为本发明一实施例的自动换刀控制方法的流程示意图；
41.图2为本发明另一实施例的自动换刀控制方法的流程示意图；
42.图3为本发明实施例的自动换刀控制装置的结构示意图；
43.图4为本发明实施例的自动换刀系统的结构示意图。
44.附图中各标号的含义为：
45.30-自动换刀控制装置；31-第一接收模块；32-备刀模块；33-第二接收模块；34-换刀模块；40-自动换刀系统；41-第一监控装置；42-第二监控装置；43-智能机器人；44-智能刀柜；45-cnc机台。
具体实施方式
46.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
47.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
49.图1是本发明一实施例的自动换刀控制方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括步骤：
50.步骤s101：接收备刀请求，根据备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据机台位置确定目标机台。
51.在步骤s101中，备刀请求在刀具寿命达到第一寿命阈值时生成，第一寿命阈值为临近刀具理想寿命，第一寿命阈值可以为用户设置，根据具体需求进行调整。本实施例可以同时接收多个备刀请求，备刀请求携带有机台位置信息和各机台相关的刀具信息，第一刀具信息包括型号和规格。本实施例通过备刀请求获取机台位置和对应的第一刀具信息，可以确定需要备刀的目标机台以及目标机台所使用的刀具的型号和规格。
52.步骤s102：响应于备刀请求，获取智能刀柜的第二刀具信息，将第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从智能刀柜中确定目标刀具，控制智能机器人抓取目标刀具并放置于刀具暂存点，记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理。
53.在步骤s102中，智能刀柜用于存放未使用过的新刀，作为刀具中转站，便于智能机器人取刀，智能刀柜可以存放多种型号和规格的刀具，可以实时监控刀具信息，例如型号、规格以及刀具位置。本实施例的智能机器人可以设置有多个刀具暂存点，便于一次性获取多个新刀并存放到不同的刀具暂存点，智能机器人每存放一把新刀到刀具存放点时，记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理，以提高备刀效率以及换刀效率。本实施例的智能机器人可以为agv(automated guided vehicle，自动导引运输车)。
54.本实施例在控制智能机器人抓取目标刀具之前，需将目标机台的第一刀具信息与智能刀柜的第二刀具信息进行匹配，确定智能刀柜是否存在与目标机台的第一刀具相匹配的第二刀具，匹配对象包括刀具的型号和规格，若匹配成功，则获取目标刀具的位置信息，控制智能机器人运动到对应的位置上进行取刀。
55.在一种可实现的实施例中，控制智能机器人抓取目标刀具并放置于刀具暂存点的过程，还包括：控制智能机器人运动到达目标刀具的位置，抓取目标刀具并扫描目标刀具的二维码，获取二维码信息；回传二维码信息以进行信息匹配并接收信息匹配结果；若信息匹配结果为匹配成功，则将目标刀具放置于刀具暂存点。
56.进一步地，智能机器人取刀过程如下：控制智能机器人运动到达目标刀具的位置；控制目标刀具的柜门自动打开；控制智能机器人抓取目标刀具并扫描目标刀具的二维码，获取二维码信息；回传二维码信息以进行信息匹配并接收信息匹配结果；若信息匹配结果为匹配成功，则将目标刀具放置于刀具暂存点；控制目标刀具的柜门自动关闭。
57.本实施例的智能机器人前往智能刀柜取出将要换刀的刀具并放置于刀具存放点，当目标机台需要换到时，前往对应机台进行换刀，能够提前一次性备好多个目标机台的新刀，节约换刀时间和停机时长，从而提高了换刀效率。
58.步骤s103：接收目标机台的换刀请求。
59.在步骤s103中，换刀请求在刀具寿命达到第二寿命阈值时生成，第二寿命阈值可以为刀具理想寿命，第二寿命阈值可以为用户设置，根据具体需求进行调整，刀具理想寿命经过刀具长期使用数据所得。换刀请求携带有目标机台的机台位置信息和机台相关的刀具信息，本实施例可以同时接收多个目标机台的换刀请求。
60.步骤s104：响应于换刀请求，控制智能机器人根据关联处理结果完成各目标机台
的换刀操作。
61.在步骤s104中，响应于换刀请求，生成换刀指令，通过换刀指令控制智能机器人根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作，即控制智能机器人前往目标机台所在位置，通过关联处理结果确定与该目标机台对应的第二刀具，将第二刀具(新刀)替换第一刀具(旧刀)，之后，通过下一个换刀指令，控制智能机器人前往下一个目标机台所在位置，通过关联处理结果确定与该目标机台对应的第二刀具，将第二刀具(新刀)替换第一刀具(旧刀)，直到完成所有目标机台的换刀操作。
62.在一种可实现实施例中，响应于换刀请求时，可以先确定换刀优先级别。进一步地，响应于换刀请求，获取智能机器人的当前位置，根据当前位置与各机台位置确定各目标机台的换刀顺序，控制智能机器人根据换刀顺序和关联处理结果完成各目标机台的换刀操作。
63.更进一步地，根据智能机器人的当前位置与各机台位置计算智能机器人与各目标机台的距离；对距离计算结果进行升序排列，获得换刀顺序；控制智能机器人根据换刀顺序和关联处理结果完成各目标机台的换刀操作。
64.本发明一实施例的自动换刀控制方法通过控制智能机器人前往智能刀柜取出将要换刀的刀具并放置于刀具存放点，当目标机台需要换到时，前往对应机台进行换刀，能够提前备刀，节约换刀时间和停机时长，从而提高了换刀效率；通过记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理，后续换刀时，根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作，以提高换刀效率和准确率，实现提前一次性备好多个目标机台的新刀以及连续性进行多个目标机台的精准换刀，相对于单次备刀和换刀，节约了智能机器人往返取刀和换刀的时间，解决了换刀错误以及换刀不及时的问题。
65.图2是本发明另一实施例的自动换刀控制方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图2所示的流程顺序为限。如图2所示，该方法包括步骤：
66.步骤s201：实时监测cnc机台，并获取机台状态和刀具状态。
67.在步骤s201中，机台状态包括机台位置以及机台工作状态，刀具状态包括加工次数和第一刀具信息。
68.步骤s202：根据刀具状态确定刀具寿命。
69.在步骤s202中，根据刀具状态获取第一刀具的加工次数，根据加工次数确定刀具寿命。
70.步骤s203：根据刀具寿命、机台状态以及刀具状态生成备刀请求和换刀请求。
71.在步骤s203中，将刀具寿命与第一寿命阈值进行比较，判断刀具寿命是否小于或等于第一寿命阈值；若刀具寿命小于或等于第一寿命阈值，则根据第一刀具信息以及机台位置生成备刀请求。
72.将刀具寿命与第二寿命阈值进行比较，判断刀具寿命是否大于或等于第二寿命阈值；判断机台工作状态是否处于停止工作状态；若刀具寿命大于或等于第二寿命阈值，且机台工作状态处于停止工作状态，则根据第一刀具信息以及机台位置生成换刀请求。
73.本实施例的第二寿命阈值大于第一寿命阈值，第一寿命阈值为临近刀具理想寿命，第一寿命阈值可以为用户设置，根据具体需求进行调整；第二寿命阈值可以为刀具理想
寿命，第二寿命阈值可以为用户设置，根据具体需求进行调整，刀具理想寿命经过刀具长期使用数据所得。
74.步骤s204：接收备刀请求，根据备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据机台位置确定目标机台。
75.在本实施例中，图2中的步骤s204和图1中的步骤s101类似，为简约起见，在此不再赘述。
76.步骤s205：响应于备刀请求，获取智能刀柜的第二刀具信息，将第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从智能刀柜中确定目标刀具，控制智能机器人抓取目标刀具并放置于刀具暂存点，记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理。
77.在本实施例中，图2中的步骤s205和图1中的步骤s102类似，为简约起见，在此不再赘述。
78.步骤s206：接收目标机台的换刀请求。
79.在本实施例中，图2中的步骤s206和图1中的步骤s103类似，为简约起见，在此不再赘述。
80.步骤s207：响应于换刀请求，控制智能机器人根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作。
81.在本实施例中，图2中的步骤s207和图1中的步骤s104类似，为简约起见，在此不再赘述。
82.本发明实施例的自动换刀控制方法在上述实施例的基础上，通过刀具寿命自动确定备刀时间和换刀时间，实现智能化和自动化备刀、换刀，能够解决换刀不及时的问题。
83.图3是本发明实施例的自动换刀控制装置的结构示意图。如图3所示，该自动换刀控制装置30包括第一接收模块31、备刀模块32、第二接收模块33以及换刀模块34。
84.第一接收模块31用于接收备刀请求，根据备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据机台位置确定目标机台；
85.备刀模块32用于响应于备刀请求，获取智能刀柜的第二刀具信息，将第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从智能刀柜中确定目标刀具，控制智能机器人抓述目标刀具并放置于刀具暂存点，记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理；
86.第二接收模块33用于接收目标机台的换刀请求；
87.换刀模块34用于响应于换刀请求，控制智能机器人根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作。
88.图4是本发明实施例的自动换刀系统的结构示意图。如图4所示，该自动换刀系统40包括自动换刀控制装置30、第一监控装置41、第二监控装置42、智能机器人43、智能刀柜44以及cnc机台45；第一监控装置41连接cnc机台45和自动换刀控制装置30，第二监控装置42连接智能刀柜44和自动换刀控制装置30，智能机器人43连接自动换刀控制装置30。
89.第一监控装置41用于实时监测cnc机台，并获取机台状态和刀具状态，根据刀具状态确定刀具寿命，根据刀具寿命、机台状态以及刀具状态生成备刀请求和换刀请求，将备刀请求和换刀请求发生给自动换刀控制装置30。
90.第二监控装置42用于实时监控智能刀柜44中的刀具状态，并将第二刀具信息发生给自动换刀控制装置30。
91.自动换刀控制装置30接收备刀请求，根据备刀请求获取各机台位置和对应的第一刀具信息，根据机台位置确定目标机台；响应于备刀请求，获取智能刀柜44的第二刀具信息，将第一刀具信息与第二刀具信息进行匹配，根据匹配结果从智能刀柜44中确定目标刀具，控制智能机器人43抓取目标刀具并放置于刀具暂存点，记录刀具存放点的位置信息并将位置信息与对应的目标机台进行关联处理；接收目标机台的换刀请求；响应于换刀请求，控制智能机器人43根据关联处理结果完成各目标机台的换刀操作。
92.智能机器人43接收自动换刀控制装置30发送的备刀控制指令前往智能刀柜44取第二刀具进行备刀，然后，接收自动换刀控制装置30发送的换刀控制指令前往cnc机台45进行换刀。
93.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
94.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。