專(zhuān)利名稱(chēng)：具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到模擬仿真教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，特指一種用來(lái)培訓(xùn)數(shù)控機(jī)床操作人員所用的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用率的大幅提高，數(shù)控機(jī)床的操作培訓(xùn)便成為制造領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題。目前，數(shù)控機(jī)床的操作培訓(xùn)有兩種手段。
(1)傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)方法在數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行操作培訓(xùn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是直截了當(dāng)、實(shí)踐性強(qiáng)；但該方法的缺點(diǎn)在于這種培訓(xùn)方法需要使用真實(shí)的數(shù)控機(jī)床，這些龐大貴重的數(shù)控機(jī)床既占用了大量的加工場(chǎng)地又耗費(fèi)大量資金，且具有一定的風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)保問(wèn)題。因?yàn)閿?shù)控加工過(guò)程中的誤操作可能造成昂貴的數(shù)控加工設(shè)備的損壞，而且加工中產(chǎn)生的切削屑、切削液會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染；當(dāng)新一代數(shù)控系統(tǒng)或設(shè)備問(wèn)世后，又需要重復(fù)投入等量資金更新設(shè)備，致使培訓(xùn)方投資加大。
(2)軟件仿真方法利用數(shù)控加工仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行培訓(xùn)，該方法通過(guò)數(shù)控加工仿真軟件在計(jì)算機(jī)上模擬操作加工過(guò)程及參數(shù)設(shè)置。其優(yōu)點(diǎn)是避免了傳統(tǒng)方法對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備的要求以及風(fēng)險(xiǎn)、污染等問(wèn)題；其不足是由于脫離了真實(shí)的設(shè)備，受訓(xùn)人員難以?xún)H通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)體驗(yàn)到真實(shí)加工過(guò)程中控制操作的感受，需要輔以現(xiàn)場(chǎng)加工實(shí)踐環(huán)節(jié)。同時(shí)，因受訓(xùn)人員的計(jì)算機(jī)知識(shí)良莠不齊，培訓(xùn)效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作簡(jiǎn)便的，既可滿(mǎn)足培訓(xùn)過(guò)程中使用者對(duì)實(shí)際機(jī)床的操作體驗(yàn)，又可實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程模擬仿真的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為一種具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于它包括機(jī)箱體、裝設(shè)有數(shù)控機(jī)床仿真軟件的主控計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床通用操作面板以及數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板，該主控計(jì)算機(jī)內(nèi)置于機(jī)箱體內(nèi)，數(shù)控機(jī)床通用操作面板和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板嵌于機(jī)箱體上并與主控計(jì)算機(jī)的輸入端口相連。
所述數(shù)控機(jī)床通用操作面板由連接線(xiàn)通過(guò)USB或者PS/2鼠標(biāo)口與主控計(jì)算機(jī)的相連，該數(shù)控機(jī)床通用操作面板上排列設(shè)有急停按鈕、超程解除按鈕、循環(huán)啟動(dòng)按鈕、電源關(guān)按鈕、電源開(kāi)按鈕及手輪，通用面板背后安裝一塊三鍵鼠標(biāo)的控制電路板，通過(guò)連接線(xiàn)接此電路板；其中手輪以按住主控計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)中鍵處理，急停按鈕與鼠標(biāo)左鍵對(duì)應(yīng)，超程解除按紐與鼠標(biāo)右鍵對(duì)應(yīng)，循環(huán)啟動(dòng)按鈕與鼠標(biāo)左鍵的雙擊對(duì)應(yīng)，電源開(kāi)按鈕與鼠標(biāo)右鍵雙擊對(duì)應(yīng)，電源關(guān)按鈕與鼠標(biāo)中鍵單擊對(duì)應(yīng)。
所述數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板是將計(jì)算機(jī)PC101鍵盤(pán)的按鍵依據(jù)數(shù)控系統(tǒng)按鍵的布局進(jìn)行改造而成。
所述數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板上分為屏幕區(qū)、視屏控制區(qū)、圖形操作控制區(qū)、數(shù)控操作區(qū)和教學(xué)交互區(qū)。
所述主控計(jì)算機(jī)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他環(huán)境連接，也可通過(guò)R232接口和機(jī)床相連。
所述機(jī)箱體采用立柜式機(jī)箱，該機(jī)箱體上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于1、本發(fā)明的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀將裝設(shè)有數(shù)控機(jī)床仿真軟件的主控計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床操作控制面板結(jié)合起來(lái)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、體積小、通過(guò)直接在本發(fā)明的儀器上模擬操作數(shù)控機(jī)床操作控制面板，可以增加使用者的實(shí)際操作能力，給受訓(xùn)者以完全真實(shí)的操作感受，對(duì)實(shí)際機(jī)床的操作有直觀、真實(shí)的體驗(yàn)，從而提高培訓(xùn)效果；加上主控計(jì)算機(jī)內(nèi)的仿真軟件將整個(gè)操作的加工過(guò)程全部真實(shí)地在儀器上表現(xiàn)出來(lái)，基于真實(shí)感圖形顯示的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)加工仿真，逼真的仿真環(huán)境可以使系統(tǒng)脫離機(jī)床部分單獨(dú)存在，提高了培訓(xùn)效果，讓使用者能夠盡快的學(xué)會(huì)數(shù)控機(jī)床的操作；2、本發(fā)明的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀可以根據(jù)各類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)專(zhuān)用面板的結(jié)構(gòu)采用實(shí)物或半實(shí)物仿真的方式設(shè)計(jì)，這種對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)物或半實(shí)物仿真的操作縮小了仿真加工環(huán)境和真實(shí)環(huán)境的差別，提高了培訓(xùn)效果；3、本發(fā)明的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀上設(shè)置有用來(lái)與數(shù)控機(jī)床的數(shù)字輸入端口相連的主控計(jì)算機(jī)輸出端口，插入商用運(yùn)動(dòng)控制器后，可以通過(guò)本發(fā)明的示教儀對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工工作實(shí)現(xiàn)控制，也可用多臺(tái)示教系統(tǒng)控制一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控機(jī)床。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明數(shù)控機(jī)床操作通用面板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明數(shù)控機(jī)床操作專(zhuān)用面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說(shuō)明1、機(jī)箱體2、主控計(jì)算機(jī)3、數(shù)控機(jī)床通用操作面板 4、數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板5、主控計(jì)算機(jī)顯示屏LCD 6、電源與穩(wěn)壓器7、連接線(xiàn)31、急停按鈕 32、超程解除按鈕33、循環(huán)啟動(dòng)按鈕 34、進(jìn)給保持按鈕35、電源開(kāi)關(guān)按鈕 36、手輪3637、按鈕 38、按鈕具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1和圖2所示，以GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)的面板為例，本發(fā)明包括機(jī)箱體1、裝設(shè)有數(shù)控機(jī)床仿真軟件的主控計(jì)算機(jī)2、數(shù)控機(jī)床通用操作面板3，以及模擬GSK980TA面板的數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4。該主控計(jì)算機(jī)2內(nèi)置于機(jī)箱體1內(nèi)，數(shù)控機(jī)床通用操作面板3和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4嵌于機(jī)箱體1上并分別與主控計(jì)算機(jī)2的PS/2或USB鍵盤(pán)口相連。主控計(jì)算機(jī)2運(yùn)行數(shù)控加工仿真軟件顯示虛擬機(jī)床的加工過(guò)程，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器控制真正的機(jī)床，提供網(wǎng)絡(luò)通信的手段；數(shù)控機(jī)床通用操作面板3和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4模擬對(duì)機(jī)床的操作，實(shí)現(xiàn)純計(jì)算機(jī)仿真到半實(shí)物仿真。數(shù)控機(jī)床通用操作面板3和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4使得受訓(xùn)者有直接操作的感受。在本實(shí)施例中，主控計(jì)算機(jī)2采用常用的一般PC兼容機(jī)，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)既可，主控計(jì)算機(jī)2可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他環(huán)境連接，也可通過(guò)R232接口和機(jī)床相連。在主控計(jì)算機(jī)2插入一般運(yùn)動(dòng)控制卡，經(jīng)軟件部分的修改后，既可控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。它的計(jì)算機(jī)顯示屏5嵌設(shè)于機(jī)箱體1上被數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4覆蓋由連接線(xiàn)7連接。由于數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4上設(shè)計(jì)有約1/4面積的方孔(如圖4所示)，故操作者可通過(guò)此孔看見(jiàn)軟件顯示在該部分的二、三維仿真數(shù)據(jù)。主控計(jì)算機(jī)2的電源與穩(wěn)壓器6均安裝在機(jī)箱體1內(nèi)，使其在機(jī)箱體1外部為不可見(jiàn)狀態(tài)。機(jī)箱體1采用立柜式機(jī)箱，該機(jī)箱體1上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間，這種帶傾斜角度的立柜式設(shè)計(jì)使操作者可俯視數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4及計(jì)算機(jī)顯示屏5，從視覺(jué)習(xí)慣和操作習(xí)慣上最大程度的給操作者帶來(lái)方便。采用立柜式機(jī)箱的結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)在視覺(jué)上酷似真正的機(jī)床控制柜。受訓(xùn)人員通過(guò)操作數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4上的按鈕，控制虛擬機(jī)床進(jìn)行虛擬加工；通過(guò)調(diào)節(jié)數(shù)控機(jī)床通用操作面板3上的手輪、電源開(kāi)關(guān)等按鈕，可以體驗(yàn)手工操作、對(duì)刀、停機(jī)、開(kāi)機(jī)等操作效果。數(shù)控機(jī)床通用操作面板3和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4可以根據(jù)不同型號(hào)的數(shù)控系統(tǒng)采用不同模式的模擬仿真面板，也可以根據(jù)實(shí)際操作的需要進(jìn)行定制。在本實(shí)施例中，本發(fā)明采用的數(shù)控機(jī)床通用操作面板3采用PS/2鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4采用USB鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，依據(jù)需求采用F13-F23的按鍵，是為標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展鍵盤(pán)。這些鍵盤(pán)設(shè)計(jì)制作均服從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)面板采用不通的接口和按鍵約定同時(shí)與主控計(jì)算機(jī)2連接，協(xié)同作業(yè)，可將各種操作指令輸入到主控計(jì)算機(jī)2中，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)2內(nèi)的仿真軟件從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床操作的模擬。
如圖3所示，本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床通用操作面板3上排列有急停按鈕31、超程解除按鈕32、循環(huán)啟動(dòng)按鈕33、進(jìn)給保持按鈕34、電源開(kāi)關(guān)按鈕35及手輪36。手輪36下安有兩個(gè)按鈕37、38，后面裝有兩個(gè)彈簧；通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)，左旋手輪36時(shí)可使手輪36后面的彈簧壓住按鈕37而松開(kāi)按鈕38，右旋手輪36時(shí)可使手輪36后面的彈簧壓住按鈕38而松開(kāi)按鈕37。本通用面板按照PS/2標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展鍵盤(pán)設(shè)計(jì)，其按鍵31～38分別對(duì)應(yīng)表1約定的鍵值。手輪36的旋轉(zhuǎn)有長(zhǎng)期按住LeftShift或RightShift鍵的效果。主控計(jì)算機(jī)2接收相應(yīng)的信號(hào)后，可以按照軟件設(shè)計(jì)的仿真過(guò)程在屏幕上顯示相應(yīng)的動(dòng)作。這樣數(shù)控機(jī)床通用操作面板3上的六個(gè)按鈕七個(gè)鍵可簡(jiǎn)化編程，也便于制作。
如圖4所示，本發(fā)明數(shù)控機(jī)床采用的數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板4實(shí)際上是將計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展鍵盤(pán)的按鍵依據(jù)數(shù)控系統(tǒng)按鍵的布局進(jìn)行改造。這種改造實(shí)質(zhì)上是標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展鍵盤(pán)按鍵位置及其標(biāo)示字的外部改造，不設(shè)計(jì)鍵盤(pán)內(nèi)部按鍵功能的改變。改造的原則為通過(guò)重新定義F1～F12的功能鍵，依據(jù)各數(shù)控系統(tǒng)廠(chǎng)商定義的面板及其按鍵調(diào)整各按鍵的位置。由于各廠(chǎng)商對(duì)各自的面板及其按鍵布局有產(chǎn)品手冊(cè)說(shuō)明，這種改造是非常容易實(shí)現(xiàn)的，也由于這種“數(shù)控系統(tǒng)廠(chǎng)商自定義結(jié)構(gòu)”的問(wèn)題存在，本發(fā)明只提供一種設(shè)計(jì)思想和原則。在本實(shí)施例中GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)半實(shí)物仿真面板的設(shè)計(jì)布局及效果見(jiàn)圖4。該半實(shí)物仿真面板與計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展鍵盤(pán)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。
實(shí)例中的專(zhuān)用劃分為五個(gè)區(qū)域I.屏幕區(qū)用于顯示LCD5計(jì)算仿真的結(jié)果；II.視屏控制區(qū)三個(gè)按鍵用于控制文本方式、三維圖形方式、二維圖形方式的顯示；該區(qū)域還可以粘貼數(shù)控系統(tǒng)廠(chǎng)商的標(biāo)志(LOGO)；
III.圖形操作控制區(qū)該區(qū)域含8個(gè)按鍵，分別控制圖形的平移、縮放等變換；IV.數(shù)控操作區(qū)該區(qū)域完全按照GSK980TA數(shù)控系統(tǒng)的原始面板設(shè)計(jì)各個(gè)按鈕及功能V.教學(xué)交互區(qū)該區(qū)域設(shè)置6個(gè)按鍵，用于教學(xué)互動(dòng)如收發(fā)郵件、局域網(wǎng)聊天、系統(tǒng)設(shè)置等。
表1面板按鈕與標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)按鍵之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

權(quán)利要求
1.一種具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于它包括機(jī)箱體(1)、裝設(shè)有數(shù)控機(jī)床仿真軟件的主控計(jì)算機(jī)(2)、數(shù)控機(jī)床通用操作面板(3)以及數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板(4)，該主控計(jì)算機(jī)(2)內(nèi)置于機(jī)箱體(1)內(nèi)，數(shù)控機(jī)床通用操作面板(3)和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板(4)嵌于機(jī)箱體(1)上并與主控計(jì)算機(jī)(2)的輸入端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述數(shù)控機(jī)床通用操作面板(3)由連接線(xiàn)(7)通過(guò)USB或者PS/2鼠標(biāo)口與主控計(jì)算機(jī)(2)的相連，該數(shù)控機(jī)床通用操作面板(3)上排列設(shè)有急停按鈕(31)、超程解除按鈕(32)、循環(huán)啟動(dòng)按鈕(33)、電源關(guān)按鈕(34)、電源開(kāi)按鈕(35)及手輪(36)，通用面板背后安裝一塊三鍵鼠標(biāo)的控制電路板，通過(guò)連接線(xiàn)接此電路板；其中手輪(36)以按住主控計(jì)算機(jī)(2)的鼠標(biāo)中鍵處理，急停按鈕(31)與鼠標(biāo)左鍵對(duì)應(yīng)，超程解除按紐(33)與鼠標(biāo)右鍵對(duì)應(yīng)，循環(huán)啟動(dòng)按鈕(33)與鼠標(biāo)左鍵的雙擊對(duì)應(yīng)，電源開(kāi)按鈕(35)與鼠標(biāo)右鍵雙擊對(duì)應(yīng)，電源關(guān)按鈕(34)與鼠標(biāo)中鍵單擊對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板(4)是將計(jì)算機(jī)PC101鍵盤(pán)的按鍵依據(jù)數(shù)控系統(tǒng)按鍵的布局進(jìn)行改造而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板(4)上分為屏幕區(qū)、視屏控制區(qū)、圖形操作控制區(qū)、數(shù)控操作區(qū)和教學(xué)交互區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述主控計(jì)算機(jī)(2)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他環(huán)境連接，也可通過(guò)R232接口和機(jī)床相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述機(jī)箱體(1)采用立柜式機(jī)箱，該機(jī)箱體(1)上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，其特征在于所述機(jī)箱體(1)采用立柜式機(jī)箱，該機(jī)箱體(1)上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀，它包括機(jī)箱體、裝設(shè)有數(shù)控機(jī)床仿真軟件的主控計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床通用操作面板以及數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板，該主控計(jì)算機(jī)內(nèi)置于機(jī)箱體內(nèi)，數(shù)控機(jī)床通用操作面板和數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用操作面板嵌于機(jī)箱體上并與主控計(jì)算機(jī)的輸入端口相連。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作簡(jiǎn)便的，既可滿(mǎn)足培訓(xùn)過(guò)程中使用者對(duì)實(shí)際機(jī)床的操作體驗(yàn)，又可對(duì)實(shí)際加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)模擬仿真的具有三維數(shù)字仿真功能的數(shù)控機(jī)床示教儀。
文檔編號(hào)G09B25/02GK1825390SQ200610031
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者王興波 申請(qǐng)人:王興波