專利名稱：具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及到模擬仿真教學設備領域，特指一種用來培訓數控機床操作人員所用的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀。
背景技術：
近年來，隨著數控機床應用率的大幅提高，數控機床的操作培訓便成為制造領域的焦點問題。目前，數控機床的操作培訓有兩種手段。
(1)傳統(tǒng)的現場實習方法在數控機床試驗機上進行操作培訓。該方法的優(yōu)點是直截了當、實踐性強；但該方法的缺點在于這種培訓方法需要使用真實的數控機床，這些龐大貴重的數控機床既占用了大量的加工場地又耗費大量資金，且具有一定的風險及環(huán)保問題。因為數控加工過程中的誤操作可能造成昂貴的數控加工設備的損壞，而且加工中產生的切削屑、切削液會對環(huán)境造成一定的污染；當新一代數控系統(tǒng)或設備問世后，又需要重復投入等量資金更新設備，致使培訓方投資加大。
(2)軟件仿真方法利用數控加工仿真軟件在計算機上進行培訓，該方法通過數控加工仿真軟件在計算機上模擬操作加工過程及參數設置。其優(yōu)點是避免了傳統(tǒng)方法對場地、設備的要求以及風險、污染等問題；其不足是由于脫離了真實的設備，受訓人員難以僅通過鼠標、鍵盤體驗到真實加工過程中控制操作的感受，需要輔以現場加工實踐環(huán)節(jié)。同時，因受訓人員的計算機知識良莠不齊，培訓效果并不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題就在于針對現有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、成本低廉、操作簡便的，既可滿足培訓過程中使用者對實際機床的操作體驗，又可實現加工過程模擬仿真的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于它包括機箱體、裝設有數控機床仿真軟件的主控計算機、數控機床通用操作面板以及數控機床專用操作面板，該主控計算機內置于機箱體內，數控機床通用操作面板和數控機床專用操作面板嵌于機箱體上并與主控計算機的輸入端口相連。
所述數控機床通用操作面板由連接線通過USB或者PS/2鼠標口與主控計算機的相連，該數控機床通用操作面板上排列設有急停按鈕、超程解除按鈕、循環(huán)啟動按鈕、電源關按鈕、電源開按鈕及手輪，通用面板背后安裝一塊三鍵鼠標的控制電路板，通過連接線接此電路板；其中手輪以按住主控計算機的鼠標中鍵處理，急停按鈕與鼠標左鍵對應，超程解除按紐與鼠標右鍵對應，循環(huán)啟動按鈕與鼠標左鍵的雙擊對應，電源開按鈕與鼠標右鍵雙擊對應，電源關按鈕與鼠標中鍵單擊對應。
所述數控機床專用操作面板是將計算機PC101鍵盤的按鍵依據數控系統(tǒng)按鍵的布局進行改造而成。
所述數控機床專用操作面板上分為屏幕區(qū)、視屏控制區(qū)、圖形操作控制區(qū)、數控操作區(qū)和教學交互區(qū)。
所述主控計算機可通過網絡與其他環(huán)境連接，也可通過R232接口和機床相連。
所述機箱體采用立柜式機箱，該機箱體上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、本發(fā)明的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀將裝設有數控機床仿真軟件的主控計算機與數控機床操作控制面板結合起來，其結構簡單、成本低廉、體積小、通過直接在本發(fā)明的儀器上模擬操作數控機床操作控制面板，可以增加使用者的實際操作能力，給受訓者以完全真實的操作感受，對實際機床的操作有直觀、真實的體驗，從而提高培訓效果；加上主控計算機內的仿真軟件將整個操作的加工過程全部真實地在儀器上表現出來，基于真實感圖形顯示的實時動態(tài)加工仿真，逼真的仿真環(huán)境可以使系統(tǒng)脫離機床部分單獨存在，提高了培訓效果，讓使用者能夠盡快的學會數控機床的操作；2、本發(fā)明的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀可以根據各類數控系統(tǒng)專用面板的結構采用實物或半實物仿真的方式設計，這種對數控機床實物或半實物仿真的操作縮小了仿真加工環(huán)境和真實環(huán)境的差別，提高了培訓效果；3、本發(fā)明的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀上設置有用來與數控機床的數字輸入端口相連的主控計算機輸出端口，插入商用運動控制器后，可以通過本發(fā)明的示教儀對數控機床的加工工作實現控制，也可用多臺示教系統(tǒng)控制一臺或多臺數控機床。


圖1是本發(fā)明的主視結構示意圖；圖2是本發(fā)明的側視結構示意圖；
圖3是本發(fā)明數控機床操作通用面板的結構示意圖；圖4是本發(fā)明數控機床操作專用面板的結構示意圖。
圖例說明1、機箱體2、主控計算機3、數控機床通用操作面板 4、數控機床專用操作面板5、主控計算機顯示屏LCD 6、電源與穩(wěn)壓器7、連接線31、急停按鈕 32、超程解除按鈕33、循環(huán)啟動按鈕 34、進給保持按鈕35、電源開關按鈕 36、手輪3637、按鈕 38、按鈕具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
如圖1和圖2所示，以GSK980TA數控系統(tǒng)的面板為例，本發(fā)明包括機箱體1、裝設有數控機床仿真軟件的主控計算機2、數控機床通用操作面板3，以及模擬GSK980TA面板的數控機床專用操作面板4。該主控計算機2內置于機箱體1內，數控機床通用操作面板3和數控機床專用操作面板4嵌于機箱體1上并分別與主控計算機2的PS/2或USB鍵盤口相連。主控計算機2運行數控加工仿真軟件顯示虛擬機床的加工過程，通過運動控制器控制真正的機床，提供網絡通信的手段；數控機床通用操作面板3和數控機床專用操作面板4模擬對機床的操作，實現純計算機仿真到半實物仿真。數控機床通用操作面板3和數控機床專用操作面板4使得受訓者有直接操作的感受。在本實施例中，主控計算機2采用常用的一般PC兼容機，符合國際標準既可，主控計算機2可通過網絡與其他環(huán)境連接，也可通過R232接口和機床相連。在主控計算機2插入一般運動控制卡，經軟件部分的修改后，既可控制機床運動。它的計算機顯示屏5嵌設于機箱體1上被數控機床專用操作面板4覆蓋由連接線7連接。由于數控機床專用操作面板4上設計有約1/4面積的方孔(如圖4所示)，故操作者可通過此孔看見軟件顯示在該部分的二、三維仿真數據。主控計算機2的電源與穩(wěn)壓器6均安裝在機箱體1內，使其在機箱體1外部為不可見狀態(tài)。機箱體1采用立柜式機箱，該機箱體1上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間，這種帶傾斜角度的立柜式設計使操作者可俯視數控機床專用操作面板4及計算機顯示屏5，從視覺習慣和操作習慣上最大程度的給操作者帶來方便。采用立柜式機箱的結構，整個系統(tǒng)在視覺上酷似真正的機床控制柜。受訓人員通過操作數控機床專用操作面板4上的按鈕，控制虛擬機床進行虛擬加工；通過調節(jié)數控機床通用操作面板3上的手輪、電源開關等按鈕，可以體驗手工操作、對刀、停機、開機等操作效果。數控機床通用操作面板3和數控機床專用操作面板4可以根據不同型號的數控系統(tǒng)采用不同模式的模擬仿真面板，也可以根據實際操作的需要進行定制。在本實施例中，本發(fā)明采用的數控機床通用操作面板3采用PS/2鍵盤結構，數控機床專用操作面板4采用USB鍵盤結構，依據需求采用F13-F23的按鍵，是為標準擴展鍵盤。這些鍵盤設計制作均服從國際標準。兩個面板采用不通的接口和按鍵約定同時與主控計算機2連接，協同作業(yè)，可將各種操作指令輸入到主控計算機2中，通過主控計算機2內的仿真軟件從而實現數控機床操作的模擬。
如圖3所示，本發(fā)明的數控機床通用操作面板3上排列有急停按鈕31、超程解除按鈕32、循環(huán)啟動按鈕33、進給保持按鈕34、電源開關按鈕35及手輪36。手輪36下安有兩個按鈕37、38，后面裝有兩個彈簧；通過機械傳動，左旋手輪36時可使手輪36后面的彈簧壓住按鈕37而松開按鈕38，右旋手輪36時可使手輪36后面的彈簧壓住按鈕38而松開按鈕37。本通用面板按照PS/2標準擴展鍵盤設計，其按鍵31～38分別對應表1約定的鍵值。手輪36的旋轉有長期按住LeftShift或RightShift鍵的效果。主控計算機2接收相應的信號后，可以按照軟件設計的仿真過程在屏幕上顯示相應的動作。這樣數控機床通用操作面板3上的六個按鈕七個鍵可簡化編程，也便于制作。
如圖4所示，本發(fā)明數控機床采用的數控機床專用操作面板4實際上是將計算機標準擴展鍵盤的按鍵依據數控系統(tǒng)按鍵的布局進行改造。這種改造實質上是標準擴展鍵盤按鍵位置及其標示字的外部改造，不設計鍵盤內部按鍵功能的改變。改造的原則為通過重新定義F1～F12的功能鍵，依據各數控系統(tǒng)廠商定義的面板及其按鍵調整各按鍵的位置。由于各廠商對各自的面板及其按鍵布局有產品手冊說明，這種改造是非常容易實現的，也由于這種“數控系統(tǒng)廠商自定義結構”的問題存在，本發(fā)明只提供一種設計思想和原則。在本實施例中GSK980TA數控系統(tǒng)半實物仿真面板的設計布局及效果見圖4。該半實物仿真面板與計算機標準擴展鍵盤的對應關系見表1。
實例中的專用劃分為五個區(qū)域I.屏幕區(qū)用于顯示LCD5計算仿真的結果；II.視屏控制區(qū)三個按鍵用于控制文本方式、三維圖形方式、二維圖形方式的顯示；該區(qū)域還可以粘貼數控系統(tǒng)廠商的標志(LOGO)；
III.圖形操作控制區(qū)該區(qū)域含8個按鍵，分別控制圖形的平移、縮放等變換；IV.數控操作區(qū)該區(qū)域完全按照GSK980TA數控系統(tǒng)的原始面板設計各個按鈕及功能V.教學交互區(qū)該區(qū)域設置6個按鍵，用于教學互動如收發(fā)郵件、局域網聊天、系統(tǒng)設置等。
表1面板按鈕與標準鍵盤按鍵之間的對應關系

權利要求
1.一種具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于它包括機箱體(1)、裝設有數控機床仿真軟件的主控計算機(2)、數控機床通用操作面板(3)以及數控機床專用操作面板(4)，該主控計算機(2)內置于機箱體(1)內，數控機床通用操作面板(3)和數控機床專用操作面板(4)嵌于機箱體(1)上并與主控計算機(2)的輸入端口相連。
2.根據權利要求1所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述數控機床通用操作面板(3)由連接線(7)通過USB或者PS/2鼠標口與主控計算機(2)的相連，該數控機床通用操作面板(3)上排列設有急停按鈕(31)、超程解除按鈕(32)、循環(huán)啟動按鈕(33)、電源關按鈕(34)、電源開按鈕(35)及手輪(36)，通用面板背后安裝一塊三鍵鼠標的控制電路板，通過連接線接此電路板；其中手輪(36)以按住主控計算機(2)的鼠標中鍵處理，急停按鈕(31)與鼠標左鍵對應，超程解除按紐(33)與鼠標右鍵對應，循環(huán)啟動按鈕(33)與鼠標左鍵的雙擊對應，電源開按鈕(35)與鼠標右鍵雙擊對應，電源關按鈕(34)與鼠標中鍵單擊對應。
3.根據權利要求1所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述數控機床專用操作面板(4)是將計算機PC101鍵盤的按鍵依據數控系統(tǒng)按鍵的布局進行改造而成。
4.根據權利要求3所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述數控機床專用操作面板(4)上分為屏幕區(qū)、視屏控制區(qū)、圖形操作控制區(qū)、數控操作區(qū)和教學交互區(qū)。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述主控計算機(2)可通過網絡與其他環(huán)境連接，也可通過R232接口和機床相連。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述機箱體(1)采用立柜式機箱，該機箱體(1)上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
7.根據權利要求5所述的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，其特征在于所述機箱體(1)采用立柜式機箱，該機箱體(1)上在垂直高度方向的3/4處呈彎折形狀，彎折角度在15～30度之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀，它包括機箱體、裝設有數控機床仿真軟件的主控計算機、數控機床通用操作面板以及數控機床專用操作面板，該主控計算機內置于機箱體內，數控機床通用操作面板和數控機床專用操作面板嵌于機箱體上并與主控計算機的輸入端口相連。本發(fā)明是一種結構簡單、成本低廉、操作簡便的，既可滿足培訓過程中使用者對實際機床的操作體驗，又可對實際加工過程實現模擬仿真的具有三維數字仿真功能的數控機床示教儀。
文檔編號G09B25/02GK1825390SQ200610031
公開日2006年8月30日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權日2006年3月29日
發(fā)明者王興波 申請人:王興波