CN102646356A - 新型数字仿真空能的数控机床示教仪 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种新型数字仿真空能的数控机床示教仪，它包括机箱体、装设有数控机床仿真软件的主控计算机、数控机床通用操作面板以及数控机床专用操作面板，该主控计算机内置于机箱体内，数控机床通用操作面板和数控机床专用操作面板嵌于机箱体上并与主控计算机的输入端口相连。本发明是一种结构简单、成本低廉、操作简便的，既可满足培训过程中使用者对实际机床的操作体验，又可对实际加工过程实现模拟仿真的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪。

Description

新型数字仿真空能的数控机床示教仪

技术领域

本发明主要涉及到模拟仿真教学设备领域，特指一种用来培训数控机床操作人员所用的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪。

背景技术

近年来，随着数控机床应用率的大幅提高，数控机床的操作培训便成为制造领域的焦点问题。目前，数控机床的操作培训有两种手段。

    (1)传统的现场实习方法：在数控机床试验机上进行操作培训。该方法的优点是直截了当、实践性强；但该方法的缺点在于：这种培训方法需要使用真实的数控机床，这些庞大贵重的数控机床既占用了大量的加工场地又耗费大量资金，且具有一定的风险及环保问题。因为数控加工过程中的误操作可能造成昂贵的数控加工设备的损坏，而且加工中产生的切削屑、切削液会对环境造成一定的污染；当新一代数控系统或设备问世后，又需要重复投入等量资金更新设备，致使培训方投资加大。

    (2)软件仿真方法：利用数控加工仿真软件在计算机上进行培训，该方法通过数控加工仿真软件在计算机上模拟操作加工过程及参数设置。其优点是：避免了传统方法对场地、设备的要求以及风险、污染等问题：其不足是：由于脱离了真实的设备，受训人员难以仅通过鼠标、键盘体验到真实加工过程中控制操作的感受，需要辅以现场加工实践环节。同时，因受训人员的计算机知识良莠不齐，培训效果并不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、操作简便的，既可满足培训过程中使用者对实际机床的操作体验，又可实现加工过程模拟仿真的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪。

为了解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪，其特征在于：它包括机箱体、装设有数控机床仿真软件的主控计算机、数控机床通用操作面板以及数控机床专用操作面板，该主控计算机内置于机箱体内，数控机床通用操作面板和数控机床专用操作面板嵌于机箱体上并与主控计算机的输入端口相连。

所述数控机床通用操作面板由连接线通过USB或者PS/2鼠标口与主控计算机的相连，该数控机床通用操作面板上排列设有急停按钮、超程解除按钮、循环启动按钮、电源关按钮、电源开按钮及手轮，通用面板背后安装一块三键鼠标的控制电路板，通过连接线接此电路板：其中手轮以按住主控计算机的鼠标中键处理，急停按钮与鼠标左键对应，超程解除按纽与鼠标右键对应，循环启动按钮与鼠标左键的双击对应，电源开按钮与鼠标右键双击对应，电源关按钮与鼠标中键单击对应。

    所述数控机床专用操作面板是将计算机PC101键盘的按键依据数控系统按键的布局进行改造而成。

    所述数控机床专用操作面板上分为屏幕区、视屏控制区、图形操作控制区、数控操作区和教学交互区。

    所述主控计算机可通过网络与其他环境连接，也可通过R232接口和机床相连。

    所述机箱体采用立柜式机箱，该机箱体上在垂直高度方向的3/4处呈弯折形状，弯折角度在15～30度之间。

    与现有技术相比，本发明的优点就在于：

    1、本发明的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪将装设有数控机床仿真软件的主控计算机与数控机床操作控制面板结合起来，其结构简单、成本低廉、体积小、通过直接在本发明的仪器上模拟操作数控机床操作控制面板，可以增加使用者的实际操作能力，给受训者以完全真实的操作感受，对实际机床的操作有直观、真实的体验，从而提高培训效果：加上主控计算机内的仿真软件将整个操作的加工过程全部真实地在仪器上表现出来，基于真实感图形显示的实时动态加工仿真，逼真的仿真环境可以使系统脱离机床部分单独存在，提高了培训效果，让使用者能够尽快的学会数控机床的操作：

  2、本发明的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪可以根据各类数控系统专用面板的结构采用实物或半实物仿真的方式设计，这种对数控机床实物或半实物仿真的操作缩小了仿真加工环境和真实环境的差别，提高了培训效果；

    3、本发明的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪上设置有用来与数控机床的数字输入端口相连的主控计算机输出端口，插入商用运动控制器后，可以通过本发明的示教仪对数控机床的加工工作实现控制，也可用多台示教系统控制一台或多台数控机床。

附图说明

    图1是本发明的主视结构示意图；

    图2是本发明的侧视结构示意图：

图3是本发明数控机床操作通用面板的结构示意图；

    图4是本发明数控机床操作专用面板的结构示意图。

    图例说明

    1、机箱体    2、主控计算机

    3、数控机床通用操作面板    4、数控机床专用操作面板

    5、主控计算机显示屏LCD    6、电源与稳压器

    7、连接线

    31、急停按钮    32、超程解除按钮

    33、循环启动按钮    34、进给保持按钮

    35、电源开关按钮    36、手轮36

    37、按钮    38、按钮。

具体实施方式

    以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

    如图l和图2所示，以GSK980TA数控系统的面板为例，本发明包括机箱体l、装设有数控机床仿真软件的主控计算机2、数控机床通用操作面板3，以及模拟GSK980TA面板的数控机床专用操作面板4。该主控计算机2内置于机箱体1内，数控机床通用操作面板3和数控机床专用操作面板4嵌于机箱体1上并分别与主控计算机2的PS/2或USB键盘口相连。主控计算机2运行数控加工仿真软件显示虚拟机床的加工过程，通过运动控制器控制真正的机床，提供网络通信的手段；数控机床通用操作面板3和数控机床专用操作面板4模拟对机床的操作，实现纯计算机仿真到半实物仿真。数控机床通用操作面板3和数控机床专用操作面板4使得受训者有直接操作的感受。在本实施例中，主控计算机2采用常用的一般PC兼容机，符合国际标准既可，主控计算机2可通过网络与其他环境连接，也可通过R232接口和机床相连。在主控计算机2插入一般运动控制卡，经软件部分的修改后，既可控制机床运动。它的计算机显示屏5嵌设于机箱体1上被数控机床专用操作面板4覆盖由连接线7连接。由于数控机床专用操作面板4上设计有约l／4面积的方孔（如图4所示），故操作者可通过此孔看见软件显示在该部分的二、三维仿真数据。主控计算机2的电源与稳压器6均安装在机箱体l内，使其在机箱体1外部为不可见状态。机箱体1采用立柜式机箱，该机箱体l上在垂直高度方向的3/4处呈弯折形状，弯折角度在15～30度之间，这种带倾斜角度的立柜式设计使操作者可俯视数控机床专用操作面板4及计算机显示屏5，从视觉习惯和操作习惯上最大程度的给操作者带来方便。采用立柜式机箱的结构，整个系统在视觉上酷似真正的机床控制柜。受训人员通过操作数控机床专用操作面板4上的按钮，控制虚拟机床进行虚拟加工；通过调节数控机床通用操作面板3上的手轮、电源开关等按钮，可以体验手工操作、对刀、停机、开机等操作效果。数控机床通用操作面板3和数控机床专用操作面板4可以根据不同型号的数控系统采用不同模式的模拟仿真面板，也可以根据实际操作的需要进行定制。在本实施例中，本发明采用的数控机床通用操作面板3采用PS/2键盘结构，数控机床专用操作面板4采用USB键盘结构，依据需求采用F13-F23的按键，是为标准扩展键盘。这些键盘设计制作均服从国际标准。两个面板采用不通的接口和按键约定同时与主控计算机2连接，协同作业，可将各种操作指令输入到主控计算机2中，通过主控计算机2内的仿真软件从而实现数控机床操作的模拟。

    如图3所示，本发明的数控机床通用操作面板3上排列有急停按钮31、超程解除按钮32、循环启动按钮33、进给保持按钮34、电源开关按钮35及手轮36。手轮36下安有两个按钮37、38，后面装有两个弹簧：通过机械传动，左旋手轮36时可使手轮36后面的弹簧压住按钮37而松开按钮38，右旋手轮36时可使手轮36后面的弹簧压住按钮38而松开按钮37。本通用面板按照PS/2标准扩展键盘设计，其按键31～38分别对应表1约定的键值。手轮36的旋转有长期按住LeftShift或RightShift键的效果。主控计算机2接收相应的信号后，可以按照软件设计的仿真过程在屏幕上显示相应的动作。这样数控机床通用操作面板3上的六个按钮七个键可简化编程，也便于制作。

    如图4所示，本发明数控机床采用的数控机床专用操作面板4实际上是将计算机标准扩展键盘的按键依据数控系统按键的布局进行改造。这种改造实质上是标准扩展键盘按键位置及其标示字的外部改造，不设计键盘内部按键功能的改变。改造的原则为：通过重新定义F1～F12的功能键，依据各数控系统厂商定义的面板及其按键调整各按键的位置。由于各厂商对各自的面板及其按键布局有产品手册说明，这种改造是非常容易实现的，也由于这种“数控系统厂商自定义结构’’的问题存在，本发明只提供一种设计思想和原则。在本实施例中GSK980TA数控系统半实物仿真面板的设计布局及效果见图4。该半实物仿真面板与计算机标准扩展键盘的对应关系见表1。

    实例中的专用划分为五个区域：

    I．    屏幕区：用于显示LCD5计算仿真的结果：

    II-  视屏控制区：三个按键用于控制文本方式、三维图形方式、二维图形方式的显示；该区域还可以粘贴数控系统厂商的标志(LOGO)；

    III.  图形操作控制区：该区域含8个按键，分别控制图形的平移、缩放等变换；

    IV.  数控操作区：该区域完全按照GSK980TA数控系统的原始面板设计各个按钮及功能；

    V．    教学交互区：该区域设置6个按键，用于教学互动如收发邮件、局域网聊天、系统设置等。

表l面板按钮与标准键盘按键之间的对应关系

Claims (3)

1.一种具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪，其特征在于：它包括机箱体(1)、装设有数控机床仿真软件的主控计算机(2)、数控机床通用操作面板(3)以及数控机床专用操作面板(4)，该主控计算机(2)内置于机箱体(1)内，数控机床通用操作面板(3)和数控机床专用操作面板(4)嵌于机箱体(1)上并与主控计算机(2)的输入端口相连。

2.根据权利要求l所述的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪，其特征在于：所述数控机床通用操作面板(3)由连接线(7)通过USB或者PS/2鼠标口与主控计算机(2)的相连，该数控机床通用操作面板(3)上排列设有急停按钮(31)、超程解除按钮(32)、循环启动按钮(33)、电源关按钮(34)、电源开按钮(35)及手轮(36)，通用面板背后安装一块三键鼠标的控制电路板，通过连接线接此电路板；其中手轮(36)以按住主控计算机(2)的鼠标中键处理，急停按钮(31)与鼠标左键对应，超程解除按纽(33)与鼠标右键对应，循环启动按钮(33)与鼠标左键的双击对应，电源开按钮(35)与鼠标右键双击对应，电源关按钮(34)与鼠标中键单击对应。

3.根据权利要求1所述的具有三维数字仿真功能的数控机床示教仪，其特征在于：所述数控机床专用操作面板(4)是将计算机PC101键盘的按键依据数控系统按键的布局进行改造而成；主控计算机(2)可通过网络与其他环境连接，也可通过R232接口和机床相连；机箱体(1)采用立柜式机箱，该机箱体(1)上在垂直高度方向的3／4处呈弯折形状，弯折角度在15～30度之间。

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