TWM586189U - 複合式操作面板系統 - Google Patents

Abstract

一種複合式操作面板系統，包含一虛擬控制單元及一實體控制單元。該虛擬控制單元包括一適用於信號連接一工具機控制裝置的虛擬序列通訊模組、一具有複數虛擬按鍵且輸出一虛擬操作信號的觸控螢幕，及一虛擬控制模組，該虛擬控制模組根據該虛擬操作信號經該虛擬序列通訊模組輸出一虛擬控制信號至該至少一工具機控制裝置，該實體控制單元包括一實體序列通訊模組、一實體操作介面，及一實體控制模組。藉由設置該實體序列通訊模組與該虛擬控制單元，可以不需透過I/O裝置即可與該工具機控制裝置進行溝通，且能任意設計不同的虛擬按鍵而不會導致硬體架構隨之更動，因此，可不受硬體架構的限制，具有極佳的可擴充性及變化靈活度。

Description

複合式操作面板系統

本新型是有關於一種工具機控制裝置之操作系統，特別是指一種複合式操作面板系統。

目前工具機控制裝置可使用電腦數值控制工具機(Computer Numerical Control，縮寫為CNC)或是可程式控制器（Programmable Controller，縮寫為PLC）等實施，然而，由於無論是電腦數值控制工具機或是可程式控制器，其操作介面都是使用偏向機器語言的指令進行控制，對於不熟悉機器指令者，要進行複雜動作時，不僅不易操作，且容易產生操作失誤。

因此，目前工具機控制裝置多會藉由一I/O裝置連線至一操作面板進行使用，該操作面板通常具有複數按鍵，可供使用者藉由按下單一個按鍵即能進行預先設定好的成組動作，例如緊急停止、自動運行、歸零、快速進給等，其操作介面較為人性化，方便使用者較直覺地進行操作或編輯程式。

然而，目前各廠商的工具機控制裝置都有自己配合的I/O裝置，因此，為了在硬體上能與I/O裝置進行搭配，幾乎每一款操作面板都只能適用於單一款或單一系列的工具機控制裝置，難以根據客戶需求而進行變化調整。

因此，本新型之目的，即在提供一種便於客製化的複合式操作面板系統。

於是，本新型複合式操作面板系統，適用於信號連接至少一工具機控制裝置，包含一虛擬控制單元及一實體控制單元。

該虛擬控制單元包括一適用於信號連接該至少一工具機控制裝置的虛擬序列通訊模組、一具有複數虛擬按鍵且於該等虛擬按鍵接受操作時輸出一虛擬操作信號的觸控螢幕，及一電連接該虛擬序列通訊模組與該觸控螢幕的虛擬控制模組，該虛擬控制模組接收該虛擬操作信號並根據該虛擬操作信號經該虛擬序列通訊模組輸出一虛擬控制信號至該至少一工具機控制裝置。

該實體控制單元包括一適用於信號連接該至少一工具機控制裝置與該虛擬序列通訊模組其中至少之一的實體序列通訊模組、一具有複數實體按鍵且於該等實體按鍵接受操作時輸出一實體操作信號的實體操作介面，及一電連接該實體序列通訊模組與該實體操作介面的實體控制模組，該實體控制模組接收該實體操作信號並根據該實體操作信號經該實體序列通訊模組輸出一實體控制信號並傳輸至該至少一工具機控制裝置。

本新型之功效在於：藉由設置該實體序列通訊模組，可以不需透過I/O裝置即可與該工具機控制裝置進行溝通，因此，可以不受限於硬體搭配，並且，藉由設置該虛擬控制單元，能根據不同的客戶需求而設計不同的虛擬按鍵，且不會因為變更該等虛擬按鍵而導致硬體架構需要隨之更動，因此，可以不受硬體架構及空間大小的限制，具有極佳的可擴充性及變化靈活度。

參閱圖1與圖2，本新型複合式操作面板系統之一實施例，適用於信號連接一工具機控制裝置91及一攝像元件92，並透過該工具機控制裝置91控制一工具機(圖未示)運作。其中，該工具機控制裝置91可使用電腦數值控制工具機(Computer Numerical Control，縮寫為CNC)或是可程式控制器（Programmable Controller，縮寫為PLC）實施，該攝像元件92可使用CCD(Charge Coupled Device，感光耦合元件)攝影機、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體)攝影機或其他可擷取影像資訊的攝影裝置實施。

該複合式操作面板系統包含一實體控制單元2及一虛擬控制單元3。

該實體控制單元2包括一適用於信號連接該工具機控制裝置91實體序列通訊模組21、一具有複數實體按鍵221且於該等實體按鍵221接受操作時輸出一實體操作信號的實體操作介面22，及一電連接該實體序列通訊模組21與該實體操作介面22的實體控制模組23，該實體控制模組23接收該實體操作信號並根據該實體操作信號經該實體序列通訊模組21輸出一實體控制信號並傳輸至該工具機控制裝置91。

其中，該實體操作介面22較佳是還具有複數對應於該等實體按鍵221設置的顯示燈222，該實體控制模組23可經該實體序列通訊模組21由該工具機控制裝置91接收一實體回饋信號，並根據該實體回饋信號控制對應之該顯示燈222發光。

其中，該實體控制模組23較佳是使用微處理器(Microprocessor)實施。

該虛擬控制單元3包括一適用於信號連接該工具機控制裝置91的虛擬序列通訊模組31、一具有複數虛擬按鍵321且於該等虛擬按鍵321接受操作時輸出一虛擬操作信號的觸控螢幕32，及一電連接該虛擬序列通訊模組31與該觸控螢幕32的虛擬控制模組33，該虛擬控制模組33接收該虛擬操作信號並根據該虛擬操作信號經該虛擬序列通訊模組31輸出一虛擬控制信號至該工具機控制裝置91。

其中，該虛擬序列通訊模組31與該實體序列通訊模組21使用序列通訊技術(Serial communication)，其可包含目前常見的RS-232、RS-485、IEEE、乙太網路、RJ45等。該虛擬序列通訊模組31的介面較佳是選用RS-232、RS-485與RJ45其中之一，該實體序列通訊模組21可搭配該工具機控制裝置91而選用於RS-232與RJ45其中之一。

其中，該虛擬序列通訊模組31較佳是儲存有對應之該工具機控制裝置91的IP位址(Internet Protocol Address，網際網路協定位址)，該虛擬控制模組33判斷所信號連接的該工具機控制裝置91的IP位址是否符合所儲存之IP位址，並將判斷結果顯示於該觸控螢幕32，如此，可告知使用者目前所連接之該工具機控制裝置91是否正確，以避免使用者設置錯誤。

該觸控螢幕32(Touchscreen)可使用能接收觸頭（包括手指或者膠筆頭等）輸入訊號的感應式液晶顯示器、或平板螢幕等實施，該感應方式可為電容式、電阻式、紅外線式、或聲波式等方式。

其中，該觸控螢幕32較佳是還具有複數分別對應該等顯示燈222的顯示燈區322，該虛擬控制模組33經該虛擬序列通訊模組31由該工具機控制裝置91接收一虛擬回饋信號，並根據該虛擬回饋信號控制對應之該顯示燈區322而亮暗。

其中，該觸控螢幕32還可以設計為具有至少一權限按鍵323(圖1未示)，該至少一權限按鍵323需經由輸入密碼解鎖才能操作其對應之功能。例如，可設置一個或多個權限按鍵323供維修人員或特定人員使用，當使用者按壓其中一權限按鍵323時，該觸控螢幕32即顯示「需要輸入密碼」等訊息，待該虛擬控制模組33比對使用者輸入密碼並判斷正確後，才可執行該權限按鍵323所對應之功能。

其中，該觸控螢幕32較佳是還具有至少一警示燈區324，例如，具有三警示燈區324，該虛擬控制模組33經該虛擬序列通訊模組31接收由該工具機控制裝置91傳送的一警示信號時，控制對應之該等警示燈區324發光。例如，該等警示燈區324可以是由上而下分別顯示紅、黃、綠光，於該虛擬控制模組33接收到相關於運作加工中的該警示信號時，顯示綠光的該警示燈區324恆亮，於該虛擬控制模組33接收到相關於緊急停止的該警示信號時，顯示黃光的該警示燈區324閃爍，於該虛擬控制模組33接收到相關於異常狀況的該警示信號時，顯示紅光的該警示燈區324閃爍，如此，可一目瞭然地告知使用者目前該工具機的運作狀態。

除了上述用以告知該工具機的運作狀態的警示燈區324外，該觸控螢幕32還可以具有六座標警示燈區325與三架構警示燈區326。

該等座標警示燈區325分別用以表示該工具機之動作是否回到座標原點，其分別代表三個線性軸(X、Y、Z)、二個旋轉軸(C、A)及一換刀點座標(Z2)，當所對應的該座標警示燈區325亮綠光時，即表示對應的該線性軸、該旋轉軸或該換刀點座標之動作已回到原點。

該等架構警示燈區326由左至右分別表示主軸運作狀態、工具機控制裝置91運作狀態，與潤滑油機制運作狀態，當顯示紅光時，即表示異常，例如，當最右方對應潤滑油機制運作狀態的該架構警示燈區326亮紅光時，即表示目前潤滑油機制異常(例如：潤滑油已用完)。

其中，該觸控螢幕32還可以設計為具有一語言切換按鍵(圖未示)，使用者可操作該語言切換按鍵而切換該觸控螢幕32上所顯示之語言。

其中，該等虛擬按鍵321之數量可以是設計為相同於該等實體按鍵221之數量，且該等虛擬按鍵321之功能分別對應於該等實體按鍵221之功能，但亦可以是設計該等實體按鍵221是對應於業界大多數機型通用的功能按鍵，而該等虛擬按鍵321除了分別對應於上述通用之實體按鍵221的部分外，還另外具有可根據不同機型、不同客戶之需求而增加設置之額外功能的虛擬功能按鍵。亦即，該等虛擬按鍵321之數量及對應之功能皆可以依據所適用之機型及客戶需求而進行調整，而當該等虛擬按鍵321之數量較多時，該觸控螢幕32亦可還具有一換頁按鍵(圖未示)，以切換顯示頁面而顯示不同功能之該等虛擬按鍵321。

其中，該虛擬控制模組33還可以透過該虛擬序列通訊模組31由該工具機控制裝置91接收相關於該工具機之運作狀態的該警示信號，例如，相關於鬆刀檢知、抓刀檢知、加工吹氣、出水過載、馬達過載、開門檢知等運作狀態，並將上述運作狀態於該觸控螢幕32上進行顯示，以利使用者監控該工具機目前的運作狀態。

值得一提的是，該虛擬控制模組33亦可內置使用手冊、操作說明書、M-code列表等資訊，使用者可藉由操作該觸控螢幕32而使上述資訊顯示於該觸控螢幕32上，以供使用者檢視。

其中，該虛擬控制模組33較佳是使用微處理器實施。

該虛擬控制單元3較佳是還包括一電連接該虛擬控制模組33的影像輸入模組34，該影像輸入模組34適用於接收一影像輸入並將該影像輸入傳輸至該虛擬控制模組33，該虛擬控制模組33可將該影像輸入顯示於該觸控螢幕32上或是傳輸至另外的顯示螢幕(圖未示)以供使用者監控該工具機的運作狀態。其中，該影像輸入模組34較佳是使用ONVIF協議(Open Network Video Interface Forum，開放式網路視訊介面論壇)實施。

實際應用說明，當使用該複合式操作面板系統進行操作時，使用者可任意選擇是要使用該實體操作介面22或該觸控螢幕32進行控制，當選擇該實體操作介面22時，例如，使用者按壓該實體操作介面22對應開燈功能的該實體按鍵221(圖1中右側方之燈泡圖示按鍵)時，該實體操作介面22根據使用者的按壓而輸出該實體操作信號，該實體控制模組23接收該實體操作信號並根據該實體操作信號經該實體序列通訊模組21輸出該實體控制信號至該工具機控制裝置91，該工具機控制裝置91接收開燈要求後，即控制該工具機開燈，並輸出相關於已開燈訊息的該實體回饋信號經該實體序列通訊模組21傳送至該實體控制模組23，該實體控制模組23接著控制對應於該開燈功能的該實體按鍵221的該顯示燈222亮起，以告知使用者該工具機已開燈。此時，較佳是設計該工具機控制裝置91同時也會回傳相關於已開燈訊息的該虛擬回饋信號經該虛擬序列通訊模組31傳送至該虛擬控制模組33，使該虛擬控制模組33同時控制對應該開燈功能的該虛擬按鍵321(圖1中該觸控螢幕32右側方之燈泡圖示按鍵)的顯示燈區322亮起，以使該觸控螢幕32與該實體操作介面22上的顯示一致。

當使用者選擇操作該觸控螢幕32時，例如，使用者按壓該觸控螢幕32對應開燈功能的該虛擬按鍵321(圖1中該觸控螢幕32右側方之燈泡圖示按鍵)，該觸控螢幕32根據使用者的按壓而輸出該虛擬操作信號，該虛擬控制模組33接收該虛擬操作信號並根據該虛擬操作信號經該虛擬序列通訊模組31輸出該虛擬控制信號至該工具機控制裝置91，該工具機控制裝置91控制該工具機開燈，並輸出相關於已開燈訊息的該虛擬回饋信號經該虛擬序列通訊模組31傳送至該虛擬控制模組33，該虛擬控制模組33接著控制對應於該開燈功能的該虛擬按鍵321的顯示燈區322亮起，以告知使用者該工具機已開燈。此時，較佳同樣是設計該工具機控制裝置91同時也會回傳相關於已開燈訊息的該實體回饋信號經該實體序列通訊模組21傳送至該實體控制模組23，使該實體控制模組23同時控制對應該開燈功能的該實體按鍵221(圖1中右側方之燈泡圖示按鍵)的顯示燈222亮起，以使該實體操作介面22與該觸控螢幕32上的顯示一致。

參閱圖2及圖3，值得一提的是，該實體序列通訊模組21可以是如圖2只信號連接至該工具機控制裝置91，但也可如圖3所示是只信號連接至該虛擬序列通訊模組31，或是同時信號連接該工具機控制裝置91且信號連接該虛擬序列通訊模組31。當該實體序列通訊模組21如圖2所示只信號連接至該工具機控制裝置91時，該實體序列通訊模組21與該虛擬序列通訊模組31間之溝通是經由該工具機控制裝置91進行，於該實體序列通訊模組21如圖3所示只信號連接至該虛擬序列通訊模組31時，該實體序列通訊模組21與該工具機控制裝置91間之溝通是經由該虛擬序列通訊模組31進行。

其中，該虛擬序列通訊模組31與該實體序列通訊模組21的介面可選用RS-232、RS-485與RJ45其中之一。

參閱圖1及圖3，實際應用時，當使用者操作該實體操作介面22時，該實體控制模組23接收該實體操作介面22輸出的該實體操作信號，並根據該實體操作信號經該實體序列通訊模組21、該虛擬序列通訊模組31傳輸該實體控制信號至該工具機控制裝置91，接著該工具機控制裝置91回傳相關於已開燈訊息的實體回饋信號經該虛擬序列通訊模組31、該實體序列通訊模組21至該實體控制模組23，如此，可達到相同於上述說明的運作效果，且較佳是設計當該實體控制模組23操控該工具機開燈後，還會輸出相關於已開燈訊息的信號經該實體序列通訊模組21、該虛擬序列通訊模組31傳送至該虛擬控制模組33，使該觸控螢幕32與該實體操作介面22上的顯示一致。

同樣地，當使用者選擇操作該觸控螢幕32時，會依相同於上述說明方式運作，並較佳是設計當該虛擬控制模組33操控該工具機開燈後，還會輸出相關於已開燈訊息的信號經該虛擬序列通訊模組31、該實體序列通訊模組21傳送至該實體控制模組23，使該觸控螢幕32與該實體操作介面22上的顯示一致。

參閱圖1及圖4，為本新型複合式操作面板系統的另一種應用方式，於此應用方式中，該虛擬序列通訊模組31適用於信號連接複數工具機控制裝置91a、91b。

該觸控螢幕32還具有一切換按鍵327(圖1未示)，該切換按鍵327可受操作而使該虛擬控制模組33經該虛擬序列通訊模組31切換輸出各別之虛擬控制信號至各別之工具機控制裝置91a、91b。

實際應用說明，該實體控制單元2受限於面板實體架構，通常只能用以固定操控單一台工具機控制裝置，例如，該工具機控制裝置91a，而該虛擬控制單元3則可以透過多條連接線與該等工具機控制裝置91a、91b信號連接，因此，當使用者操作該虛擬控制單元3時，可以藉由操作該切換按鍵327而切換目前要控制的是該工具機控制裝置91a還是該工具機控制裝置91b。由於實際操作方式相同於上述說明，因此不再贅述。

值得一提的是，該虛擬序列通訊模組31還可通過上述介面或乙太網路與一電腦93信號連接，藉此，可以通過該電腦93下載程式及進行該虛擬控制單元3之操作設定。例如，可以透過該電腦93下載程式而更新該觸控螢幕32所具有之該等虛擬按鍵321。

參閱圖1及圖5，為該應用方式相同於圖3的接線方式，由於其實際應用方式相同於上述說明，在此不再贅述。

經由以上的說明，可將本實施例的優點歸納如下：

一、藉由於該實體控制單元2設置該實體序列通訊模組21，可以不需透過I/O裝置即可與該工具機控制裝置91進行溝通，因此，可以不受限於硬體搭配，並且，藉由設置該虛擬控制單元3，能根據不同的客戶需求而設計不同的虛擬按鍵321，且不會因為變更該等虛擬按鍵321而導致硬體架構需要隨之更動，因此，可以不受硬體架構及空間大小的限制，而能根據客戶需求自由進行變化調整，具有極佳的可擴充性及變化靈活度。

二、藉由搭配該實體控制單元2設置該虛擬控制單元3，且使至少部分虛擬按鍵321之功能分別對應於該等實體按鍵221之功能，可以同時提供該實體操作介面22與該觸控螢幕32兩組操作介面，當有實體按鍵221或是虛擬按鍵321的位置故障時，還有另一組對應的操作介面可以使用。

三、藉由該虛擬控制模組33使用IP位址檢查所信號連接的該工具機控制裝置91是否正確，可以避免裝設配對到錯誤的機台而無法正常運作。

四、藉由設置該等顯示燈222及該等顯示燈區322，可以回饋顯示該工具機是否執行使用者的操作指令，方便使用者掌控狀況。

綜上所述，本新型複合式操作面板系統，故確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧實體控制單元

21‧‧‧實體序列通訊模組

22‧‧‧實體操作介面

221‧‧‧實體按鍵

222‧‧‧顯示燈

23‧‧‧實體控制模組

3‧‧‧虛擬控制單元

31‧‧‧虛擬序列通訊模組

32‧‧‧觸控螢幕

321‧‧‧虛擬按鍵

322‧‧‧顯示燈區

323‧‧‧權限按鍵

324‧‧‧警示燈區

325‧‧‧座標警示燈區

326‧‧‧架構警示燈區

327‧‧‧切換按鍵

33‧‧‧虛擬控制模組

34‧‧‧影像輸入模組

91、91a、91b‧‧‧工具機控制裝置

92‧‧‧攝像元件

93‧‧‧電腦

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是本新型複合式操作面板系統的一實施例的一示意圖；
圖2、3是方塊示意圖，說明該實施例的不同接線設置方式；及
圖4、5是方塊示意圖，說明該實施例的另一種應用的不同接線設置方式。

Claims (10)

1. 一種複合式操作面板系統，適用於信號連接至少一工具機控制裝置，包含：
   一虛擬控制單元，包括一適用於信號連接該至少一工具機控制裝置的虛擬序列通訊模組、一具有複數虛擬按鍵且於該等虛擬按鍵接受操作時輸出一虛擬操作信號的觸控螢幕，及一電連接該虛擬序列通訊模組與該觸控螢幕的虛擬控制模組，該虛擬控制模組接收該虛擬操作信號並根據該虛擬操作信號經該虛擬序列通訊模組輸出一虛擬控制信號至該至少一工具機控制裝置；及
   一實體控制單元，包括一適用於信號連接該至少一工具機控制裝置與該虛擬序列通訊模組其中至少之一的實體序列通訊模組、一具有複數實體按鍵且於該等實體按鍵接受操作時輸出一實體操作信號的實體操作介面，及一電連接該實體序列通訊模組與該實體操作介面的實體控制模組，該實體控制模組接收該實體操作信號並根據該實體操作信號經該實體序列通訊模組輸出一實體控制信號並傳輸至該至少一工具機控制裝置。
2. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該虛擬序列通訊模組與該實體序列通訊模組的介面各自選用RS-232、RS-485與RJ45其中之一。
3. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該虛擬控制單元還包括一電連接該虛擬控制模組的影像輸入模組，該影像輸入模組適用於接收一影像輸入並將該影像輸入傳輸至該虛擬控制模組。
4. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該虛擬序列通訊模組儲存有對應之該至少一工具機控制裝置的IP位址，該虛擬控制模組判斷所信號連接的該至少一工具機控制裝置的IP位址是否符合所儲存之IP位址，並將判斷結果顯示於該觸控螢幕。
5. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，至少部分該等虛擬按鍵之功能分別對應於該等實體按鍵之功能。
6. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該實體操作介面還具有複數電連接該實體控制模組且受該實體控制模組控制而亮暗的顯示燈。
7. 如請求項6所述的複合式操作面板系統，其中，該觸控螢幕還具有複數分別對應該等顯示燈且受該虛擬控制模組控制而亮暗的顯示燈區。
8. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，於該虛擬序列通訊模組信號連接複數工具機控制裝置時，該觸控螢幕還具有一受該虛擬控制模組控制而切換輸出對應之虛擬控制信號至各別之工具機控制裝置的切換按鍵。
9. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該觸控螢幕還具有至少一受該虛擬控制模組控制且須經輸入密碼解鎖才能操作的權限按鍵。
10. 如請求項1所述的複合式操作面板系統，其中，該觸控螢幕還具有至少一受該虛擬控制模組控制而亮暗的警示燈區。