果：
[0039]本發明提出基于F0CAS的數控機床數據采集和管理系統及其方法，本發明可以記 錄數控機床工作過程的實時數據，同時用戶可以進行數控機床故障時間和故障內容、數控 機床加工工件信息、數控機床維護和保養記錄、以及數控加工程序的添加和修改，可以通過 實時數據計算出數控機床進給系統摩擦力，為數控機床的可靠性設計提供依據。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發明【具體實施方式】中基于F0CAS的數控機床數據采集和管理系統的結構 框圖；
[0041] 圖2為本發明【具體實施方式】中基于F0CAS的數控機床數據采集和管理方法的流程 圖；
[0042] 圖3為本發明【具體實施方式】中將主軸數據和進給軸數據進行分類存儲的方法的流 程圖；
[0043]圖4為本發明【具體實施方式】中提取數據機床進給系統的摩擦力的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本發明【具體實施方式】加以詳細的說明。
[0045]本實施方式中，針對FANUC數控機床系統，利用F0CAS函數獲取數控機床系統的采 集數據，系統硬件為系統硬件為PC104總線工業控制計算機，由主板、液晶屏、硬盤、機箱、電 源、薄膜鍵盤組成。
[0046] 其中，主板型號為SBC3577,液晶屏型號為AA065VE11,640X480,硬盤為1TB SSD， 機箱型號為HXL-2535，電源型號為APW100，薄膜鍵盤為小于64鍵防水鍵盤。
[0047]基于F0CAS的數控機床數據采集系統，如圖1所示，包括數據采集與管理單元、數據 分類單元和進給系統摩擦力提取單元。
[0048]數據采集與管理單元，用于通過網絡與數控系統進行通信，采集數控機床主軸轉 速、主軸負載、進給軸速度、進給軸位置和伺服電機力矩電流，并將其各數據進行時間定標， 獲取數控機床報警時間和報警內容，并對數據進行存儲;顯示與數控機床的連接狀態、數控 機床運行狀態和加工程序運行狀態;設定用戶權限，將用戶添加和修改的數控機床故障時 間和故障內容、數控機床加工工件信息、數控機床維護和保養記錄、以及數控加工程序進行 存儲。
[0049]數據分類單元，用于讀取采集的數控機床主軸轉速、主軸負載、進給軸速度、進給 軸位置和伺服電機力矩電流數據，將主軸數據和進給軸數據進行分類存儲，并將進給軸位 置和伺服電機力矩電流依據其時間定標值進行匹配，將數控機床加工工件信息和數控加工 程序與對應的主軸轉速或進給軸位置數據進行匹配并存儲。
[0050] 進給系統摩擦力提取單元，用于讀取數控機床進給軸位置與時間匹配數據和伺服 電機力矩電流與時間匹配數據，采用三次樣條函數插值法得到進給軸位置的密化采樣點值 和伺服電機力矩電流的密化采樣點值，根據工作臺運動方程得到數據機床進給系統的摩擦 力。
[0051] 數據采集與管理單元，包括主界面管理模塊、用戶管理模塊、報警管理模塊、故障 采集管理模塊、加工工件信息管理模塊、實時數據管理模塊、數控程序管理模塊、數控機床 維護和保養管理模塊和數據庫。
[0052] 主界面管理模塊，用于顯示各功能模塊，并提供給用戶，顯示與數控機床的連接狀 態、數控機床運行狀態和加工程序運行狀態。
[0053] 本實施方式中，通過網絡連接與數控系統建立連接，顯示與數控機床的連接狀態， 若與數控機床未建立連接，則彈出對話框，提示用戶檢查網絡，啟動Is定時器，通過檢測主 軸轉速運行，確定數控機床處于加工狀態，顯示數控機床運行狀態和加工程序運行狀態。
[0054] 用戶管理模塊，用于根據用戶性質設定權限，設定其對各功能模塊的操作權限。
[0055] 本實施方式中，設定用戶性質為系統管理級用戶、故障采集管理級用戶、加工工件 信息管理級用戶、實時數據管理級用戶、數控程序管理級用戶、數控機床維護和保養管理級 用戶。
[0056] 系統管理級用戶的操作權限不設限定，可以對所有功能模塊進行操作，同時可以 對用戶進行賬戶密碼設置；
[0057] 故障采集管理級用戶的操作權限為:可以對數控機床故障時間和故障內容進行添 加和修改；
[0058]加工工件信息管理級用戶的操作權限為:可以對數控機床加工工件信息進行添加 和修改；
[0059] 實時數據管理級用戶的操作權限為:可以選擇采集的數據類型，對數據進行采集；
[0060] 數控程序管理級用戶的操作權限為:可以對數控加工程序進行添加和修改；
[0061] 數控機床維護和保養管理級用戶的操作權限為:可以對數控機床維護和保養記錄 進行添加和修改。
[0062] 報警管理模塊，用于通過網絡與數控系統進行通信，獲取數控機床報警時間和報 警內容，存儲于數據庫中。
[0063]故障采集管理模塊，用于通過與數據庫連接，顯示數控機床故障時間和故障內容， 并為具有該模塊操作權限的用戶提供記錄的添加和修改，并將添加和修改后的故障時間和 故障內容存儲于數據庫中。
[0064]本實施方式中，連接數據庫，用戶選擇時間段，顯示該時間段的故障內容，系統管 理級用戶和故障采集管理級用戶可以對該故障時間的故障內容進行添加和修改。
[0065]加工工件信息管理模塊，用于通過與數據庫連接，顯示數控機床加工工件信息，并 為具有該模塊操作權限的用戶提供記錄的添加和修改，并將添加和修改后的加工工件信息 存儲于數據庫中。
[0066]本實施方式中，連接數據庫，用戶選擇時間段，顯示該時間段的加工工件信息，系 統管理級用戶和加工工件信息管理級用戶可以對該時間段的加工工件信息進行添加和修 改。
[0067]實時數據管理模塊，用于通過網絡與數控系統進行通信，采集數控機床主軸轉速、 主軸負載、進給軸速度、進給軸位置和伺服電機力矩電流，并將其各數據進行時間定標，以 二進制形式存儲于數據庫中。
[0068]本實施方式中，系統管理級用戶和實時數據管理級用戶可以選擇采集數據類型， 選擇采集主軸轉速、主軸負載、進給軸速度、進給軸位置和伺服電機力矩電流的一種，對其 數據進行采集，存儲到二進制文件中。
[0069]數控程序管理模塊，用于通過與數據庫連接，顯示數控加工程序，并為具有該模塊 操作權限的用戶提供記錄的添加和修改，并將添加和修改后的數控加工程序存儲于數據庫 中。
[0070] 本實施方式中，連接數據庫，用戶選擇時間段，顯示該時間段的數控加工程序，系 統管理級用戶和數控程序管理級用戶可以對該時間段的數控加工程序進行添加和修改。
[0071] 數控機床維護和保養管理模塊，用于通過與數據庫連接，顯示數控機床維護和保 養記錄，并為具有該模塊操作權限的用戶提供記錄的添加和修改，并將添加和修改后的數 控機床維護和保養記錄存儲于數據庫中。
[0072] 本實施方式中，連接數據庫，用戶選擇時間段，顯示該時間段的數控機床維護和保 養記錄，系統管理級用戶和數控機床維護和保養管理級用戶可以對該時間段的數控機床維 護和保養記錄進行添加和修改。
[0073] 數控機床維護和保養記錄包括:保養內容、日期與時間、備注。
[0074] 數據庫，用于存儲采集的數控機床主軸轉速、主軸負載、進給軸速度、進給軸位置 和伺服電機力矩電流，存儲獲取的數控機床報警時間和報警內容，存儲添加及修改的數控 機床故障時間和故障內容、數控機床加工工件信息、數控加工程序、數控機床維護和保養記 錄。
[0075]本實施方式中，選用SQLServer數據庫，存儲方式如下所示：
[0076]用戶管理數據表:ID(主鍵）、用戶名、密碼；
[0077]系統報警數據表:報警ID(主鍵）、組號、軸號、日期、時間、報警內容、處理方法； [0078]故障采集數據表:故障ID(主鍵）、日期、時間、故障描述、前現象、處理方法、后現 象；
[0079]加工工件信息表:工件ID (主鍵）、程序名、數據文件名、材料、尺寸、毛坯類型、熱處 理方法及其它；
[0080]數控機床維護和保養信息表:ID(主鍵）、內容、日期與時間、備注；
[0081 ]數控加工程序文件夾:存有數控加工程序的txt文件，與實時數據同名；
[0082]實時數據文件夾:二進制文件，存儲加工過程中數控系統實時數據。
[0083]采用基于F0CAS的數控機床數據采集和管理系統進行數據采集和管理的方法，如 圖2所示，包括：
[0084] 1、通過網絡與數控系統進行通信，采集數控機床主軸轉速、主軸負載、進給軸速 度、進給軸位置和伺服電機力矩電流，并將其各數據進行時間定標，獲取數控機床報警時間 和報警內容，并對數據進行存儲。
[0085] 本實施方式中，針對FANUC數控機床系統，利用F0CAS函數獲取數控機床系統的采 集數據，將采集的數控機床主軸轉速、主軸負載、進給軸速度、進給軸位置和伺服電機力矩 電流存儲為二進制文件，實時記錄的文件名以f+YY(年)+MM(月）+DD(日）+N(序號）的命名的 二進制文件，以選擇文件名創建文件夾，將處理后數據文件存入文件夾中。
[0086] 本實施方式中，利用Windows系統的精確定時函數QueryPerformanceFrequency() 和QueryPerformanceCounterO函數，對獲得的實時數據進行時間定標，以確定各數據之間 時間間隔，得到時間記時點數據。
[0087] 2、通過用戶的添加和修改，存儲數控機床故障時間和故障內容、數控機床加工工 件信息、數控機床維護和保養記錄、以及數控加工程序。
[0088] 3、將主軸數據和進給軸數據進行分類存儲，并將進給軸位置和伺服電機力矩電流 依據其時間定標值進行匹配，將數控機床加工工件信息和數控加工程序與對應的主軸轉速 或進給軸位置數據進行