CN1010436B - 数控系统中改进的彩色显示 - Google Patents

Abstract

对工件执行特定操作时，对控制机床操作的计算机数控系统的标准视频显示加入彩色。色彩分配记录包括在机床设置数据(MSD)源文件内，可给出背景色彩、反转视频色彩、格式字符色彩、数据字符色彩、错误和/或报警色彩、需要操作者应答的色彩以及重要事件的色彩。MSD源文件经过处理产生二进制MSD文件，然后二进制文件被读入能产生文字和图形显示的数控基本(NC)软件内。

Description

本发明涉及机床的计算机数控系统，更确切地说，涉及与控制刀具和机械加工过程有关的信息图形显示。

根据数字计算机的命令去控制机床的数控系统是众所周知的。这种系统对一个或多个例如由穿孔纸带装入存储器内后储存在存储器内的部件加工程序作出反应，而控制机械加工操作。部件加工程序则根据需要通过一系列加工步骤指挥这台机床，如果机床含有刀具，则依照控制刀具运动的部件加工程序，工件和刀具之间的相对运动，通常是沿着三根相互垂直的轴进行的，以便作一系列的直线或园周切削运动。此外，计算机数控（CNC）系统还能适应其它的控制功能，例如更换刀具、控制主轴转速、控制冷却液的流量、棘爪的选择以及视频图形和信息的产生。这种功能的数目和形式，根据被控机床的形式，可以大不相同。在过去，控制由专门提供的硬线电路完成，它们根据检测到的机床情况以及部件加工程序中的指令进行操作。然而在最近， 与机床控制系统相关的逻辑利用一套存储的程序（即软件），由计算机系统来执行的。软件按特殊应用编制，但是根据需要可以立即修改以满足特殊的要求。在数控系统中加入程序控制，会有许多优点，最重要的优点是，只要重新编该控制程序，就能使它适合于特定的机床。此外，对于用户来说，由于所用的指令系统类型和可用的编辑特征使编制程序比较容易。

计算机数字控制包括两套分开的软件，即一套称为“数控逻辑”，又称NC软件，它在内容上是比较固定的，另一套称为“机床控制逻辑”，又称MCL程序，它是比较灵活的，且对特定的机床可特别定制。在工业上，通常由加工设备制造厂（简称为OEM）承担这种定制任务。NC软件能控制部件的加工、轴的运动、信息的显示以及其它的辅助功能，而MCL程序主要（如果不是唯一的话）控制机床的操作。在上述申请中，即在“计算机数控系统的定制窗口”专利中，还公开了一个软件接口，即定制窗口，它包括一组程序，输入/输出数列以及把NC软件、MCL程序及机床联系起来的状态标誌。在有关的“数控系统图形显示的产生方法”的专利申请中，公开了MCL程序的实施方法，用来当机床操作者例如请求显示机床的状态信息时产生图形显示，并且能在周期性的基础上提供出动态更新的图形显示。

为了直观显示与机床和加工过程有关的图形和文字信息，通常备有视频显示设备（阴极射线管CRT）。这种目视显示能使人很快感觉到例如机床的状态。若在目视显示中加入色彩，则更能改善其效果。然而对于色彩有一个问题，就是人们对于不同的色彩的感觉是变化的。同一种色调对比，对于某个操作者来说可能是强烈的，而对另一操作者而言可能并不明显。因此，当NC系统的制造厂规定了和固定了显 示色彩后，这些色彩并不在每一情况下都有最好的效果。

因此，本发明的一个目的是提供一种手段，使数控系统容易且方便地按照最终使用者的需要来定制彩色的显示。

在本发明的优选实施例中，机床设置数据（MSD）文件中赋定的色彩记录有：背景色彩、反转视频色彩、格式字符色彩、数据字符色彩、错误和/或报警色彩、需要操作者应答的色彩、以及“重要事件”（high-lite）的色彩。加工设备制造厂或操作者通过MSD文件编辑程序，可以动态地修正或改变所赋的色彩。另外，背景色彩和数据字符色彩可以用程序来改变，使在错误或报警的情况下引起操作者的注意，这种改变是利用机床控制逻辑（MCL）程序，通过软件接口对数控（NC）软件发出请求，由数控逻辑的例行程序来实现的。

虽然本发明由所附的且作为这件专利一部分的各项权利要求所规定，但若参考这里的附图，再作下列说明，可以更好理解该发明，在这些附图中：

图1是说明控制机床的计算机数控系统（CNC）的简图;

图2概略地说明图1CNC系统中所包括的软件;

图3进一步说明图2CNC软件的方框图;

图4说明机床设置数据（MSD）文件的导出情况;

图5是说明CNC软件操作顺序的一般方框图;

图6是说明本发明优选实施例的方框图;

图7是进一步说明本发明优选实施例的方框图。

现在参看图1，为了便于说明，图1表明了本发明的工作环境。在图1中，计算机数控（CNC）系统控制了机床10，它包含下列三个主要的硬件：数控台12、机床控制台14以及NC系统架16。控制系统操作的计算机装在NC系统架16内的电路板上，所示结构 说明了通用电气公司的Mark    Century    2000型计算机数控系统。这个系统能够存入整个计算机程序和数套信息文件，编辑这些程序和文件，并按所需顺序予以调用，以便形成一整套例行程序，用来完成机床（例如车床或铣床）的特定任务。

数控台12包括带阴极射线管（CRT）的视频监视器18和一台有特殊功能键的键盘20，例如，它能把文件输入到存储器中然后为了执行程序，发指令去检索这些文件信息。

机床控制台14包括一套人工控制按钮22，后者具有操作者针对机床的功能，例如模式选择、偏差调整、缓行、主轴转速、进刀量等等。

图1所示控制器所完成的功能由内部存储的称之为软件的程序所决定，软件由图2所示的三套不同的程序组成，它包括数控逻辑24（下面将称之为NC软件）、MCL窗口26以及机床控制逻辑28（下面将称之为MCL程序）。NC软件24控制部件的加工、机器轴的运动以及在CRT18上显示信息和图形。NC软件包括CNC系统的固定或永久部分。MCL程序特别控制机床的操作，它由许多模块型子程序组成，称之为程序包，它由加工设备制造厂（OEM）根据用户的要求来定制。MCL窗口26由一套软件组成，例如已在上述的有关专利申请号No.415，041中公开的那样，它使MCL程序28与NC软件24联通，并能访问机床10的输入与输出。

图3进一步表明，MCL程序28由两部分组成，即固定的MCL30和定制的MCL32。定制的MCL包括控制机床10操作的程序，同时利用MCL窗口26的软件作为必要的机器接口。就是这个定制的MCL32，是为计算机数控系统的特殊类型而制定的。并定制CNC去控制 一部特定的机床。另一方面，固定的MCL30是一套软件，它的基本功能是监视和控制机床控制台14（图1）上的操作装置，通常它和大多数应用场合下所用的是一样的。

MCL窗口26包含有一系列窗口程序及函数34、状态标记数组36及输入输出数组38，它一般不能改变，因此，编入MCL28内的任何用户的可编程序的函数和过程，都不能损害NC软件的整体性。

NC软件24包括若干个程序，用来控制部件加工的程序40、轴的运动的程序42和为操作者显示的程序44，以及提供诸如控制主轴运动、定时器、数学函数和机床的设置数据等的程序。图3中的机床设置数据（MSD）文件46精确地用公式列出了一些供系统使用的这样一些精确的机床特性数据，例如进刀量、存储循环和部件加工程序的指令。此外，根据本发明，在CRT18上以文字和/或图形形式出现的信息显示模式的六个颜色赋值也包括在MSD文件46内。

就文件的结构而言，控制系统是通过“文件名称”的格式来辨认这些文件的。开头三个字符标出了存储该文件的存储器，随后跟有六个字符的文件名称和一至三个字符的识别标誌。例如一个典型的文件名称可以是MB2，MSG·TXT。这个例子代表存在磁泡存储器No.2内的一个文字型信息。

机床设置数据（MSD）源文件包括一组排好次序的单独记录;每个记录的长度可达80个字符。MSD记录有预先约定的语句格式，它有五个基本数据成分或数据场，即MSD表格识别符、MSD表格指数、存取码识别符、参数值和注释。这种MSD记录分组成七种表格，如表I所示。此外，每种表格有三个字母的表格识别符。

（表I见下页）

表I

表格类型    表格识别符

1.所需数据表    RQD

2.轴表    AXS

3.整数表    INT

4.浮点表    FLP

5.布尔表    BLN

6.字母表    CHR

7.存储循环表    CYC

在这种表格中，参数的位置由指数来规定。指数是被识别的表格中的入口位置。指数，即表格中的位置，是用要执行的特定函数来识别的。这个函数的规定，即如何执行这个函数，决定于表格入口位置处的数据类型和参数值。这个存取码简单地对记录提供指定的存取保护水准，以防止对它作出非特许的改变。表格参数总是五种不同类型中的一种，这五种数据类型是：（a）浮点型-“浮点”十进制值;（b）整数型-不带小数点的整数值;（c）布尔型-真（T）或假（F）值;（d）字母型-任何字母顺序的ASCII字母或连字号;以及（e）列举型-某些参数具有特定名称的值，典型的如“加”、“减”、“线性”或“旋转”等。注释是选用的，但采用它时，注释在MSD记录中含有一些有意义的数据成分，通常包括在括号内，与数据是分开的。

现在参看图4，例如一个MSD文件可由系统设计者产生，他通过数控台12的键盘20把一系列MSD记录48输入到CNC系统，在那儿MSD记录输入到通常的文件编辑程序50，在编辑程序50它们被 变换成MSD源文件并存入存储器52内，这个存储器例如可以是一个磁泡存储器。CNC的制造厂可提供存储器内完整的MSD文件，这种文件可以原封不动地使用。另一方面，用户（例如操作者）也可以利用图6所示的分开的MSD编辑程序来修改这种MSD文件。

假定当系统通电后，CNC软件已经在其位置上，如图5所示，NC软件24首先反复请求执行MCL程序28。每经过一次MCL程序28叫做扫描一次，并包括“调用”固定的MCL程序30和定制的MCL程序32。每次MCL扫描之间的时间周期决定于系统的当前处理状态和CNC从机床10通过MCL窗口26接收输入中发生的情况。CNC软件内部的扫描时间主要决定于所需的系统。一旦从机床来的输入改变时或从MCL窗口26来的标记之一改变时，便发生一次MCL的扫描。此外，如果一个MCL扫描结束后过了一段时间，则一个新的MCL扫描即开始。这就是说，MCL程序按预置的最低速率运行，但如果机床10的活动加快，程序亦加快运行。

设置了上述工作环境后，现在可以考虑本发明的细节。本发明关心的是信息在CRT18上的显示和显示色彩的改善，特别是机床操作者可以动态修改预先建立的（缺席的）色彩分配，以利用MCL窗口26对NC软件24的“窗口调用”在MCL程序28的控制下进行色彩的动态修改。

参看图6，含有机床设置数据记录的MSD源文件54通过MSD处理程序，首先用于编出一个MSD二进制文件56。这个处理程序是简单地把源码变为二进制码的一个变换程序。二进制MSD文件56是系统操作所需要的。系统内还包括一个交互式的MSD编辑程序58，使机床使用者能够根据需要通过输入设备60修改该二进制MSD文件56， 输入设备60可包含机床控制台12的键盘20。依照本发明，有八种以MSD记录格式编入源文件54内的色彩，并位于上述整数表格内。这些记录在图6中用序号62标出，它包括下列类别：背景色彩、反转视频色彩、格式（恒定数据）字符色彩、数据字符色彩、错误和/或报警色彩、需要操作者应答的色彩以及“重要事件”的色彩。由黑、兰、绿、青、红、粉红、琥珀、和白色组成的八种色彩中任何一种色彩可以按照下列规则赋于一个类别：（1）反转视频色彩可以和背景色彩相同，但其它各类都不能和背景色彩有同一颜色，以及（2）该反转视频色彩必须与数据色彩不同。

为了弄清楚背景、数据和反转视频色彩之间的关系，现作如下的解释。在正常情况下显示字母数字时，字符所在的方格是背景色彩，字符是数据色彩。另一方面，当字符以反转视频色彩显示时，字符所在的方格是数据色彩，而字符是反转视频色彩。因此，如果背景色彩规定为黑色、数据色彩为绿色而反转视频色彩为红色，则字符通常在黑色背景上显示绿字。但是反转视频色彩时，字符将在绿色背景上显示红字。

此外，对于背景色彩、反转视频色彩、数据色彩和重要事件色彩，可以规定或预先确定一个缺席的色彩的分配，而格式色彩、错误和报警色彩以及操作者应答色彩可以选择压倒当前正在显示的缺度的数据色彩或“推出”一种新色彩。此后，缺席的数据色彩仍可恢复即“跳回”到原来分配的色彩。

如图6所示，操作者利用MSD编辑程序58可以改变以前在MSD源文件54中编入的色彩分配。操作者可以根据需要来修改或改变色彩的分配和原来所缺席色彩的定义。此外，操作者提供MSDEDIT程序 经编辑程序58对MSD色彩分配作出任何修改后，就有一处理程序把二进制MSD分配转移至图7的显示控制系统62。然后，已经存好的NC软件24的显示程序64在数控台12的CRT18上按已知方式产生出文字和图形。

此外，例如当MCL程序28检测到操作错误或报警条件时，本发明还提供对此作出反应而修改背景和数据色彩的方法，这样可引起操作者对错误情况的注意，以便采取适当的措施。如图7所示，MCL程序28包括两个子程序66和68，这两个子程序含有存在于定制的MCL32内的例行程序，用来对NC软件24的显示控制系统62作窗口请求，以便分别改变背景色彩和数据色彩。在这种情况下，新的色彩事实上是被推到前一色彩的上面，而字符呈新的色彩。当条件不再存在时，原来的色彩还能跳回它原来的状态，以恢复原先存在的图形和文字的彩色显示。

附录Ⅰ包括了一个实现彩色的程序清单，附录Ⅱ举例说明为改善有关数控车床主轴转速的彩色显示所需的用PCL语言写出的程序。其中的图形是一个条形图，把主轴转速表示成最大转速的百分数，并允许一定的超速。正常情况下，CRT的背景为黑色且可包括某些文字材料。有一条兰色直线，其长度代表主轴的最大转速。主轴转速为零时，于是这条直线全是兰的。当转速由零增加时，代表实际转速的那部分线条增长并用青色表示。转速继续增加时，线条的青色部分在增长而兰色部分在缩短。这种样子有点像模拟色带计，转速一旦达到控制值或所需值时，表示真实转速的那部分（青色）就转变为绿色。在超转速情况下，表示转速的那部分线条能变成粉红而CRT的背景能变成红色。 以便马上引起操作者的注意。

因此，以上展示和叙述的是能使CNC软件对若干个显示模式建立特定色彩的方法和手段，这些显示模式又能由系统的加工设备制造厂或系统用户或用MCL逻辑软件进行动态的修改。

而这里展示和说明的只是目前考虑的本发明的优选实施方案，对于本领域技术人员来说，对此马上能作一些修改。因此，我们不希望这件发明只限于已展示和描述的这种特定体现，而打算包括所有落入由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种修改、替换和变化。

（Items    59-65    are    for    color    graphics.）

（）

BACKGROUND.HI-LITE：

（）

（The    all    zero    check    is    necessary    to    ensure    compatibility    of    this    MSD）（processing    with    MSD    files    in    the    field.If    this    processing    is    used）（with    an    MSD    file    that    has    no    color    items    defined    in    it    then    no    error）（messages    will    be    produced    by    MSD    processing，likewise，if    a    user    inputs）（all    zeros    for    the    color    items    then    this    will    get    by    us.The    second    point）（is    the    responsibility    of    the    color    graphics    system    to    catch.）

（）

BEGIN（Case    portion    for    color    graphics    items）

IF（COUNT＝BACKGROUND）THEN

BEGIN（See    if    all    zeros.）

ALL-ZERO;＝TRUE;

FOR    I：＝BACKGROUND    TO    HI-LITE    DO

IF（INTEGER-TABLE[T]<>0）THEN    ALL-ZERO：＝FALSE;

END;（If    this    if    the    background    color，）

IF    NOT    ALL-ZERO    THEN

BEGIN（User    has    values    in    his    MSD.）

IF（INTEGER-TABLE[COUNT]<LO-COLOR-CODE）OR

（INTEGER-TABLE[COUNT]HI.COLOR-CODE）THEN

ERROR-NUM：＝2488

ELSE（Color    code    is    in    legal    range）

IF（COUNT＝REV-VIDEO）THEN

BEGIN（Reverse    video    can    not    be    same    as    data    color.）

IF（INTEGER-TABLE[REV-VIDEO]＝INTEGER-TABLE[DATA-COL]THEN

ERROR-NUM：＝2487;

END

ELSE（This    is    not    reverse    video.）

BEGIN

（No    color    except    reverse    video    can    be    same）

（as    the    background    color.

IF（INTEGER-TABLE[COUNT]＝INTEGER-TABLE[BACKGROUND]）

AND（COUNT<>BACKGROUND）THEN

ERROR-NUM：2486;

END;（If    this    not    the    reverse    video    color.）

END;（If    all    zero    values.）

END;（Case    portion    for    color    graphics    items.）

Claims (21)

1、通过加入彩色来改善计算机数控机床系统的目视显示的一种方法，它包括下列步骤：

(a)在存入的机床设置数据(MSD)源文件中产生和引入色彩分配记录，该机床设置数据源文件含有用于产生涉及系统操作的预定信息的目视显示的数据；

(b)处理所说的源文件的记录且由此产生一个机床设置数据二进制文件；

(c)把色彩分配数据从所说的机床设置数据二进制文件转移到显示控制系统；以及

(d)对由处理所说显示控制文件而产生的信号作出响应，产生出彩色的目视显示，其特征在于包括：

(e)根据数字控制系统的变换情况来修改，彩色分配数据。

2、根据权利要求1定义的方法，还包括操作者根据需要在所说转移步骤之前修改所说机床设置数据二进制文件的步骤。

3、根据权利要求2定义的方法，还包括用下法来修改所说机床设置数据二进制文件的步骤，即把新的色彩分配记录引入到与所说机床设置数据二进制文件相耦合的文件编辑程序中，所说的编辑程序产生出已修改的可用的存储数据文件，然后把后者引入机床设置数据二进制文件内并转移至所说的显示控制系统。

4、根据权利要求1定义的方法，还包括这样一个步骤，即对加工系统预定的已检测到的操作情况作出响应，修改色彩分配数据。

5、根据权利要求4的方法，其中所说的加工系统根据机床控制逻辑程序执行的例行程序来动作，且其中修改所说色彩分配数据的上述步骤包括由机床控制逻辑程序的系统操作出错程序来修改色彩分配数据。

6、根据权利要求4定义的方法，其中产生和引入色彩分配记录的上述步骤包括对背景色彩、反转视频色彩、格式字符色彩、数据字符色彩、错误和报警色彩、需要操作者应答的色彩以及重要事件色彩的色彩分配记录。

7、根据权利要求6定义的方法，还包括操作者按需要修改所说色彩分配的步骤。

8、根据权利要求7定义的方法，其中产生和引入色彩分配记录的上述步骤进一步包括对数据色彩、背景色彩、反转视频色彩和重要事件色彩赋与特定的缺席色彩。

9、根据权利要求8定义的方法，还包括这样的步骤，即用格式字符色彩、错误和报警字符色彩以及需要操作者应答的色彩有选择地压倒缺席的数据字符色彩，且在以后，又把数据字符色彩的缺席色彩分配恢复回去。

10、根据权利要求6定义的方法，还包括这样的步骤，对预定已检测到的系统工作条件作出反应，改变背景色彩和数据字符色彩，且在所说条件不再存在时，恢复到其原来的分配色彩。

11、根据权利要求10定义的方法，其中所说的系统根据若干个存入的计算机程序和数据文件而操作，这些程序和文件包括数控逻辑软件和机床控制逻辑程序，它们经过一个软件接口耦合在一起，并且

其中对检测到的系统工作条件作出反应去改变背景色彩和数据字符色彩的上述步骤包括机床控制逻辑软件通过所说的接口调用数控逻辑程序中的显示控制文件。

12、在计算机数控加工系统的视频显示中加入彩色的一个系统，

用来产生涉及系统操作的预定信息的彩色显示而含有色彩分配记录的第一数据文件;

用来处理上述第一数据文件的上述记录，并由此产生出具有机床可用形式的第二数据文件的装置;

把色彩分配记录数据从上述第二数据文件转移到显示控制系统去的装置;以及

能响应所说的视频显示产生的信号而产生出彩色目视显示的装置;

其特征在于包括：

根据计算机数字控制加工系统的变换情况而修改彩色分配数据的装置。

13、根据权利要求12定义的系统，还包括操作者修改上述第二数据文件的装置。

14、根据权利要求12定义的系统，还包括能对检测到的加工系统的预定工作条件作出反应，修改色彩分配数据的装置，

15、根据权利要求14的系统，其中上述加工系统根据机床控制逻辐程序的例行程序而动作，并且其中所说的修改上述色彩分配数据的上述手段包括利用机床控制逻辑程序中的系统操作出错程序来修改色彩分配数据。

16、根据权利要求12定义的系统，其中所说的第一数据文件包括机床设置数据源文件。而第二数据文件包括机床设置数据二进制文件。且进一步包括一个与所说机床设置数据二进制文件相耦合的文件编辑程序，该文件编辑程序能用来产生修改过的可用的存储数据文件。

17、根据权利要求12定义的系统，其中色彩分配记录包括对背景色彩、反转视频色彩、格式字符色彩、数据字符色彩、错误和报警色彩、需要操作者应答的色彩和重要事件色彩的色彩分配记录。

18、根据权利要求17定义的系统，其中对于数据色彩、背景色彩、反转视频色彩和重要事件色彩的上述色彩分配记录均用预先确定的缺席颜色来定义。

19、根据权利要求18定义的系统，进一步包括这样的装置，其功能为用格式字符色彩、错误和报警字符色彩以及需要操作者应答的色彩有选择地压倒缺席的数据字符色彩，且在以后，又把原来缺席的数据字符色彩恢复到原来所缺的色彩分配。

20、根据权利要求12定义的系统，还包括下述装置，即对检测到的预定系统工作条件作出反应，改变背景色彩和数据字符色彩，且在该条件不再存在时，恢复原来的分配色彩。

21、根据权利要求20定义的系统，其中上述系统还包括若干个已存入的计算机程序和数据文件，这些程序和文件包括数控逻辑软件和机床控制逻辑程序，它们经过一个软件接口耦合在一起，并且

其中所说的对检测到的系统工作条件作出反应、改变背景色彩和数据字符色彩的上述装置包括从机床控制逻辑软件通过上述接口调用数控逻辑程序的装置。

Images