數控加工中心刀（dāo）具識別係（xì）統原理及應用

1、引言

現代自動控製領域沒有自動（dòng）化的識別是無法想象（xiàng）的。自動化識別（bié）技術有很多方（fāng）法：條形碼、機械編碼、微波技術、或者感應識別技術。要從以上的方法中作出一個正確的選擇並不容易，但是（shì）實踐證明感應式識別技術是一個行之有效的方法，特（tè）別是應用於生產和裝配領域。感應式原理能夠保證（zhèng）在惡劣的周圍環境下有效工作，非接觸式的工作方式（shì）確保了係統的高可靠性和穩定（dìng）性，感應式識別技術是在惡劣的工業現場應用的正確選擇。

2、識別硬件係統

識別硬件係（xì）統由編碼塊（kuài）、讀寫頭、處（chù）理器組成（chéng）。編碼塊：接收（shōu）能量信號作為（wéi）其電源，並將其數據以（yǐ）脈衝調製信號傳（chuán）輸（shū）給讀 / 寫頭。讀（dú）寫頭：同（tóng）編碼塊進行數（shù）據傳輸，發送70k Hz 的（de）能量（liàng）信號並接收從編碼塊傳回的數據信號。能量信（xìn）號上（shàng）帶有載波，能夠同時將數據寫入編（biān）碼塊的存儲器。處理器：控製編碼（mǎ）塊和讀 / 寫頭之間（jiān）的雙向數據傳輸，並作為緩衝存儲器。處理器好比上位機和編碼（mǎ）塊（kuài）之間的橋梁。

3、識別係統工作原理

讀（dú）寫頭通過電磁感應非接觸（chù）式讀 / 寫編碼塊信息，並將讀取刀具信息傳輸到處理器進行緩存，處（chù）理（lǐ）器通過現場 Profibus 總線與機床 PC/PLC 進行通訊，將數據輸送存儲在PLC 中（zhōng）。

  3.1　數據的（de）讀取和寫入

要執行讀取（qǔ）或寫入（rù）作業，編（biān）碼塊必須位於讀寫頭的活動區域。讀寫作業具有（yǒu）以下序列：

 a.PLC 將以下內（nèi）容發送至輸出緩衝區：- 指令指示符至子地（dì）址 01Hex，- 讀 取 或 寫 入 的（de） 起 始 地 址 至 子 地 址02Hex/03Hex，- 讀 取 或 寫 入 的 字（zì） 節 數 至 子 地 址04Hex/05Hex，- 字節頭中的 CT 位，根據編（biān）碼塊類型（緩衝區（qū）大小），- 並將字節頭中的 AV 位設定為高位。b. 處理器：- 接收請（qǐng）求（輸入緩衝（chōng）區字節頭中的 AA位設定為高位），- 開始傳送數據；讀取＝從（cóng）編碼塊到輸入緩（huǎn）衝區，寫入＝從輸出緩衝區到編碼（mǎ）塊。更多的數據以數據塊的形式發送 （帶第 2 字節（jiē）頭的緩（huǎn）衝區大小＝緩衝器大小 -2），（不帶第 2 字節頭的緩衝區大小＝緩衝（chōng）器大小 -1）。2 個字節頭中的轉換字節（jiē）用來作為（wéi） PLC和處理器之間的一種數據交換。c. 處理器已正確地處（chù）理指令（輸入（rù）緩衝（chōng）區（qū）字節頭裏的（de） AE 位）。如（rú）果在執（zhí）行指令過程中發生故障，則故障代碼將寫入輸入緩衝區的子（zǐ）地（dì）址（zhǐ） 01Hex 並（bìng）且輸入緩衝區字節頭的（de）AF 位將會重設。

 3.2　編碼塊與讀 / 寫頭之間的關係

編碼塊與讀 / 寫頭之間通過（guò）電磁感應非接觸式（shì）進行數據交換，編碼塊所需電源也由與（yǔ）讀 / 寫頭之間的電磁耦合提供，所以讀 /寫頭與編碼塊之間正確可靠（kào）傳輸數據的關鍵在於特定的空間距離內，讀（dú） / 寫頭與編碼塊之間應保證充分（fèn）的數據讀寫時間。對於靜態（設置參數：第 2 字節第 5 位 =0）讀寫過程而言（yán），編碼塊在讀寫頭前完全（quán）禁（jìn）止，這（zhè）就允許它們兩者之間能有一個較（jiào）大的空間距離。對於動態（設（shè）置參數：第 2 字節第 5 位 =1）過程而言，編碼塊要在很短的時間內被讀（dú）或（huò）寫，必須有一個（gè）較短的空間距離以保證有足夠（gòu）大的讀 / 寫（xiě）通道。每個讀寫頭有與（yǔ）之配套的編碼塊（它們之間的配（pèi）對取決（jué）於物（wù）理尺寸的大小和天（tiān）線區域（yù）的結構），讀 / 寫頭與編碼塊之間的距離和允許的水平偏移量。

4、現場的應用

4.1　刀具識別

 將編（biān）碼塊通過膠水鑲嵌粘到刀（dāo）柄上，編碼塊寫好刀具信息，主要包括：刀號、識（shí）別號、刀具實（shí）際（jì）長度、刀（dāo）具實際半徑、長度公差（chà）、最大（dà）允許的使用壽（shòu）命（mìng）、實際刀具壽命 \ 實際使（shǐ）用頻率、刀具狀態、刀具切割半徑（jìng）、刀具（jù）測量狀態、刀具重量、測量單位、刀具磨損長度、刀（dāo）具半徑磨（mó）損量、大刀具標識、刀具長度補償值（zhí）等（děng）。讀寫頭安裝在刀庫的入口處，刀具裝刀入庫（kù）前會將刀具（jù）信息讀入 CNC 係統（tǒng），刀具（jù）從刀庫取出時會把數（shù）據寫（xiě）入刀庫中，從而完成刀具信息的讀與寫過程，從加工準備到加工過程（chéng），整個生產過程中進行不間斷（duàn）的數據信息流。

4.2　經驗（yàn）總結

機床在裝 / 卸載刀（dāo）具過程經常發（fā）生刀具信息讀取（qǔ）失敗故障（zhàng），最主要有兩個原因：（1）距離調得太近導致幹涉（shè）磨損讀寫頭。（2）距離調得太遠無法讀取（qǔ）。根據現場故（gù）障總結經（jīng）驗得出最（zuì）終標準（zhǔn）距離為 1mm ≤ M ≤ 1.5mm數據傳輸最佳。

5、結語

通過本文了解刀具識別係統的硬件組成、元件的作用及整個係統的工作原理（lǐ），認識（shí）了編碼塊無需電源和數（shù）據備份，讀寫頭無需（xū）精確安裝定位，在快速運（yùn）動中就可以對編碼塊進行讀寫。在調整讀寫頭與編碼塊的距離過程中有了（le）參考值，不至於調整距離出現問題導致故障發生，也可以縮短該係統故障的處理（lǐ）時間。