CN1080901C - 图形对话式铣床控制系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种图形对话式铣床控制系统及操作方法，包括有二个电脑系统，一电脑系统用于人机接口软件的操作执行，另一组电脑系统用于加工程序解译、运动定位控制及输出入控制软件的执行，利用人机接口而以加工图形方式，供使用者在输入必要的加工参数，系统即可产生相应的加工程序，本发明的操作方法：a.将操作模式切换至相关程序编辑模式，显示图形对话式主功能表；b.利用方向键选择功能项目，输入加工数据；c.重复步骤b；d.进行加工操作。

Description

图形对话式铣床控制系统及操作方法

本发明涉及一种铣床控制器，特别是一种图形对话式铣床控制系统，其是一种能利用人机接口而以图形方式，提供操作者对工件加工的控制系统及操作方法。

一般而言，在现有的零组件加工技术中，使用电脑数控加工方式，对一些外型简单的工件加工时，首先须熟悉一些基本加工指令或撰写一长串控制程序，因此，造成大量时间上的浪费。此外，对于非专业加工者，更无法利用此类电脑数控加工机械进行简单工件的加工。

例如，美国第4,477,754号专利，提供一互动式机器系统(INTERATIVE MACHANING SYSTEM)，其主要是一个具有微处理器的数控铣床，该铣床虽然包括有可供操作者修改控制程序的控制装置，但使用者仍必须熟悉该机器的程序语言，才能修改控制程序，因此，仍会浪费许多时间以熟悉机器操作。另外，美国第5,453,933号专利提供一电脑数控器的控制系统(CNC CONTROL SYSTEM)，其虽然具有配合物件导向的元件，以提供物件导向方式的控制，以及具有使使用者能简易修改控制系统动作的功能，但该案所提供的操作系统为即时(real-time)的UNIX作业系统(一种类似PC-DOS的作业系统)，该作业系统的程序语言仍须花费使用者额外的时间，才能掌握，具有一定难度。

本发明的主要目的在于提供一种能利用智能式人机操作图标，而以图形显示方式指导使用的铣床控制系统。其可一步一步地导引操作者，在输入一些必要的加工参数后，控制系统即可立刻产生相对应的加工程序，以供操作者进行工件加工操作。

本发明的另一目的在于提供一种自动化程度高的铣床控制系统。其可自动转成电脑数字化控制器(CNC)的标准接口工作程序码，以减少许多非必要的前置时间。

本发明的再一目的在于提供一种用于图形对话式铣床控制系统的操作方法。

为达到上述目的，本发明采取如下方案：

本发明的硬件部分是由双电脑系统组成，其中一组电脑系统负责人机接口软件的操作，为第一个电脑系统；另一组电脑系统用于加工程序解码、伺服运动定位控制、输出入控制等软件的执行，为第二个电脑系统。两组电脑系统之间再经网络接口的通信以相互传输必要信息。

本发明较佳实施例中，第一电脑系统的硬件包括屏幕、操作面板、中央处理单元模组、硬盘机、软盘机以及存储器等，以进行与操作者之间数据信息的沟通，一方面除了显示加工图标及操作信息。另一方面还接受操作者的数据输入及参数设定，并进行相关的数据储存。第二电脑系统的硬件包括有中央处理单元模组、运动控制模组、输出入控制模组以及存储器，主要用于系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制等软件的执行。另在两组电脑之间再经过易通总线(EASY BUS)网络接口的通信以相互传输必要的数据信息。

本发明的一种图形对话式铣床控制系统，包括电脑系统，其特征在于，包括二个电脑系统，其中一电脑执行操作者与软件的接口操作，另一组电脑系统用于加工程序解译、伺服运动定位控制以及输出入控制软件的执行，两组电脑系统之间再通过网络接口的通信以相互传输必要的信息。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述第一电脑系统包括：

一个用以处理人机接口软件以及储存相关控制程序及控制参数的电脑主机板；

一个用于显示信息的显示器；

一个用于输入加工程序、加工参数及系统参数的电脑键盘；

一个储存有人机接口软件、通信软件、加工程序、加工参数及系统参数的硬盘；

一个系统总线；

一个网络通信接口板，连接于系统总线，用以将数据传送于另一电脑系统。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，还包括一个软盘机，用以将系统程序、加工程序、加工参数及系统参数等，由软盘拷贝至硬盘或由硬盘拷贝至软盘。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板包括一个用以处理人机接口软件及通信软件的中央处理单元模组。

所述的图形对话式铣床控制器系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括一个用以储存人机接口软件的可擦除程序只读存储器。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括用于储存控制程序及控制参数的一个随机存储器。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述网路通信接口板包括有用以传输加工座标、加工程序信息的一个易通网络接口卡。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述第二电脑系统包括：

一个用以接收所述第一电脑系统所传送数据的网络通信接口板；

一个连接于网络通信接口板的数据总线；

一个电脑主机板，用以处理系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制软件的执行；

一个用以作相关参数及图形对话软件的输出输入控制的输出输入控制板；

一个用以控制加工操作的运动控制板。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述网络通信接口板还包括一个用以接收第一电脑系统所传送的加工座标、加工程序等相关信息的易通网络接口卡。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板包括有一个中央处理单元模组，用于系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制等软件的执行。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括有一个可擦除程序只读存储器，用以储存系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制的系统软件。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括有一个用以储存控制程序及控制参数的随机存储器。

所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述系统总线为一个电脑周边设备内部连接总线。

本发明的图形对话式铣床控制系统的操作方法，其特征在于，包括以下各步骤：

a.将操作模式切换至相关程序编辑模式，并开启一待储存加工程序的档案，并显示图形对话式主功能表；

b.在图形对话式功能选择图标上，利用上下左右方向键选择待加工的图形对话式功能项目，并针对第一加工图形输入加工数据，以完成单一加工程序；

c.重复步骤b，选择加工的图形，并输入更多所需要的加工数据；

d.利用前述输入的数据，以完成所需的加工程序，以进行加工操作；

e.在两单一区段之间如需使用不同加工刀具时，需以手动方式换完刀具后，再继续执行加工操作；

f.依序显示该区段加工程序、实际加工路径及座标值信息。

所述的操作方法，其特征在于，所述步骤b的加工数据包括有加工主座标、加工进给速率、加工尺寸、每次加工进给量。

本发明具有如下效果：

本发明优于前述的两个美国习用技术，不仅在于能提供使用者简易的操作方式，且由于本发明采用双电脑方式以控制铣床加工操作，其优点为人机接口操作软件及伺服运动定位控制软件分属两个不同的电脑系统，因此除了可加快整个系统运作速度外，人机接口软件的设计亦可很容易地随着当时电脑的作业环境(如DOS、WINDOW…)的变化及使用者的需求而随时被更新，且完全不需要改动另一部电脑系统的伺服运动定位控制等软件。

附图简要说明：

图1：为本发明实施例的电路方框图；

图2：本发明实施例中的电脑显示器显示图形对话式的主功能表示意图；

图3：本发明实施例中的电脑显示器显示关于模式定位的图形对话示意图；

图4：本发明实施例中电脑显示器显示关于钻孔/搪孔的图形对话示意图；

图5：本发明实施例中电脑显示器显示关于主程序编辑的图形对话示意图。

图6：本发明的图形对话功能的动作分类表。

本发明的双电脑图形对话式铣床控制系统主要是利用人机接口而以图形方式，逐步地导引操作者输入一些必要的加工参数，例如工件座标、尺寸、加工速度、每次加工深度…等参数，系统将操作者所输入的加工参数数据，利用系统共用参数传输给内部类似高阶语言的指令，以执行操作者所要进行的固定循环加工操作。

本发明的硬件部分由双电脑系统组合而成，如图1所示，其为本发明的一个实施例的电路方框图，其包括有第一电脑系统10以及第二电脑系统50，第一电脑系统10主要负责与操作者进行导引数据信息的沟通工作，一方面除了显示加工图标及操作信息，另一方面则接受操作者的数据输入以及参数的设定，并进行相关数据的储存，即作为操作者与软件的接口。第一电脑系统10包括一电脑主机板11，用以处理人机接口软件以及储存相关控制程序及控制参数。其连接有一电脑显示器12、一电脑键盘13、一硬盘机14以及可连接有一软盘机15。电脑显示器12用于显示实际加工路径、加工座标、加工程序、加工参数、系统参数及操作信息等。电脑键盘13用于输入加工程序、加工参数及系统参数等。硬盘机14用于储存人机接口软件、通信软件、加工程序、另工参数及系统参数等，软盘机15用以将系统程序、加工程序、加工参数及系统参数等，由软盘拷贝至硬盘，或由硬盘拷贝至软盘。

电脑主机板11包括有一中央处理单元模组(CPU)(图中未显示)、可擦除程序只读存储器(EPROM)以及随机存储器(RAM)等组合而成，其中，中央处理单元模组可使用80×86系列的产品，或目前市面上所通用的个人电脑主机板所适用的中央处理单元，用于处理人机接口软件及通信软件。随机存储器(ROM)用于存储控制程序及控制参数。可擦除程序只读存储器用以储存人机接口软件。此外，电脑主机板11所要传送的数据连接于一电脑工业标准系统总线(ISA)17或可为一电脑周边设备内部连接数据总线，以传送所要加工的数据，连接有一个网络通信接口板16，能将数据传送于第二电脑系统50。网络通信接口板16包括有一易通(EASY BUS)网络接口卡，用于与第二电脑系统50传输相关信息，例如加工座标、加工程序等。

第二电脑系统50主要用于铣床系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制软件的执行，其是作为与铣床间的接口。第二电脑系统50主要包括有一网络通信接口板51，用以接收第一电脑系统所传送的数据，网络通信接口板51主要包括有一易通(EASY BUS)网络接口卡，用以与第一电脑系统10传输相关信息，如加工座标、加工程序等。其与电脑工业标准系统总线57相连接，用以传送所要加工的数据。

电脑工业标准系统总线57连接有一电脑主机板54、一运动控制板53及一输出输入控制板52。电脑主机板54，用以处理系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制等软件的执行，并且储存相关控制软件及相关系统软件等。其包括有一中央处理单元模组(CPU)(图中未显示)、可擦除程序只读存储器(EPROM)以及随机存取存储器(RAM)等组合而成。其中，中央处理单元模组可使用80×86系列产品，或目前市面上所通用的电脑主机板适用的中央处理单元，即用于系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制等软件的执行。可擦除程序只读存储器用以储存系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制等的系统软件。随机存取存储器则用以存储控制程序及控制参数之用。

另一方面，输出输入控制板52用于控制作为相关参数及图形对话软件的输出输入控制操作，其连接有一操作面板55，用以输入加工程序、加工参数及系统参数等。另外，运动控制面板53用以控制相关的加工操作，其连接有一伺服系统56用以执行加工操作。此外，两组电脑系统之间通过易通(EASY BUS)网络接口卡的通信，传输必要的数据信息。

本发明的铣床图形对话式功能，共计有模式定位A、面铣加工B、侧面加工C、挖槽加工D以及线性加工E等主要加工模式，如表1所示，表1为本发明的图形对话功能的动作分类表。其中模式定位A另包括有直线A1、图形A2、圆弧A3、格子A4以及任意A5等五种定位方式，此五种定位方式又可分为钻孔与搪孔加工，钻孔又分为啄式钻孔一与啄式钻孔二，另外搪孔分为搪孔一及搪孔二等等。

关于面铣加工B的选项中另包括有X轴往复B1、Y轴往复B2、X轴单向B3及Y轴单向B4等面铣操作，而侧面加工C的选项另包括有圆形C1、矩形C2以及跑道形C3等不同加工，又各分为外侧粗加工、外侧精加工、内侧粗加工以及内侧精加工等。挖槽加工D分为圆形D1、矩形圆角D2、矩形导角D3以及跑道形D4等加工方式，它们再分为粗加工及精加工等不同程序的加工模式。线性加工模式可分为直线加工E1、圆弧加工E2、直线面铣E3以及圆弧面铣E4等不同动作。利用所述加工操作进一步的分项而形成本发明的各种铣床操作。

为更进一步说明本发明所述图形对话功能的操作模式，配合图2至图5加以说明，即本发明的图形对话方式铣床控制系统以图形对话方式，在一工件上执行加工操作的方法包括以下步骤：

a.将操作模式切换至编辑加工程序的编辑模式，并开启一所要储存加工程序的档案，等电脑显示器12将显示如图2所示的图形(图2为本发明实施例中电脑显示器显示图形对话式主功能表的示意图)，当要选择某一加工功能时，只需按下屏幕下方与之相对应的功能键，即可呼叫出该加工功能的进一步分项图标；

b.在图形对话式功能选择图标上，利用“上下左右方向键”选择所要加工的图形对话式功能项目之后，针对每一加工图形输入正确的加工数据，如加工座标、加工进给速率、加工尺寸、每次加工进给量等，以完成单一加工程序；

c.重复步骤b，选择加工图形并输入所需要的更多加工数据；

d.利用前述输入的数据完成所需加工程序，以进行加工操作；

e.在两单一区段之间如需使用不同的加工刀具时，则需等待操作者以手动方式更换刀具后，再按相关起动按钮(图中未标示)以继续执行加工操作；

f.依序显示区段加工程序、实际加工路径及座标值等信息。

上述步骤b及c的加工工序，如图3、图4以及图5所示，其中图3为本发明实施例中电脑显示器显示关于模式定位加工的进一步分项图形对话图，即分为直线A1、图形A2、圆弧A3、格子A4以及任意A5等五种定位方式，操作者可依自己所需而选择其中一种定位方式，当要选择某一加工功能时，只需按下屏幕下方与之相对应的功能键，即可呼叫出该加工功能的进一步图标。

然后，进入图4所示程序，图4为本发明实施例中电脑显示器显示关于钻孔/搪孔的图形对话图，此图为提供使用者更进一步选择所要加工的正确数据，例如钻孔1用以供使用者决定钻孔的进给量，钻孔2则提供使用者决定钻孔的进给速率，搪孔1用以供使用者决定搪孔的进给量，搪孔2则提供使用者决定搪孔的进给速率。图形对话中图标左侧的参数Z，R…P代表所加工的相关数值，如进给量或速率等等。此外，图形下方设有一显示栏位作为信息与提示用，以供提示使用者下一步骤及相关信息的显示。

如图5所示，其为本发明实施例中电脑显示器显示关于主程序编辑的图形对话图，其主要代表完成一完整工件的加工程序，图中的右侧代表五种主要加工模式，左侧则代表经过每一种加工模式处理后所产生的动作记录。例如，在执行“模式定位”动作后，选择任意动作则于显示器屏幕中的左侧显示“任意”标示；若在执行“线性加工”动作后，则在显示器屏幕中的左侧显示“圆弧面铣”的标示。当完成一完整工件加工后，即可在显示器的屏幕左侧显示出完整的工件加工信息，操作者即可由屏幕的标示而得知该加工物件的相关加工数据，这样，就可完成一完整的加工操作程序。

另一方面，本发明可就已串接成的一完整工件的加工程序，使其随新加工件的加工需求，而在编辑模式中调整或修改原有加工程序的前后加工顺序，即可符合新加工件的加工需求，达到操作简易目的。

综上所述，本发明的图形对话式铣床控制系统为一种程序加工码及工作程序的自动产生器，其目的主要是让不熟悉程序加工码功能或没有相关电脑系统使用经验的操作者，能经由人机接口以图形方式，供使用者在输入一些必要的加工参数后，系统即可立刻产生相应的工作程序，操作者能立即进行工件加工。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明所保护的范围。

Claims (15)

1、一种图形对话式铣床控制系统，包括电脑系统，其特征在于，包括二个电脑系统，其中一电脑执行操作者与软件的接口操作，另一组电脑系统用于加工程序解译、伺服运动定位控制以及输出入控制软件的执行，两组电脑系统之间再通过网络接口的通信以相互传输必要的信息。

2、根据权利要求1的所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述第一电脑系统包括：

一个用以处理人机接口软件以及储存相关控制程序及控制参数的电脑主机板；

一个用于显示信息的显示器；

一个用于输入加工程序、加工参数及系统参数的电脑键盘；

一个储存有人机接口软件、通信软件、加工程序、加工参数及系统参数的硬盘；

一个系统总线；

一个网络通信接口板，连接于系统总线，用以将数据传送于另一电脑系统。

3、根据权利要求2所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，还包括一个软盘机，用以将系统程序、加工程序、加工参数及系统参数等，由软盘拷贝至硬盘或由硬盘拷贝至软盘。

4、根据权利要求2所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板包括一个用以处理人机接口软件及通信软件的中央处理单元模组。

5、根据权利要求2所述的图形对话式铣床控制器系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括一个用以储存人机接口软件的可擦除程序只读存储器。

6、根据权利要求2所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括用于储存控制程序及控制参数的一个随机存储器。

7、根据权利要求2所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述网路通信接口板包括有用以传输加工座标、加工程序信息的一个易通网络接口卡。

8、根据权利要求1所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述第二电脑系统包括：

一个用以接收所述第一电脑系统所传送数据的网络通信接口板；

一个连接于网络通信接口板的数据总线；

一个电脑主机板，用以处理系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制软件的执行；

一个用以作相关参数及图形对话软件的输出输入控制的输出输入控制板；

一个用以控制加工操作的运动控制板。

9、根据权利要求8所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述网络通信接口板还包括一个用以接收第一电脑系统所传送的加工座标、加工程序等相关信息的易通网络接口卡。

10、根据权利要求8所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板包括有一个中央处理单元模组，用于系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制以及可编程逻辑控制等软件的执行。

11、根据权利要求8所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括有一个可擦除程序只读存储器，用以储存系统操作控制、加工程序解译、运动定位控制、输出入控制的系统软件。

12、根据权利要求8所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述电脑主机板还包括有一个用以储存控制程序及控制参数的机存储器。

13、根据权利要求8所述的图形对话式铣床控制系统，其特征在于，所述系统总线为一个电脑周边设备内部连接总线。

14、一种适用于权利要求1-13的图形对话式铣床控制系统的操作方法，其特征在于，包括以下各步骤：

a.将操作模式切换至相关程序编辑模式，并开启一待储存加工程序的档案，并显示图形对话式主功能表；

b.在图形对话式功能选择图标上，利用上下左右方向键选择待加工的图形对话式功能项目，并针对第一加工图形输入加工数据，以完成单一加工程序；

c.重复步骤b，选择加工的图形，并输入更多所需要的加工数据；

d.利用前述输入的数据，以完成所需的加工程序，以进行加工操作；

e.在两单一区段之间如需使用不同加工刀具时，需以手动方式换完刀具后，再继续执行加工操作；

f.依序显示该区段加工程序、实际加工路径及座标值信息。

15、根据权利要求14所述的操作方法，其特征在于，所述步骤b的加工数据包括有加工主座标、加工进给速率、加工尺寸、每次加工进给量。

Images