CN114089971A - 一种数控编程软件设计方法及编程软件 - Google Patents

Abstract

一种数控编程软件设计方法及编程软件，属于数控加工编程软件设计技术领域。本发明包括步骤一，首先，通过Java平台中的Swing工具类，实现在windows操作系统上的GUI界面，并提供带有交互功能的生成数控加工数据文本的方式；步骤二，使用预先内置的字符串处理方法，通过用户输入参数并点击相应的按钮，生成用户所需的数控加工数据文本。使用者通过利用本发明设计的数控编程软件设计方法及编程软件，可以极大地提升编程效率，由于大量的计算工作在设计软件时已经完成，因此使用者可以享用“最小的精力投入，最优的效果产出”的成果。

Description

一种数控编程软件设计方法及编程软件

技术领域

本发明涉及一种基于Java平台的windows数控编程软件的设计方法，属于数控加工编程软件设计技术领域。

背景技术

由于Java语言的安全性、可移植性和网络适应性，现今被大量应用在电商平台等领域。在工业制造领域，一些CAM软件也纷纷开始使用Java作为其开发平台。但目前作为大型应用的CAM软件，如UG、Powermill等，此类软件仅适合进行刀心点位(TCP)的处理和计算，且生成的指令相对固化，灵活性不足。在柔性制造模式日益发达的今天，数控加工形式的多样化已成为常态，因此丰富数控编程的手段对现代制造业具有重要的意义。

尽管使用各种CAD/CAM软件来编制数控加工程序已经成为潮流，但是手工编程还是基础，各种“疑难杂症”的解决往往还要利用手工编程；

在现有的加工车间，进行简单的插补孔和铣螺纹孔工作时，采用CAD/CAM软件来编制数控加工程序需要进行前期的前置操作，例如绘制工件形状，绘制孔的大小、位置等，然后选择加工参数，最后生成程序；进行简单的插补孔和铣螺纹孔工作时往往需要的仅仅是确定孔的深度、直径大小、刀具直径等，因此采用CAD/CAM软件来编制数控加工程序无疑是资源的浪费，但手工编程却需要编程员按照加工要求逐步完成程序编写，其效率相对较低，此外，手工编程存在一定的风险，在大量的字符输入的劳动强度下，极容易因大脑疲惫而出现失误。

发明内容

为实现在数控加工作业中，配合插补孔和铣螺纹孔实现程序编程，提出一种数控编程软件设计方法及数控编程软件，具体方案如下：

方案一：

一种数控编程软件设计方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一，首先，通过Java平台中的Swing工具类，实现在windows操作系统上的GUI界面，并提供带有交互功能的生成数控加工数据文本的方式；

步骤二，使用预先内置的字符串处理方法，通过用户输入参数并点击相应的按钮，生成用户所需的数控加工数据文本。

优选的：步骤一中，对生成数控加工数据文本的处理方法是：

通过继承java平台的JFrame类实现窗口的构建及布局，通过swing组件中的JTabbedPane工具类，实现不同功能的选项卡，每个选项卡都作为独立的容器处理各自的内容，从而生成各自功能的数控加工数据文本；

每个选项卡中，都包含标签、文本框、文本域、单选按钮和复选框、图片组件，用户能够通过各个标签中显示的信息，结合图片中的注释，在所对应的文本框中输入必要的参数，当用户点击“生成程序”按钮时，软件通过JTextField类的getText()方法获取用户输入的参数，并将其进行整合、处理后通过JTextArea类的setText()方法，将预先内置的字符串与整合后的信息一并输出，从而在JTextArea的实例中显示出用户所需的数控加工数据文本，供用户复制到相应的存储介质中永久保存。

优选的：使用Float类中的parseFloat()方法，将用户输入的(String类型)文本转换成可用于计算的Float类型的数值，然后对其进行数学计算，计算完成后通过字符串拼接“+”的方式，将最终的值与其余字符一并转换成用户所需的(String类型)文本并输出。

优选的：步骤二中，实现生成数控加工数据文本功能的详细步骤如下：

(1)首先，根据用户所选择的功能选项卡，初始化显示对应的标签、文本框以及带有使用说明的文本域；

(2)通过创建两个int变量，并实时监控两个变量的值，来识别用户所选择的单选按钮，以及复选框是否勾选，从而判定用户所需的功能类型，并在相应选项卡中通过JComponent容器中的setEnabled(false)方法将不需要用到的标签、文本框切换到不可编辑状态；

(3)通过继承JPanel类并重写类中的public void paint(Graphics g)方法，绘制图片，同时利用Graphics类中的public abstract boolean drawImage方法收集图片的数据、放置位置等信息，利用这种导入图片的方式，将不同“str”路径及名称的图片文件导入到软件中来，并在各自对应的选项卡容器中，添加不同功能所需用到的图片资源；

具体是：使用JComponent中的public void paint(Graphics g)方法在Swing组件中绘制图像，利用Graphics类中的public abstract boolean drawImage方法收集图片的数据、放置位置等信息，drawImage方法的参数中使用一个BufferedImage类的实例(用于缓冲图像数据)，该实例使用ImageIO类中的静态方法public static BufferedImage read方法获得，该静态方法中使用由图片编码而来的字节信息(InputStream的实例)。通过this.getClass方法获得当前实例的Class类，然后通过Class类中的public InputStreamgetResourceAsStream方法查找给定路径和名称的资源，并将其编码为InputStream的实例。

将上述过程封装在一个继承自JPanel的类中，当此类被创建实例时，通过其构造函数将所需图片文件的路径及名称通过(String)参数传递给此实例，然后像添加其它组件一样，将带有图片信息的实例组件添加到所需的窗口或容器中。

(4)当用户点击“举例”按钮时，软件通过setText()方法将预先内置的可用信息在对应的JTextField实例中显示出来，此时当用户再次点击“生成程序”按钮时，软件通过JTextField类的getText()方法获取到用户点击“举例”按钮时在JTextField实例中显示出来的参数，并结合预先内置的字符串，在JTextArea的实例中输出与“举例”功能相关的数控加工数据文本；

(5)当用户点击“清空所有”按钮时，软件通过setText()方法将所有JTextField的实例及JTextArea的实例均设置为“空”字符串；

(6)当用户点击“复位”按钮时，软件通过setText()方法将所有JTextField的实例及JTextArea的实例均设置为第一次进入界面时的初始化状态，其中包含了在部分JTextField实例中预先设置的简要提示文本，以及在JTextArea的实例中预先设置的“使用说明”的信息文本；

(7)最后，利用“exe4j”工具，将已打包的java项目，结合所需的jre资源和ico图标文件，转换成真正在windows操作系统上能够运行的应用软件。

优选的：步骤二中，当用户点击相应的按钮或选项卡时，该软件提供相应的参考图及各界面的使用说明。

方案二：

一种数控编程软件，包括：

初始化单元，用于初始化原始程序文件和函数指令列表；

程序参数获取单元，用于获取用户输入的待加工零件参数信息；

程序生成单元，用于根据程序参数获取单元获取的待加工零件参数信息，生成数控加工数据程序文本。

所述初始化单元具体用于预设原始程序框图库，所述原始程序框图库对应多个原始程序框图，每一原始程序框图对应唯一的程序框图文件，其中，每一程序框图文件对应一任务操作，所述原始程序框图库反映所述机器人的历史任务操作。

本发明有益效果：

1.编程速度：用户通过利用本发明，可以极大地提升编程效率，由于大量的计算工作在设计软件时已经完成，因此用户可以享用“最小的精力投入——最优的效果产出”的成果。

2.可靠性：手工编程存在一定的风险，在大量的字符输入的劳动强度下，极容易因大脑疲惫而出现失误，由于本发明仅需用户提供少量的操作，因此可以极大地降低犯错的几率，且其中预置的代码事先经过验证，则可以保证执行代码时不会出现意想不到的意外情况，从而提高加工过程的可靠性。

3.可扩展：用户可以根据不同的工艺需要，对现有的界面和运算方式进行修改，还可以内置各种实用的小功能，从而制定出适合自己使用的“宏程序工具箱”。

4.友好性：在选项卡初始化时，带有事先预置的使用说明，使完全不懂软件的用户也能快速地学会使用此软件，具有很好的亲和性。

附图说明

图1为一种数控编程软件设计方法流程图；

图2为本发明中插补孔选项卡的用户界面；

图3为本发明中铣螺纹选项卡的用户界面；

图4为本发明中增加阵列选项卡的用户界面；

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于Java平台，创建主类ChaBuKongFrame继承自JFrame容器，用于创建基本窗口。

将cbkPanel、xlwPanel、zjzlPanel三个JPanel实例添加进一个JTabbedPane实例中生成三个选项卡，这三个选项卡分别包括插补孔选项、铣螺纹孔选项和增加阵列选项；

自定义ImagePanel类继承自JPanel用于加载图片，在ImagePanel类中重写publicvoid paint(Graphics g)方法，并通过如下指令实现加载图片功能：

在主类中针对每个面板分别建立ImagePanel实例，调用对应的图片路径在各面板中生成所需图片。

创建标签、文本框、文本域、滚动条、按钮、复选框等基本组件，并分别设置其大小、位置等属性，定义必要的从属关系，对各组件的名称、内容及单选按钮、复选框的状态进行初始化设定。

创建几个变量用于判断用户所选择的单选框的状态，如：int method＝0用于得到插补孔选项卡中的粗、精铣单选按钮的选择结果，int cut_In＝0用于得到在“仅粗铣”、“先粗后精”两种状态下的下刀方式单选按钮的选择结果，boolean zlfs_Initialization＝true用于得到增加阵列选项卡中的圆形阵列、线性阵列单选按钮的选择结果，booleanyxzl_Initialization＝true用于得到在“圆周阵列”状态下的“终止角模式”和“点位数量模式”单选按钮的选择结果。

如图2所示，通过对鼠标点击按钮事件的监听和响应，在cbkPanel(插补孔)选项卡中，当用户点击“仅精铣”单选按钮时，变量method的值将被设置为1，同时四个标签实例(粗铣时的下刀方式rough_Cut_In_Method、行距系数spacing_Coefficient、侧面余量side_Allowance、底面余量bottom_Allowance)的状态，三个文本框实例(行距系数文本spacing_Coefficient_Text、侧面余量文本side_Allowance_Text、底面余量文本bottom_Allowance_Text)的状态，单选按钮组中的两个按钮实例(垂直下刀cut_In_Upright和螺旋下刀cut_In_Helix)的状态均被设置为未激活状态(为便于阅读，以上四个标签实例、三个文本框实例、单选按钮组中的两个按钮实例在下文中统一称作“粗铣工艺组件”)。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量method的值的确认，将文本域cbk_jta的值设置为预先内置的“仅精铣”部分内容。

当用户点击“仅粗铣"单选按钮并选择“垂直下刀”选项时，变量method的值将被设置为0，变量cut_In的值将被设置为0，同时所有“粗铣工艺组件”的状态均被设置为激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量method的值和cut_In的值的确认，将文本域cbk_jta的值设置为预先内置的“仅粗铣-垂直下刀”部分内容。

当用户点击“仅粗铣"单选按钮并选择“螺旋下刀”选项时，变量method的值将被设置为0，变量cut_In的值将被设置为1，同时所有“粗铣工艺组件”的状态均被设置为激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量method的值和cut_In的值的确认，将文本域cbk_jta的值设置为预先内置的“仅粗铣-螺旋下刀”部分内容。

当用户点击“先粗后精"单选按钮并选择“垂直下刀”选项时，变量method的值将被设置为2，变量cut_In的值将被设置为0，同时所有“粗铣工艺组件”的状态均被设置为激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量method的值和cut_In的值的确认，将文本域cbk_jta的值设置为预先内置的“先粗后精-垂直下刀”部分内容。

当用户点击“先粗后精"单选按钮并选择“螺旋下刀”选项时，变量method的值将被设置为2，变量cut_In的值将被设置为1，同时所有“粗铣工艺组件”的状态均被设置为激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量method的值和cut_In的值的确认，将文本域cbk_jta的值设置为预先内置的“先粗后精-螺旋下刀”部分内容。

如图3所示，通过对选项事件的监听和响应，当用户勾选或取消勾选“分层”按钮时，使用如下方法获知选项是否被选中的信息：

public void itemStateChanged(ItemEvent e){

int i＝e.getStateChange()；

当i的值等于ItemEvent.DESELECTED时，两个文本框(每层切宽文本cutting_width_of_each_layer_text、附加层数文本additional_layers_text)的值被设置为“0”，并将其状态设置为未激活状态。

当i的值等于ItemEvent.SELECTED时，两个文本框(每层切宽文本cutting_width_of_each_layer_text、附加层数文本additional_layers_text)的状态被设置为激活状态。

无论哪种状态，当用户点击“生成程序”按钮时，都将将文本域xlw_jta的值设置为预先内置的内容，只是当未勾选“分层”复选框时，两个文本框(每层切宽文本cutting_width_of_each_layer_text、附加层数文本additional_layers_text)中的内容均为“0”。

如图4所示，通过对鼠标点击按钮事件的监听和响应，在zjzlPanel(增加阵列)选项卡中，当用户点击“圆形阵列”(circularity_Array)单选按钮时，七个标签(分布圆中心X坐标position_Circle_Center_X、分布圆中心Y坐标position_Circle_Center_Y、分布圆直径position_Circle_Center_Dia、起始角starting_Angle、步进角step_Angle、终止角ending_Angle或点位数量number_Of_Point)、七个文本框(分布圆中心X坐标文本position_Circle_Center_X_Text、分布圆中心Y坐标文本position_Circle_Center_Y_Text、分布圆直径文本position_Circle_Center_Dia_Text、起始角文本starting_Angle_Text、步进角文本step_Angle_Text、终止角文本ending_Angle_Text或点位数量文本number_Of_Point_Text)(以下简称为圆形阵列组件)的状态均被设置为激活状态；另外七个标签(起点X坐标starting_X、起点Y坐标starting_Y、第一方向间距space_Between_First_Direction、第二方向间距space_Between_Secondly_Direction、第一方向阵列数量number_Of_First_Direction、第二方向阵列数量number_Of_Secondly_Direction、阵列整体旋转角度rotattion_Angle)、七个文本框(起点X坐标文本starting_X_Text、起点Y坐标文本starting_Y_Text、第一方向间距文本space_Between_First_Direction_Text、第二方向间距文本space_Between_Secondly_Direction_Text、第一方向阵列数量文本number_Of_First_Direction_Text、第二方向阵列数量文本number_Of_Secondly_Direction_Text、阵列整体旋转角度文本rotattion_Angle_Text)(以下简称为线性阵列组件)的状态均被设置为未激活状态；若同时选择终止角模式时，变量zlfs_Initialization的值将被设置为true，变量yxzl_Initialization的值将被设置为true，同时标签实例(终止角ending_Angle)、文本框实例(终止角文本ending_Angle_Text)的状态均被设置为激活状态；标签实例(点位数量number_Of_Point)、文本框实例(点位数量文本number_Of_Point_Text)的状态均被设置为未激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量zlfs_Initialization和变量yxzl_Initialization的值的确认，将文本域zjzl_jta的值设置为预先内置的“圆形阵列-终止角模式”部分内容。

当用户点击“圆形阵列"单选按钮并选择“点位数量模式”选项时，变量zlfs_Initialization的值将被设置为true，变量yxzl_Initialization的值将被设置为false，同时标签实例(终止角ending_Angle)、文本框实例(终止角文本ending_Angle_Text)的状态均被设置为未激活状态；标签实例(点位数量number_Of_Point)、文本框实例(点位数量文本number_Of_Point_Text)的状态均被设置为激活状态。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量zlfs_Initialization和变量yxzl_Initialization的值的确认，将文本域zjzl_jta的值设置为预先内置的“圆形阵列-点位数量模式”部分内容。

当用户点击“线性阵列"(linearity_Array)单选按钮时，"圆形阵列组件"的状态均被设置为未激活状态,"线性阵列组件"的状态均被设置为激活状态,同时变量zlfs_Initialization的值将被设置为false。此时当用户单击“生成程序”按钮时，通过对变量zlfs_Initialization的值的确认，将文本域zjzl_jta的值设置为预先内置的“线性阵列模式”部分内容。

为使文本框实现“点击→清空”的效果，在主类ChaBuKongFrame中定义并初始化三个数组cbk_count[]、xlw_count[]、zjzl_count[]，数组中的元素分别与三个选项卡中的文本框一一对应，分别用于管理各个文本框的初始化状态。当数组中某个元素的值为0时，代表其对应的文本框处于初始状态，此时用户点击该文本框时，将此文本框的值设置为""(空串)；当数组中某个元素的值不为0时，则表示该文本框的值已经过修改，不再处于初始化状态，此时用户点击文本框时不会引起任何改变。

在插补孔选项卡和铣螺纹选项卡中，都存在“举例”按钮。当点击插补孔(cbkPanel)选项卡中的“举例”(cbk_example)按钮时，将计数器数组cbk_count[]中的每一个元素的值都自加1，并将将cbkPanel(插补孔)选项卡中所有文本框的值设置为预先内置的一组值；当点击铣螺纹(xlwPanel)选项卡中的“举例”xlw_example按钮时，将计数器数组xlw_count[]中的每一个元素的值都自加1，并将xlwPanel(铣螺纹)选项卡中所有文本框的值设置为预先内置的一组值。

在三个选项卡中，都存在“复位”按钮。当点击插补孔(cbkPanel)选项卡中的“复位”(cbk_reset)按钮时，将计数器数组cbk_count[]中的每一个元素的值都设置为0，并将该选项卡中所有文本框的值都还原为初始值；当点击铣螺纹(xlwPanel)选项卡中的“复位”(cbk_reset)按钮时，将计数器数组xlw_count[]中的每一个元素的值都设置为0，并将该选项卡中所有文本框的值都还原为初始值；当点击增加阵列(zjzlPanel)选项卡中的“复位”(zjzl_reset)按钮时，将计数器数组zjzl_count[]中的每一个元素的值都设置为0，并将该选项卡中所有文本框的值都还原为初始值。

在三个选项卡中，都存在“清空所有”按钮。当点击插补孔(cbkPanel)选项卡中的“清空所有”(cbk_clear)按钮时，将该选项卡中所有文本框的值都设置为""(空串)；当点击铣螺纹(xlwPanel)选项卡中的“清空所有”(xlw_clear)按钮时，将该选项卡中所有文本框的值都都设置为""(空串)；当点击增加阵列(zjzlPanel)选项卡中的“清空所有”(zjzl_clear)按钮时，将该选项卡中所有文本框的值都设置为""(空串)。

由此可见，本发明只是对方法及系统的示例性说明，并不限定它的保护范围，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种数控编程软件设计方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

步骤一，首先，通过Java平台中的Swing工具类，实现在windows操作系统上的GUI界面，并提供带有交互功能的生成数控加工数据文本的方式；

步骤二，使用预先内置的字符串处理方法，通过用户输入参数并点击相应的按钮，生成用户所需的数控加工数据文本。

2.根据权利要求1所述的一种数控编程软件设计方法，其特征在于：步骤一中，对生成数控加工数据文本的处理方法是：

通过继承java平台的JFrame类实现窗口的构建及布局，通过swing组件中的JTabbedPane工具类，实现不同功能的选项卡，每个选项卡都作为独立的容器处理各自的内容，从而生成各自功能的数控加工数据文本；

每个选项卡中，都包含标签、文本框、文本域、单选按钮和复选框、图片组件，用户能够通过各个标签中显示的信息，结合图片中的注释，在所对应的文本框中输入必要的参数，当用户选择生成程序时，软件通过JTextField类的getText()方法获取用户输入的参数，并将其进行整合、处理后通过JTextArea类的setText()方法，将预先内置的字符串与整合后的信息一并输出，从而在JTextArea的实例中显示出用户所需的数控加工数据文本，供用户复制到相应的存储介质中永久保存。

3.根据权利要求1所述的一种数控编程软件设计方法，其特征在于：步骤二中，实现生成数控加工数据文本功能的详细步骤如下：

(1)首先，根据用户所选择的功能选项卡，初始化显示对应的标签、文本框以及带有使用说明的文本域；

(2)通过创建两个int变量，并实时监控两个变量的值，来识别用户所选择的单选按钮，以及复选框是否勾选，从而判定用户所需的功能类型，并在相应选项卡中通过JComponent容器中的setEnabled(false)方法将不需要用到的标签、文本框切换到不可编辑状态；

(3)通过继承JPanel类并重写类中的public void paint(Graphics g)方法，绘制图片，同时利用用Graphics类中的public abstract boolean drawImage方法收集图片的数据、放置位置信息，利用这种导入图片的方式，将不同“str”路径及名称的图片文件导入到软件中来，并在各自对应的选项卡容器中，添加不同功能所需用到的图片资源；

(4)当用户选择举例时，软件通过setText()方法将预先内置的可用信息在对应的JTextField实例中显示出来，此时当用户再次选择生成程序时，软件通过JTextField类的getText()方法获取到用户选择举例时，在JTextField实例中显示出来的参数，并结合预先内置的字符串，在JTextArea的实例中输出与举例功能一致的数控加工数据文本；

(5)当用户点选择清空所有时，软件通过setText()方法将所有JTextField的实例及JTextArea的实例均设置为“空”字符串；

(6)当用户选择复位时，软件通过setText()方法将所有JTextField的实例及JTextArea的实例均设置为第一次进入界面时的初始化状态，其中包含了在部分JTextField实例中预先设置的简要提示文本，以及在JTextArea的实例中预先设置的“使用说明”的信息文本；

(7)最后，利用“exe4j”工具，将已打包的java项目，结合所需的jre资源和ico图标文件，转换成真正在windows操作系统上能够运行的应用软件。

4.根据权利要求1所述的一种数控编程软件设计方法，其特征在于：步骤二中，当用户点击相应的按钮或选项卡时，该软件提供相应的参考图及各界面的使用说明。

5.一种数控编程软件，其特征在于，包括：

初始化单元，用于初始化原始程序文件和函数指令列表；

程序参数获取单元，用于获取用户输入的待加工零件参数信息；

程序生成单元，用于根据程序参数获取单元获取的待加工零件参数信息，生成数控加工数据程序文本。

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