面向泛在制造的数控机床生产监控系统构建研究

论文摘要

随着网络技术、通信技术、计算技术、智能感知技术和传感器网络的快速发展,新一代的网络环境——“泛在网络”已得到了世界各国的广泛研究。人们致力于打造一个无所不在的网络环境,并由此将泛在网络的应用延伸向各个领域。制造业是一个国家国民经济的物质基础和产业主体。面向制造的泛在网络也必将是泛在技术发展的一个重要方向。泛在网络在制造业的应用就是泛在制造网络,泛在制造网络必将会给制造业带来深刻的影响,产生全新的制造模式。数控机床作为制造业的底层加工设备,担负着大量的生产制造任务。随着数控机床向着更加智能、自动、高效等方向发展,数控机床的每一次监测、维修、保养也将变得更加复杂。泛在制造网络的出现给像数控机床这样的大型复杂加工设备的生产状态监测提供了一个全新的方法。利用泛在制造网络将会更加全面、及时、有效的了解数控机床的生产加工状态。泛在制造网络的有效利用,将会大大缩短机床维修时间,延长机床使用寿命,有效安排加工生产任务等。本文的主要研究工作有：(1)在查阅国内外大量文献资料的基础上,阐述了泛在网络与泛在制造网络的内容和内涵,并全面综述了泛在制造网络在国内外的研究现状与发展趋势,阐明了面向泛在研究的重要性意义。(2)构建车间环境下的泛在制造网络环境。利用现有的可用网络技术,构建面向制造的泛在制造网络。在车间环境下搭建无线信息传输网络,利用该无线网络解决数控机床在制造车间中一直面临的信息盲区问题。(3)搭建泛在制造网络平台下数控机床生产状态的监测系统。通过在数控机床上布置传感器,采集机床实时状态信息,并利用泛在制造网络进行无线传输。在车间环境下,进行实际的机床状态的无线监测试验,验证开发的监测系统的可靠性和实用性。(4)基于泛在制造网络的核心思想,利用LabVIEW图形化编程软件,开发机床实时状态监测系统软件。利用LabVIEW进行机床状态信息的采集、存储、显示、分析的软件平台开发。(5)数控机床的远程状态监测的研究。基于DataSocket技术和Web发布工具,进行机床状态信息的远程发布和异地监测研究。面向泛在制造构建的数控机床生产监控系统,是基于泛在网络的“4A”核心思想和泛在制造的内在要求来构建的。旨在融合当前可用网络通信技术,构建一个面向制造的泛在网络环境,通过该网络平台来随时随地获取数控机床状态信息,以实现数控机床的泛在监测和诊断。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展方向
• 1.3 本课题的提出
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 面向制造的泛在网络环境构建
• 2.1 泛在网络
• 2.1.1 泛在网络的基本概念
• 2.1.2 泛在网络与普适计算
• 2.1.3 泛在网络的关键技术
• 2.2 泛在制造网络
• 2.2.1 面向制造过程的综合性泛在信息处理的基础理论
• 2.2.2 面向制造过程的泛在信息处理关键技术体系
• 2.3 基于泛在制造网络的无线通信技术应用
• 2.3.1 现有无线通信技术概述
• 2.3.2 车间通信环境及通信内容分析
• 2.3.3 车间底层加工单元实时状态监控模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 数控机床生产监控系统的总体架构
• 3.1 数控机床监控系统信息交互层次结构
• 3.2 数控机床生产监控系统理论模型
• 3.3 基于LabVIEW的数控机床生产监控系统交互界面
• 3.3.1 LabVIEW简介
• 3.3.2 图形化编程的特点
• 3.3.3 数控机床生产监控系统人机交互界面开发
• 3.4 本章小结
• 第4章 面向泛在制造的数控机床状态信息采集系统开发
• 4.1 数据采集过程
• 4.2 数据采集系统的构成
• 4.2.1 缓冲
• 4.2.2 触发
• 4.3 输入信号类型
• 4.3.1 数字信号
• 4.3.2 模拟信号
• 4.4 基于LabVIEW的数据采集系统
• 4.4.1 数据信息的图形显示
• 4.4.2 数据信息的存储
• 4.4.3 基于数据采集助手的数据采集与存储
• 4.5 基于DAQmx采集函数的数据采集
• 4.5.1 生产消费者模型
• 4.5.2 DAQMX数据采集函数
• 4.5.3 数控机床状态信息采集程序编程
• 4.6 本章小结
• 第5章 机床加工过程状态信息的无线采集试验
• 5.1 试验对象及加工参数确定
• 5.2 试验设备的选择
• 5.2.1 无线数据采集设备的选择
• 5.2.2 TH5650型立式铣镗加工中心
• 5.2.3 传感器的选择
• 5.3 实验方案设计
• 5.3.1 无线传输网络平台的搭建
• 5.3.2 监测信息的无线传输方案设计
• 5.3.3 数据信息的实时显示与存储方案设计
• 5.4 实验结果分析
• 5.4.1 无线通信能力测试结果
• 5.4.2 数据信息的实时显示测试结果
• 5.5 试验结论
• 5.6 本章小结
• 第6章 基于DataSocket技术的数控机床远程监控研究
• 6.1 DataSocket简介
• 6.2 DataSocket技术特性
• 6.3 DataSocket的组成和技术规范
• 6.3.1 DataSocket Server
• 6.3.2 DataSocket Server Manager
• 6.3.3 DataSocket函数库
• 6.4 DataSocket工作原理
• 6.5 数控机床远程监控系统总体结构设计
• 6.6 数控机床远程监测系统服务器端和客户端的Ⅵ开发
• 6.6.1 函服务器端的Ⅵ编程
• 6.6.2 客户端的Ⅵ编程
• 6.7 数控机床监测系统的Web网页发布
• 6.7.1 Web服务器的设置
• 6.7.2 数控机床监控系统Ⅵ的网页发布
• 6.8 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文