復合材料自動鋪帶機監控程序開發

聶海平 胡業勤 黃當明

(成都飛機工業(集團)有限責任公司，四川 成都610092)

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

自動鋪帶技術具有表面平整、位置準確、精度高、速度快、質量穩定性高等優點，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，自動鋪帶技術無論在生產效率還是產品質量上都優于前者。

本文針對成飛公司使用的M.torres公司自動鋪帶機通過C#開發語言開發相應的監控軟件，通過采集CNC系統的各種信息，如機床狀態、加工信息、材料信息、報警信息等，實現自動鋪帶遠程監控，以滿足車間生產MES的需要。自動鋪帶機監控包含FANUC數控系統數據采集、鋪帶機加工任務信息采集、數控系統數據展示、加工任務信息展示以及當前鋪帶任務實時圖形預覽5個要素，本文將詳細介紹。

1 軟件架構

如圖1所示，數控系統數據采集模塊通過特定的軟件或接口連接數控系統，采集數控系統的各軸機床坐標、各軸當前工作坐標、加工速度、機床狀態、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據實時存入遠程數據庫服務器中;車間MES可以通過接口或者數據視圖訪問加工任務信息;車間DNC系統通過調用數據庫實現系統數據展示、加工任務信息展示以及鋪帶實時圖形展示。

2 數控系統數據采集

筆者公司的自動鋪帶機采用FANUC數控系統，FANUC系統提供FOCAS開發包，用戶可以使用VB、VC等高級程序開發語言調用其接口(庫函數)，讀取和修改FANUC系統內部的NC、PMC以及加工參數等參數信息。

本文利用到的FOCAS庫函數包括以下幾個:

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

cnc_rdexecprog 讀取當前正在執行的程序

cnc_rdalmmsg2 讀取實時報警信息

cnc_freelibhndl 關閉接口

通過調用FOCAS庫函數，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、鋪帶系統實時狀態和工件加工進度等，并將其實時記錄到遠程數據庫中，供展示程序調用。

3 鋪帶機加工任務信息采集

鋪帶機加工任務信息采集主要通過連接自動鋪帶機工件加工信息數據庫實現。自動鋪帶機主控軟件會將用戶設定的圖號、任務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據庫中，本文通過連接、調用其數據庫獲取加工工件的相關信息，并在機床狀態改變時根據其存儲的程序路徑獲取具體的NC代碼文件及鋪帶圖形數據文件，比對其MD5值，如發生變化，則將加工信息和相關文件存入遠程數據庫中，供展示程序調用。車間MES可以通過查詢數據庫獲取當前實時的加工信息及歷史任務信息。

4 數控系統數據展示

數控系統數據展示如圖2所示，主要展示機床狀態、報警信息、實時坐標值以及壓實裝置壓力、切割系統狀態等鋪帶系統狀態。該展示通過快速刷新實現和操作面板類似的監視畫面。

5 加工任務信息展示

加工任務信息展示如圖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 當前鋪帶任務實時圖形預覽

當前鋪帶任務實時圖形預覽如圖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。鋪帶圖形預覽包括鋪層的結構樹和實時圖像，當用戶初次進入系統頁面或者點擊結構樹后的一定時間后，圖片顯示當前加工的鋪帶圖形，當用戶在結構樹上進行選擇后，圖片顯示用戶選擇的鋪層的鋪帶圖形。

7 結語

本文介紹了復合材料自動鋪帶機監控程序開發的過程及要素，通過將復材自動鋪帶機接入計算機網絡、開展DNC應用，打通了企業信息系統與制造設備之間的聯系通道，實現了設備數據自動采集與生產過程實時展示。通過和ERP系統、MES系統的集成使用，將企業的生產管理和技術管理統一在一個數字平臺上，將復材自動鋪疊的數字化應用水平提升到了一個新的高度。

［1］FOCAS技術手冊，FANUC Open CNC API Specifications version 1 or 2.

［2］陳賢清，黃河，古文偉，等.數控機群數據信息采集系統的研究與設計［J］.機床與液壓，2011，39(10):99-101，106.