聶海平 胡業(yè)勤 黃當明

(成都飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司，四川 成都610092)

自動鋪帶技術(shù)是歐美國家廣泛發(fā)展和應(yīng)用的自動化成型技術(shù)之一，是一種集預(yù)浸料剪裁、定位、鋪疊、壓實、加溫等功能于一體的集成化數(shù)控成型技術(shù)。它涉及自動鋪放裝備技術(shù)、預(yù)浸料切割技術(shù)、鋪放CAD/CAM技術(shù)、自動鋪放工藝技術(shù)、鋪放質(zhì)量監(jiān)控、模具技術(shù)和成本分析等多個研究方向。

自動鋪帶技術(shù)具有表面平整、位置準確、精度高、速度快、質(zhì)量穩(wěn)定性高等優(yōu)點，特別適合用于手工鋪疊困難的大中型尺寸、變截面厚蒙皮的制造。相對手工鋪疊，自動鋪帶技術(shù)無論在生產(chǎn)效率還是產(chǎn)品質(zhì)量上都優(yōu)于前者。

本文針對成飛公司使用的M.torres公司自動鋪帶機通過C#開發(fā)語言開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控軟件，通過采集CNC系統(tǒng)的各種信息，如機床狀態(tài)、加工信息、材料信息、報警信息等，實現(xiàn)自動鋪帶遠程監(jiān)控，以滿足車間生產(chǎn)MES的需要。自動鋪帶機監(jiān)控包含F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、鋪帶機加工任務(wù)信息采集、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示、加工任務(wù)信息展示以及當前鋪帶任務(wù)實時圖形預(yù)覽5個要素，本文將詳細介紹。

1 軟件架構(gòu)

如圖1所示，數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊通過特定的軟件或接口連接數(shù)控系統(tǒng)，采集數(shù)控系統(tǒng)的各軸機床坐標、各軸當前工作坐標、加工速度、機床狀態(tài)、故障情況等;加工信息采集模塊采集工件加工信息和材料信息;上述兩個模塊將采集的數(shù)據(jù)實時存入遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中;車間MES可以通過接口或者數(shù)據(jù)視圖訪問加工任務(wù)信息;車間DNC系統(tǒng)通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示、加工任務(wù)信息展示以及鋪帶實時圖形展示。

2 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

筆者公司的自動鋪帶機采用FANUC數(shù)控系統(tǒng)，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)提供FOCAS開發(fā)包，用戶可以使用VB、VC等高級程序開發(fā)語言調(diào)用其接口(庫函數(shù))，讀取和修改FANUC系統(tǒng)內(nèi)部的NC、PMC以及加工參數(shù)等參數(shù)信息。

本文利用到的FOCAS庫函數(shù)包括以下幾個:

cnc_allclibhndl 初始化接口

cnc_rdmacro 讀取宏變量

pmc_rdpmcrng 讀取PMC信息

cnc_exeprgname 讀取當前執(zhí)行的程序名稱

cnc_machine 讀取機床坐標值

cnc_absolute2 讀取絕對坐標值

cnc_distance 讀取剩余坐標值

cnc_rdspeed 讀取實時進給速度

cnc_statinfo 讀取機床實時狀態(tài)

cnc_rdexecprog 讀取當前正在執(zhí)行的程序

cnc_rdalmmsg2 讀取實時報警信息

cnc_freelibhndl 關(guān)閉接口

通過調(diào)用FOCAS庫函數(shù)，本文采集了自動鋪帶機的實時故障信息、實時坐標值、實時速度、鋪帶系統(tǒng)實時狀態(tài)和工件加工進度等，并將其實時記錄到遠程數(shù)據(jù)庫中，供展示程序調(diào)用。

3 鋪帶機加工任務(wù)信息采集

鋪帶機加工任務(wù)信息采集主要通過連接自動鋪帶機工件加工信息數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。自動鋪帶機主控軟件會將用戶設(shè)定的圖號、任務(wù)編號等工件加工信息和材料牌號、材料廠家、材料寬度等材料信息存入其數(shù)據(jù)庫中，本文通過連接、調(diào)用其數(shù)據(jù)庫獲取加工工件的相關(guān)信息，并在機床狀態(tài)改變時根據(jù)其存儲的程序路徑獲取具體的NC代碼文件及鋪帶圖形數(shù)據(jù)文件，比對其MD5值，如發(fā)生變化，則將加工信息和相關(guān)文件存入遠程數(shù)據(jù)庫中，供展示程序調(diào)用。車間MES可以通過查詢數(shù)據(jù)庫獲取當前實時的加工信息及歷史任務(wù)信息。

4 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示

數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示如圖2所示，主要展示機床狀態(tài)、報警信息、實時坐標值以及壓實裝置壓力、切割系統(tǒng)狀態(tài)等鋪帶系統(tǒng)狀態(tài)。該展示通過快速刷新實現(xiàn)和操作面板類似的監(jiān)視畫面。

5 加工任務(wù)信息展示

加工任務(wù)信息展示如圖3所示，主要展示材料信息、加工工件的基本信息、當前加工進度。其中加工進度包括當前的Sequence、Ply、Tape以及加工進度百分比。百分比由當前程序的行號與最大行號相除得到。

6 當前鋪帶任務(wù)實時圖形預(yù)覽

當前鋪帶任務(wù)實時圖形預(yù)覽如圖4所示。

通過解析鋪帶圖形文件，獲取其中的坐標值，使用Graphics組件編程繪圖，本項目主要是繪制直線和文字，直線使用DrawLine方法，而文字使用DrawString繪制。鋪帶圖形預(yù)覽包括鋪層的結(jié)構(gòu)樹和實時圖像，當用戶初次進入系統(tǒng)頁面或者點擊結(jié)構(gòu)樹后的一定時間后，圖片顯示當前加工的鋪帶圖形，當用戶在結(jié)構(gòu)樹上進行選擇后，圖片顯示用戶選擇的鋪層的鋪帶圖形。

7 結(jié)語

本文介紹了復(fù)合材料自動鋪帶機監(jiān)控程序開發(fā)的過程及要素，通過將復(fù)材自動鋪帶機接入計算機網(wǎng)絡(luò)、開展DNC應(yīng)用，打通了企業(yè)信息系統(tǒng)與制造設(shè)備之間的聯(lián)系通道，實現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)自動采集與生產(chǎn)過程實時展示。通過和ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)的集成使用，將企業(yè)的生產(chǎn)管理和技術(shù)管理統(tǒng)一在一個數(shù)字平臺上，將復(fù)材自動鋪疊的數(shù)字化應(yīng)用水平提升到了一個新的高度。

［1］FOCAS技術(shù)手冊，F(xiàn)ANUC Open CNC API Specifications version 1 or 2.

［2］陳賢清，黃河，古文偉，等.數(shù)控機群數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.機床與液壓，2011，39(10):99-101，106.