TWI406117B - 電腦數值控制之輔助系統及其輔助方法 - Google Patents

Description

電腦數值控制之輔助系統及其輔助方法

本揭示內容是有關於一種電腦數值控制加工機的輔助設備，且特別是有關於一種電腦數值控制之輔助系統及其輔助方法。

隨著科技進步而不斷增加工具機零件的加工複雜度，現今的零件加工進入了電腦數值控制加工機(CNC)的時代。

由於每一個工件的生產加工都會耗費時間及材料，目前業界多採用電腦輔助設計與製造軟體(CAD/CAM)，進行加工前的模擬。前述加工模擬軟體可預先模擬加工過程，預先模擬材料或結構進行加工的操作以便除錯與改善，防止實際加工作業中的錯誤產生，更能避免造成機台與工件的損害。

前述模擬軟體功能雖然充足，但是仍存在若干實用上的問題：

其一，模擬軟體程式指令操作複雜，模擬人員需先熟悉軟體操作後，才能熟悉模擬加工情況。目前市場上存在不同廠牌的應用軟體及機型，對於實務上需要同時熟悉各種廠牌機型及軟體操作是很困難的；因此，如何能夠讓每一位操作者皆能適應不同軟體之指令與廠牌變化之指令核校，已是實務最需要解決的問題。

其二，以模擬軟體模擬加工軟體的操作著重於CNC(computer numerical control)程式碼的練習，若是使用者一時操作錯誤或設定失當，很容易發生嚴重的毀損；因此，以往業界在新進人員(或學員)實際上機加工作業前，往往仍需再另外安排時間施以銜接教育，直接操作實際的CNC工具機操作面盤以熟悉適應CNC工具機操作，以降低加工操作疏失。此種習知訓練方式不但會拉長訓練時間，也提高了人事訓練成本。

其三，由於CNC工具機的控制盒必須進行加工過程控制，所以，習用CNC工具機難以另外同步配合ERP(Enterprise Resource Planning)進行所有機具的資源整合規劃操作。

如前述問題，如何研發出一種可兼具工具機操作輔助及操作訓練的系統，並讓操作者可以隨時適應不同軟體或廠牌的機具，更能讓新進操作人員在安全無虞的操作下直接且快速的熟悉CNC工具機操作介面設計，實為仍待業界再加以思索突破之目標及方向。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種電腦數值控制之輔助系統，其能協助操作者適應不同廠牌機型的操作、降低設備故障率及提昇操作訓練的效果，且能同步配合ERP資源整合。

依據本揭示內容之一實施方式，係指一種電腦數值控制之輔助系統，且可拆卸式連接於一般電腦數值控制加工機的電腦數值控制加工機上，包含一模擬台座、一模擬影像裝置及一控制連接模組。

前述模擬台座可以安裝定位在一般電腦數值控制加工機上，讓模擬影像裝置位置一致於真實工作台座的視窗位置。藉由控制連接模組連接於一電腦數值控制加工機上，且依據電腦數值控制加工機的控制指令，在模擬影像裝置上預先顯示模擬真實工作台座視窗所觀察到之影像，而控制連接模組則會將模擬台座的指令轉換為真實工作台座的指令。

藉前述結構設計，當控制連接模組連接於一電腦數值控制加工機上，控制連接模組能依據電腦數值控制加工機的控制指令，在模擬影像裝置預先顯示模擬真實工作台座視窗所觀察到之影像，並可提供操作者預先確認指令效果，防止因指令下達與真實機具數據有差異而發生錯誤動作，降低機台受損的潛在危險，有效降低故障率。

同時，輔助系統前述控制連接模組包含一連接件，連接件採用常用之連接結構設計，連接件也可以同時具備多種連接標準結構，藉此能適用各種廠牌或型號之設備。而控制連接模組內更包含一控制電腦，以控制電腦供該控制連接模組讀取控制指令之後轉換為引導操作之影像訊號，並讓輔助工作台之模擬台座的指令與各種廠牌或型號之設備同步化；更可以提供該模擬影像裝置上顯示模擬影像。

值得一提的是，利用控制連接模組可以隨時連接於一電腦數值控制加工機上，且能同步配合ERP資源整合；此外，不論原本真實的工作是否進行，都可以利用控制連接模組另行外接各種型號的電腦數值控制加工機，藉此，本揭示內容不僅能配合ERP資源整合，並可作為真實工作輔助導引之功能與訓練操作的功能可以輕易交替切換，方便生產廠商切換訓練及輔助工作狀況。

輔助系統另一方面，前述電腦數值控制之輔助系統內可另裝設有一聲音模組，利用聲音模組將控制連接模組傳遞的控制指令轉變為模擬音效後，再向外撥放輸出。

依據本發明之前述態樣實施方式，本揭示內容之另一態樣是在提供一種電腦數值控制之輔助方法，其能引導操作者依循標準作業程序、適應不同廠牌的工具機，更進一步提昇仿真模擬及訓練的效果。

本揭示內容之輔助方法至少包含以下步驟：將一輔助系統的控制連接模組連接於電腦數值控制加工機；控制連接模組依據電腦數值控制加工機的不同廠牌的控制指令及內部數據，在輔助系統的模擬影像裝置上顯示前導之操作導引影像，進而引導操作者依循標準作業程序；以及電腦數值控制加工機開始進行加工。

值得一提的是，本發明另可以隨後進行以下步驟：控制連接模組依據電腦數值控制加工機的控制指令及電腦數值控制加工機的各項數據，在輔助系統的模擬影像裝置上顯示真實視窗內即將產生之模擬影像；以及視窗內的真實運作與模擬影像裝置顯示之模擬影像間具有一時間差，且模擬影像早於電腦數值控制加工機的真實運作。

利用前述步驟，本發明能利用模擬影像裝置顯示之模擬影像引導操作者依循標準作業程序，不但可以避免習慣單一廠牌機型的操作者適應不同的廠牌機型；且將提供真實且具臨場感的操作前時間差模擬，不僅操作者能在操作介面時預先觀察被模擬的加工狀態，不僅避免故障意外發生，更能增加真實操作前的預估安全性機制。

請參照第1及2圖，其分別繪示依照本發明一實施方式之電腦數值控制之輔助系統的結構示意圖及本實施方式之輔助系統運作流程圖。

本實施方式為一種電腦數值控制之輔助系統100，連接於一般電腦數值控制加工機200上，包含一模擬台座110、一模擬影像裝置120及一控制連接模組130。其中結構包含：模擬台座110，係供使用者輸入控制指令，且可拆卸地安裝在一電腦數值控制加工機200上。

模擬影像裝置120，實施方式可採用一液晶顯示器或一立體顯影裝置，模擬影像裝置120安裝在該模擬台座110上。

控制連接模組130，安裝在該模擬台座110上，且控制連接模組130一端向內連接模擬影像裝置120，且控制連接模組130向外連接一般電腦數值控制加工機200的控制系統210，並且藉由控制連接模組130讀取控制系統210的控制指令及相關數據，且藉控制連接模組130之資訊在該模擬影像裝置120上顯示模擬電腦數值控制加工機200的真實工作台座視窗220處即將發生之影像。

另前述控制連接模組130更包含一控制電腦131及一連接件132，控制電腦131供控制連接模組130讀取模擬台座110的控制指令，且以控制電腦131轉換為引導使用者操作實際電腦數值控制加工機200的影像訊號，另控制電腦131也會將模擬台座110的控制指令轉為適應電腦數值控制加工機200的指令，且回傳給電腦數值控制加工機200；故本實施例的操作者可以在模擬台座110的引導下進行實際電腦數值控制加工機200的操作，無論實際電腦數值控制加工機200的型號及廠牌為何，前述模擬影像裝置120會模擬操作者慣用之指令，並且呈現正確的操作引導，避免使用者操作不熟悉型號及廠牌時產生操作錯誤。

而連接件132則採用符合多種廠牌及型號的常用標準結構，可供不同型號及廠牌之電腦數值控制加工機200連接控制連接模組130。而此控制連接模組130利用控制電腦131及連接件132的搭配，能夠在電腦數值控制加工機200開始進行加工前，依據連接件132連接不同廠牌電腦數值控制加工機200的訊號，在模擬影像裝置120上顯示前導之操作導引影像(符合目前連接之廠牌的控制指令及內部數據)，進而引導操作者依循標準作業程序。藉由前述控制連接模組130向外連接一般電腦數值控制加工機200的控制系統210，控制電腦131供控制連接模組130讀取控制指令之後轉換為影像訊號；且配合前述控制連接模組130在模擬影像裝置120上顯示模擬真實工作台座視窗220處預估會觀察到之影像。

本實施方式運用電路邏輯設計或軟體程式之控制手段，特別將模擬影像裝置120的影像預先於真實工作之前顯示，而使真實工作台座視窗220內的運作狀況會晚於模擬影像裝置120上顯示模擬影像，兩者之間產生一時間差T，操作者利用此時間差T可以在不停止原本操作的情況之下，保持在下達指令與真實運作之間有一影像審核機制，確保操作指令與電腦數值控制加工機200上不斷變動之各項數據能完成預估的結果。

前述電腦數值控制之輔助系統100可以是獨立分隔於電腦數值控制加工機200之外，也可以是與電腦數值控制加工機200可拆卸式組裝，且控制連接模組130的控制電腦131能同步配合ERP(Enterprise Resource Planning)進行所有機具的資源整合規劃操作。

請一併參閱第3圖之本發明方法步驟圖，本揭示內容的方法應用於前述電腦數值控制之輔助系統100時，可以包含以下步驟：

1.將一輔助系統100的控制連接模組130連接於電腦數值控制加工機200；

2.控制連接模組130依據電腦數值控制加工機200的不同廠牌的控制指令及內部數據，在輔助系統100的模擬影像裝置120上顯示前導之操作導引影像，進而引導操作者依循標準作業程序；有效設定配合不同廠牌的指令及數據，不會因操作者經驗不足而產生不同廠牌操作設定的困擾；

3.電腦數值控制加工機200開始進行加工；

4.控制連接模組130依據電腦數值控制加工機之不同廠牌的控制指令及電腦數值控制加工機200的各項數據，在輔助系統100的模擬影像裝置120上顯示真實視窗220內即將產生之模擬影像；以及

5.視窗220內的真實運作與模擬影像裝置120顯示之模擬影像間具有一時間差T，且模擬影像早於電腦數值控制加工機200的真實運作。

利用前述步驟，不僅操作者可以在操作前獲得充份的正確設定引導，且操作者能在真實加工之前觀察被模擬的加工狀態，利用前述步驟提供真實且具臨場感的操作前時間差T模擬；而操作者能在操作介面時預先觀察被模擬的加工狀態，且利用模擬影像裝置顯示之模擬影像可一併引導操作者依循標準作業程序，更能增加真實操作前的預估安全性機制。

本揭示內容另二種實施方式請分別參閱第4及5圖，本發明二種電腦數值控制之輔助系統說明如下：第4圖為電腦數值控制之輔助系統100下方具備可位移的輪具300，並將模擬台座110獨立於電腦數值控制加工機200之外，模擬台座110能在平時推移到電腦數值控制加工機200旁進行引導操作。另一方面，若是推動模擬台座110之模擬影像裝置120取代操作者視覺上真實電腦數值控制加工機200的視窗220位置(用模擬影像裝置120擋住視窗220)，則可以讓操作者僅僅在模擬台座110模擬真實電腦數值控制加工機200之視窗220之影像，並不進行真正的運作，進而發揮更佳的訓練效果。

另可以在該模擬台座110內安裝一聲音模組400。聲音模組400安裝在該模擬台座110上，且聲音模組400連接該控制連接模組130，讓該模擬影像裝置120配合聲音模組400將控制指令轉變為模擬音效後，一同向外撥放輸出，例如：機具位移聲、原料加工切割音或噴灑切削液聲。

第5圖為電腦數值控制之輔助系統100將模擬台座110與視窗220本體合併，且另包含滑軌140，且滑軌140同時可供原本電腦數值控制加工機200的視窗220定位及位移導引；模擬台座110能在平時配合滑軌140隨著視窗220推移操作者正前方進行引導操作，完全不會擋到操作者觀察視窗220實際工作狀況。另一方面，若是推動模擬台座110之模擬影像裝置120到操作者正前方，能讓操作者同時比對真實電腦數值控制加工機200的視窗220位置與模擬影像裝置120影像。本發明也可以讓操作者僅僅在模擬台座110模擬真實電腦數值控制加工機200之視窗220之影像，或是先行觀看自己操作指令引導，並不會立即進行真正的運作，進而發揮更佳的訓練效果及引導效果。

此實施方式讓操作者能在操作真實電腦數值控制加工機200之控制系統210同時，從模擬台座110及模擬影像裝置120上獲得擬真的操作感。更可以利用模擬影像裝置120顯示之模擬影像一併引導操作者依循標準作業程序，節省因訓練操作所產生之消耗性成本，並先行預知意外及下一步標準操作程序，提供受訓者在一個安全的環境下訓練，防止因訓練時的誤動作所產生對於人員或機台的潛在危險因子，同時可以提高學習的效果。也讓受訓者能儘量熟悉控制系統210面盤的操作。提高受訓學員(新進操作人員)對於控制面盤的操作熟練度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．輔助系統

110．．．模擬台座

120．．．模擬影像裝置

130．．．控制連接模組

131．．．控制電腦

132．．．連接件

140．．．滑軌

200．．．電腦數值控制加工機

210．．．控制系統

220．．．視窗

300．．．輪具

400．．．聲音模組

T．．．時間差

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖是繪示依照本揭示內容一實施方式之電腦數值控制之輔助系統之外觀透視圖。

第2圖是繪示依照本揭示內容一實施方式之輔助系統運作流程圖。

第3圖是繪示依照本揭示內容之輔助方法之步驟流程圖。

第4圖是繪示依照本揭示內容另一實施方式之輔助系統之外觀透視圖。

第5圖是繪示依照本揭示內容再一實施方式之輔助系統之動作示意圖。

Claims (9)

1. 一種電腦數值控制之輔助系統，連接於一電腦數值控制加工機，包含：一模擬台座，供使用者輸入控制指令，且該模擬台座連接該電腦數值控制加工機；一模擬影像裝置，安裝在該模擬台座上；以及一控制連接模組，包含一控制電腦與一連接件，該控制連接模組一端連接該模擬影像裝置，且該控制連接模組另連接該電腦數值控制加工機，該控制連接模組讀取該電腦數值控制加工機之控制指令及相關數據，該控制電腦將該控制連接模組讀取之控制指令轉換為影像訊號，並將該模擬台座的控制指令轉換回傳給該電腦數值控制加工機；其中該連接件供該電腦數值控制加工機連接該控制連接模組，且該連接件符合至少二種電腦數值控制加工機型號，該控制電腦可分析轉換至少二種電腦數值控制加工機型號的指令，藉此，在該電腦數值控制加工機開始進行加工前，該電腦數值控制之輔助系統依據該連接件連接的電腦數值控制加工機型號，在該模擬影像裝置上顯示前導之操作導引影像。
2. 如請求項1所述之電腦數值控制之輔助系統，其中該模擬台座可拆卸地安裝於該電腦數值控制加工機。
3. 如請求項1所述之電腦數值控制之輔助系統，其中另包含：一滑軌，固定在該電腦數值控制加工機上，且該模擬 台座滑設於該滑軌上。
4. 如請求項1所述之電腦數值控制之輔助系統，其中，另包含：一聲音模組，安裝在該模擬台座上，且該聲音模組連接該控制連接模組，讓該模擬影像裝置配合該聲音模組將控制指令轉變為模擬音效後向外撥放。
5. 如請求項1所述之電腦數值控制之輔助系統，其中，另包含有：一輪具，安裝在該模擬台座下方。
6. 如請求項1所述之電腦數值控制之輔助系統，其中，該控制連接模組的該控制電腦，係同步配合ERP(Enterprise Resource Planning)進行資源整合操作。
7. 一種應用請求項1之電腦數值控制之輔助系統的輔助方法，包含以下步驟：將該電腦數值控制之輔助系統的該控制連接模組連接於一電腦數值控制加工機；該控制連接模組依據該電腦數值控制加工機的型號，在該電腦數值控制之輔助系統的該模擬影像裝置上顯示前導之操作導引影像，進而引導操作者依循標準作業程序；以及該電腦數值控制加工機開始進行加工。
8. 如請求項7所述之輔助方法，其中，該電腦數值控制加工機開始進行加工之前，另包含以下步驟：該控制連接模組依據該電腦數值控制加工機的控制指令及該電腦數值控制加工機的各項數據，在該電腦數值控制之輔助系統的該模擬影像裝置上顯示真實視窗內即將產生之模擬影像。
9. 如請求項8所述之輔助方法，其中，真實視窗內的運作與該模擬影像裝置顯示之模擬影像間具有一時間差，且模擬影像早於該電腦數值控制加工機的真實運作。