一种基于伺服电机的平置刀库控制方法及系统与流程

本发明涉及刀库控制，尤其涉及基于伺服电机的平置刀库控制方法及系统。

背景技术：

1、在现代制造业和机械加工中，平置刀库系统在自动化机床中发挥着重要作用，特别是在高速、高精度的数控机床上，刀库系统允许机床在加工过程中自动更换刀具，从而提高生产效率并减少人工干预，这些系统通常由伺服电机驱动，以实现精确的刀具定位和快速刀具更换。

2、然而，随着制造要求的多样化和复杂性增加，传统的刀库控制系统在响应速度和灵活性方面面临越来越多的挑战，尽管现有的刀库系统能够提供基本的自动刀具更换功能，但在实际操作中常常因为控制系统的响应延迟和执行调度的不足而无法达到最佳性能，此外，网络传输延迟和伺服电机本身的性能限制也可能进一步加剧这些问题，影响整个系统的稳定性和可靠性。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了基于伺服电机的平置刀库控制方法及系统，可有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于伺服电机的平置刀库控制方法，所述方法包括：

4、获取多个平置刀库对应的用刀任务信息，根据所述用刀任务信息对多个伺服电机设置初始执行调度，其中，所述多个平置刀库和多个伺服电机一一对应，且对应下的所述伺服电机对平置刀库进行运行控制；

5、构建电机智控模型，所述电机智控模型接收所述用刀任务信息，并对所述伺服电机发送刀具控制命令；

6、采集各个所述伺服电机驱动对应所述平置刀库的控制响应延迟，所述控制响应延迟包括网络传输负载和伺服电机负载；

7、将所述控制响应延迟输入所述电机智控模型，对所述初始执行调度进行调整，获取电机执行调度结果；

8、所述多个伺服电机根据所述电机执行调度结果驱动控制对应的所述平置刀库。

9、进一步地，将所述控制响应延迟输入所述电机智控模型，对所述初始执行调度进行调整，获取电机执行调度结果，包括：

10、建立执行调度队列，用于管理对所述伺服电机的发送控制指令，并将所述初始执行调度入队，组成初始指令序；

11、按照所述控制响应延迟对所述初始指令序进行调整，其中控制响应相对高延迟在前，控制响应相对低延迟在后，组成延迟指令序；

12、根据所述延迟指令序获取所述电机执行调度结果，并对所述多个伺服电机发送控制指令。

13、进一步地，按照所述控制响应延迟对所述初始指令进行调整，其中控制响应相对高延迟在前，控制响应相对低延迟在后，组成延迟指令序，包括：

14、以所述初始指令序为基础，依次比较相邻的两项所述控制指令，并执行真假交换操作，将控制响应相对高延迟的所述控制指令设置在靠近序列前，将控制响应相对低延迟的所述控制指令设置在靠近序列后；

15、判断相邻两项所述控制指令间的控制响应延迟相对高低，若前一项大于后一项，执行假交换操作，所述假交换操作为保持两项所述控制指令的原有顺序，若后一项大于前一项，执行真交换操作，所述真交换操作为将两项所述控制指令的原有位置进行互换；

16、重复进行相邻比较和所述真假交换操作，直至一次遍历中均为所述假交换操作，确定当前序列为延迟指令序。

17、进一步地，建立辅助调度队列，与所述执行调度队列共同对所述多个伺服电机发送控制指令，包括：

18、根据所述控制响应延迟计算所述执行调度队列内的平均响应延迟，并将所述平均响应延迟设置为延迟界点；

19、根据所述延迟界点将所述延迟指令序划分为高延迟指令序和低延迟指令序；

20、将所述高延迟指令序入所述执行调度队列，且控制响应相对高延迟在前，控制响应相对低延迟在后，将所述低延迟指令序入所述辅助调度队列，且控制响应相对低延迟在前，控制响应相对高延迟在后；

21、所述执行调度队列和辅助调度队列分别按照所述高延迟指令序和低延迟指令序将控制指令同步发送，且每次所述同步发送至多为两个所述控制指令。

22、进一步地，采集各个所述伺服电机驱动对应所述平置刀库的控制响应延迟，包括：

23、采用时间戳标记在发送刀具控制命令的时间节点以及所述伺服电机响应所述刀具控制命令完成执行的时间节点，并计算从发送所述刀具控制命令到执行完成之间的时间差，作为实际控制响应时间；

24、对所述实际控制响应时间内的所述网络传输负载和伺服电机负载进行监测，其中，所述网络传输负载的监测包括实时监控数据包的发送和接收时间，所述伺服电机负载的监测包括实时监控所述伺服电机在执行过程中的负载变化和功耗。

25、进一步地，对所述实际控制响应时间内的所述伺服电机负载进行监测，包括：

26、获取所述平置刀库对应的用刀任务信息，根据所述用刀任务信息分析对应的换刀作业复杂度；

27、获取所述伺服电机的设备参数信息和平置刀库的刀具参数信息；

28、根据所述换刀复杂度、设备参数信息和刀具参数信息对所述伺服电机进行监测获得机械控制负载，所述机械控制负载包括扭矩控制负载、惯性控制负载和摩擦控制负载。

29、进一步地，对所述电机执行调度结果进行调度策略优化，包括：

30、采集历史加工任务信息，并对所述历史加工任务信息进行预处理；

31、将预处理后的所述历史加工任务信息按照所述伺服电机的性能进行分类，并建立刀库调度数据库，用于储存管理所述历史加工任务信息；

32、按照分类结果对所述刀库调度数据库进行深度学习，获取所述电机执行调度结果与换刀作业效率的映射关系，并对所述电机执行调度结果进行调度策略优化。

33、进一步地，对深度学习结果进行验证和训练，包括：

34、计算每个所述分类结果下的每个加工任务的换刀作业复杂度，所述换刀作业复杂度为任务过程中的换刀次数以及对应每次换刀的作业时间；

35、在每种所述分类结果下筛选相同所述换刀作业复杂度的所述历史加工任务信息，并将筛选后的历史加工任务信息构建为若干训练集和验证集，对深度学习结果进行验证和训练。

36、一种基于伺服电机的平置刀库控制系统，所述系统包括：

37、刀库调度系统模块，获取多个平置刀库对应的用刀任务信息，根据所述用刀任务信息对多个伺服电机设置初始执行调度，其中，所述多个平置刀库和多个伺服电机一一对应，且对应下的所述伺服电机对平置刀库进行运行控制；

38、构建电机智控模块，构建电机智控模型，所述电机智控模型接收所述用刀任务信息，并对所述伺服电机发送刀具控制命令；

39、采集延迟数据模块，采集各个所述伺服电机驱动对应所述平置刀库的控制响应延迟，所述控制响应延迟包括网络传输负载和伺服电机负载；

40、优化电机调度模块，将所述控制响应延迟输入所述电机智控模型，对所述初始执行调度进行调整，获取电机执行调度结果；

41、电机调度控制刀库模块，所述多个伺服电机根据所述电机执行调度结果驱动控制对应的所述平置刀库。

42、进一步地，所述优化电机调度模块包括：

43、初始化调度队列单元，建立执行调度队列，用于管理对所述伺服电机的发送控制指令，并将所述初始执行调度入队，组成初始指令序；

44、优化延迟指令序单元，按照所述控制响应延迟对所述初始指令序进行调整，其中控制响应相对高延迟在前，控制响应相对低延迟在后，组成延迟指令序；

45、执行调度发送指令单元，根据所述延迟指令序获取所述电机执行调度结果，并对所述多个伺服电机发送控制指令。

46、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

47、有效解决了传统的刀库控制系统在响应速度和灵活性方面的问题，通过智能化的电机控制模型优化伺服电机的执行调度，确保刀具操作的精确和高效，系统通过采集控制响应延迟并实时调整初始执行计划，从而提高操作效率，减少资源浪费，并提升产品质量，此外，该系统通过减少人工干预和操作错误，降低维护成本并增强整体系统的可靠性和稳定性，使得生产过程更加流畅且经济效益显著。

48、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。

技术特征：

1.一种基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，将所述控制响应延迟输入所述电机智控模型，对所述初始执行调度进行调整，获取电机执行调度结果，包括：

3.根据权利要求2所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，按照所述控制响应延迟对所述初始指令进行调整，其中控制响应相对高延迟在前，控制响应相对低延迟在后，组成延迟指令序，包括：

4.根据权利要求2所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，建立辅助调度队列，与所述执行调度队列共同对所述多个伺服电机发送控制指令，包括：

5.根据权利要求1所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，采集各个所述伺服电机驱动对应所述平置刀库的控制响应延迟，包括：

6.根据权利要求5所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，对所述实际控制响应时间内的所述伺服电机负载进行监测，包括：

7.根据权利要求1所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，对所述电机执行调度结果进行调度策略优化，包括：

8.根据权利要求7所述的基于伺服电机的平置刀库控制方法，其特征在于，对深度学习结果进行验证和训练，包括：

9.一种基于伺服电机的平置刀库控制系统，其特征在于，所述系统包括：

10.根据权利要求9所述的基于伺服电机的平置刀库控制系统，其特征在于，所述优化电机调度模块包括：

技术总结
本发明涉及刀库控制技术领域，尤其涉及一种基于伺服电机的平置刀库控制方法及系统，方法包括：获取用刀任务信息，根据用刀任务信息对伺服电机设置初始执行调度，对应下的伺服电机对平置刀库进行运行控制；构建电机智控模型，电机智控模型接收用刀任务信息，对伺服电机发送控制命令；采集伺服电机驱动对应平置刀库的控制响应延迟；将控制响应延迟输入电机智控模型，对初始执行调度进行调整，获取电机执行调度结果；多个伺服电机根据电机执行调度结果驱动控制对应的平置刀库。通过本发明，有效解决了传统的刀库控制系统在响应速度和灵活性方面的问题，通过智能化的电机控制模型优化伺服电机的执行调度，确保刀具操作的精确和高效。

技术研发人员：蔡丽娟,朱建国,邢梦涛,李高鑫,侯超
受保护的技术使用者：冈田智能（江苏）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5