CN106875820A - 一种数控综合实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控综合实训系统，包括主机、数控机床操作面板和数控仿真软件，数控仿真软件设置在主机内部，数控机床操作面板设置在主机外主机相连接，数控仿真软件根据数控机床操作面板的指令进行仿真；还包括系统面板，系统面板与数控仿真软件相连；所述主机还包括显示器，显示器实时显示数控仿真软件仿真过程。本数控综合实训系统可以实现数控车床操作步骤和结果的仿真，以虚拟技术代替实训教学环节中设备、材料、刀具等方面的损耗以降低教学成本，同时通过真实机床面板操作训练使学生体会机床操作过程，有利于学生更好地学习。

Description

一种数控综合实训系统

技术领域

本发明涉及数控仿真领域，尤其涉及一种数控综合实训系统。

背景技术

数控综合实训平台是以虚拟技术代替实训教学环节中设备、材料、刀具等方面的损耗以降低教学成本，同时通过真实机床面板操作训练使学生体会机床操作过程。由于数控专业学生人数通常不多，因此市面上的数控专业平台不多，主要分为两种：一种是专门从事数控仿真虚拟化平台的企业开发的仿真软件，这种软件通常是安装在电脑上，但是这种软件通常没有真实操作按键，企业的软件通常也不符合教育的要求；另一种是机床生产厂家为了帮助自身设备的使用开发的仿真机床按键的小机器，这种小机器可以达到熟悉操作的联系效果，但是由于生产厂家没有三维仿真技术，所以这类小机器通常没有仿真画面，即使有，其界面也非常粗糙，只能仿真操作结果，不能仿真操作过程。因此需要一种既有真实的操作按键也有真实的仿真画面，同时具备实训考核内容的数控综合实训平台。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种数控综合实训系统。

本发明的具体内容如下：一种数控综合实训系统，包括主机、数控机床操作面板和数控仿真软件，数控仿真软件设置在主机内部，数控机床操作面板设置在主机外与主机相连接，数控仿真软件根据数控机床操作面板的指令进行仿真；还包括系统面板，系统面板与数控仿真软件相连；所述主机还包括显示器，显示器实时显示数控仿真软件仿真过程。

系统面板控制数控仿真软件的工作状态，如选择不同的仿真模式，设置数控仿真软件的工作参数如时间、刀具、材料和切削参数等，通过系统面板可以选择不同的工作环境，有助于学生充分学习各种环境下的数控机床操作。数控机床操作面板由使用者操作，不同的仿真环境对应不同的数控机床操作面板，数控机床操作面板与数控机床的操作一致或者近似，在选择好仿真种类的环境后使用对应的数控机床，可使使用者亲自操作不同的机床，给使用者身临其境的效果，有助于达到更好的教学效果。数控机床操作面板与主机是机械连接，与数控仿真软件是软件连接，数控仿真软件根据数控机床操作面板上不同按键的输入仿真出对应的工作过程和结果。主机根据不同的环境可设计为不同的样式如电脑或其他样式。显示器可用于显示数控仿真软件的工作过程和结果，便于直观地进行学习。

进一步的，数控机床操作面板和系统面板采用数控机床操作面板标准布局，如FANUC标准布局。使面板更加贴近实际的教学和操作习惯需要，根据具体的教学环境可以结合实际机床操作的需要扩展，并充分考虑人机交互的优化。

进一步的，所述数控仿真软件包括数控铣仿真、数控车仿真和加工中心仿真。可以通过系统面板切换不同的数控机床，实现不同数控机床的仿真。

进一步的，数控机床操作面板包括数控铣模式、数控车模式和加工中心模式。三种模式分别对应不同的车床的仿真，在选择某一车床仿真时，使用对应的数控机床操作面板，更加贴合使用需求。

进一步的，数控仿真软件为双单片机，系统面板和数控机床操作面板分别通过串口与一单片机实时通讯。数控仿真软件采用双单片机通过串口与系统面板和数控机床操作面板相连，进行实时通讯，能够使系统响应时间不大于20毫秒，大大提高了系统响应的速度和稳定性，

进一步的，还包括教师机，教师机同时与若干主机相连，教师机的优先级高于其他主机。教师机的内部通讯模块与其他的主机相连，实时通讯，教师机可以监控其他主机的工作情况，可便于课堂教学时教师查看学生的学习情况；教师机的优先级高于其他主机，因此教师机可以总控教室里其他的主机，在进行教学时向其他主机发送教师演示步骤，或者考核时教师机控制其他主机向其发送试题，实现课堂灵活教学。

进一步的，数控仿真软件设有标准动作模板。学生可以自主参照学习该动作模板，或者对照模板进行练习。

进一步的，数控仿真软件设有考核系统，考核系统包括理论考核和实操考核，考核系统记录操作全过程，并与标准动作模板自动进行对比得到考核结果。理论考核主要针对填空、选择、判断等理论试题进行考核；实操考核针对加工过程中刀具的选择、毛坯的装夹、工艺过程、操作日志、尺寸比对以及考核时间等进行记录，再自动进行比对评测得到最终考核结果；避免人为因素造成的检测误差，实现考核评价自动化。考核系统可以后台自动记录学生操作全过程例如：刀具的选择、毛坯的装夹、工序及工步的制定、切削参数的设置以及机床误操作导致的撞刀等数据形成学习日志；通过大规模的学业水平测试，收集多样、有用的教学实施数据。

进一步的，数控机床操作面板包括显示装置、NC键盘、机床控制面板、状态灯和手持单元。显示装置根据根据系统状态和操作命令的不同，显示正在编辑的程序、正在运行的程序、机床的加工状态等信息；NC键盘即数控编程面板，功能类似于计算机键盘的按键阵列，NC键盘包括软键功能键和零件程序的编辑、参数输入等功能；机床操作面板几种系统的所有按钮，状态灯用于显示系统状态，手持单元用于手摇方式增量进给坐标轴。

进一步的，还包括省级监控管理中心、市级监控管理中心和校级监控管理中心，省级管理中心监控市级管理中心，市级管理中心监控校级管理中心，校级管理中心监控主机。可根据主机记录的学生操作和成绩，利用大数据对全省数控专业的教学进行精准分析。

本发明的有益效果：可以实现数控车床操作步骤和结果厄仿真，以虚拟技术代替实训教学环节中设备、材料、刀具等方面的损耗以降低教学成本，同时通过真实机床面板操作训练使学生体会机床操作过程，有利于学生更好地学习。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的数控综合实训系统的示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种数控综合实训系统，包括主机1、数控机床操作面板2和数控仿真软件3，数控仿真软件3设置在主机1内部，数控机床操作面板2设置在主机1外与主机1相连接，数控仿真软件3根据数控机床操作面板2的指令进行仿真；还包括系统面板4，系统面板4与数控仿真软件3相连；主机1还包括显示器11，显示器11实时显示数控仿真软件3仿真过程。

系统面板4控制数控仿真软件3的工作状态，如选择不同的仿真模式，设置数控仿真软件3的工作参数如时间、刀具、材料和切削参数等，通过系统面板4可以选择不同的工作环境，有助于学生充分学习各种环境下的数控机床操作。数控机床操作面板2由使用者操作，不同的仿真环境对应不同的数控机床操作面板2，数控机床操作面板2与数控机床的操作一致或者近似，在选择好仿真种类的环境后使用对应的数控机床，可使使用者亲自操作不同的机床，给使用者身临其境的效果，有助于达到更好的教学效果。数控机床操作面板2与主机1是机械连接，与数控仿真软件3是软件连接，数控仿真软件3根据数控机床操作面板2上不同按键的输入仿真出对应的工作过程和结果。主机1根据不同的环境可设计为不同的样式如电脑或其他样式。显示器11可用于显示数控仿真软件3的工作过程和结果，便于直观地进行学习。本实施例中，数控仿真软件仿真的三维造型使用Solidworks2014简体中文版，主机、数控机床操作面板和系统面板等的电路板开发软件为Altium Designer 2015，各组成部分的通讯程序开发软件为Keil MDK-ARM 5.14 uVision5。系统的环境为Windows7，64位简体中文旗舰版，主机的硬件配置可以使系统开启后15秒内进入到系统桌面环境。进入实验环境后，无卡顿、死机等现象，系统正常运行。

本实施例优选的，数控机床操作面板2和系统面板4采用数控机床操作面板标准布局，本实施例中采用FANUC标准布局。使面板更加贴近实际的教学和操作习惯需要，根据具体的教学环境可以结合实际机床操作的需要扩展，并充分考虑人机交互的优化。

本实施例优选的，数控仿真软件3包括数控铣仿真31、数控车仿真32和加工中心仿真33。可以通过系统面板4切换不同的车床，实现不同车床的仿真。

本实施例优选的，数控机床操作面板2包括数控铣模式21、数控车模式22和加工中心模式23。三种模式分别对应不同的车床的仿真，在选择某一车床仿真时，使用对应的数控机床操作面板2，更加贴合使用需求。

本实施例优选的，数控仿真软件3为双单片机，系统面板4和数控机床操作面板2分别通过串口与一单片机实时通讯。数控仿真软件3采用双单片机通过串口与系统面板4和数控机床操作面板2相连，进行实时通讯，能够使系统响应时间不大于20毫秒，大大提高了系统响应的速度和稳定性，

本实施例优选的，还包括教师机，教师机同时与若干主机1相连，教师机的优先级高于其他主机1。教师机的内部通讯模块与其他的主机1相连，实时通讯，教师机可以监控其他主机1的工作情况，可便于课堂教学时教师查看学生的学习情况；教师机的优先级高于其他主机1，因此教师机可以总控教室里其他的主机1，在进行教学时向其他主机1发送教师演示步骤，或者考核时教师机控制其他主机1向其发送试题，实现课堂灵活教学。

本实施例优选的，数控仿真软件3设有标准动作模板。学生可以自主参照学习该动作模板，或者对照模板进行练习。

本实施例优选的，数控仿真软件3设有考核系统34，考核系统包括理论考核35和实操考核36，考核系统34记录操作全过程，并与标准动作模板自动进行对比得到考核结果。理论考核35主要针对填空、选择、判断等理论试题进行考核；实操考核36针对加工过程中刀具的选择、毛坯的装夹、工艺过程、操作日志、尺寸比对以及考核时间等进行记录，再自动进行比对评测得到最终考核结果；避免人为因素造成的检测误差，实现考核评价自动化。考核系统34可以后台自动记录学生操作全过程例如：刀具的选择、毛坯的装夹、工序及工步的制定、切削参数的设置以及机床误操作导致的撞刀等数据形成学习日志；通过大规模的学业水平测试，收集多样、有用的教学实施数据。

本实施例优选的，数控机床操作面板2包括显示装置、NC键盘、机床控制面板、状态灯和手持单元。显示装置根据根据系统状态和操作命令的不同，显示正在编辑的程序、正在运行的程序、机床的加工状态等信息；NC键盘即数控编程面板，功能类似于计算机键盘的按键阵列，NC键盘包括软键功能键和零件程序的编辑、参数输入等功能；机床操作面板几种系统的所有按钮，状态灯用于显示系统状态，手持单元用于手摇方式增量进给坐标轴。

本实施例优选的，还包括省级监控管理中心、市级监控管理中心和校级监控管理中心，省级管理中心监控市级管理中心，市级管理中心监控校级管理中心，校级管理中心监控主机。可根据主机记录的学生操作和成绩，利用大数据对全省数控专业的教学进行精准分析。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种数控综合实训系统，其特征在于：包括主机、数控机床操作面板和数控仿真软件，数控仿真软件设置在主机内部，数控机床操作面板设置在主机外与主机相连接，数控仿真软件根据数控机床操作面板的指令进行仿真；还包括系统面板，系统面板与数控仿真软件相连；所述主机还包括显示器，显示器实时显示数控仿真软件仿真过程。

2.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：数控机床操作面板和系统面板采用数控机床操作面板标准布局。

3.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：所述数控仿真软件包括数控铣仿真、数控车仿真和加工中心仿真。

4.根据权利要求3所述的数控综合实训系统，其特征在于：所述数控机床操作面板包括数控铣模式、数控车模式和加工中心模式。

5.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：所述数控仿真软件为双单片机，系统面板和数控机床操作面板分别通过串口与一单片机实时通讯。

6.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：还包括教师机，教师机同时与若干主机相连，教师机的优先级高于其他主机。

7.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：所述数控仿真软件设有标准动作模板。

8.根据权利要求7所述的数控综合实训系统，其特征在于：所述数控仿真软件设有考核系统，考核系统包括理论考核和实操考核，考核系统记录操作全过程，并与标准动作模板自动进行对比得到考核结果。

9.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：数控机床操作面板包括显示装置、NC键盘、机床控制面板、状态灯和手持单元。

10.根据权利要求1所述的数控综合实训系统，其特征在于：还包括省级监控管理中心、市级监控管理中心和校级监控管理中心，省级管理中心监控市级管理中心，市级管理中心监控校级管理中心，校级管理中心监控主机。