本發(fā)明涉及數(shù)控仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是以虛擬技術(shù)代替實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)備、材料、刀具等方面的損耗以降低教學(xué)成本，同時(shí)通過(guò)真實(shí)機(jī)床面板操作訓(xùn)練使學(xué)生體會(huì)機(jī)床操作過(guò)程。由于數(shù)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生人數(shù)通常不多，因此市面上的數(shù)控專(zhuān)業(yè)平臺(tái)不多，主要分為兩種：一種是專(zhuān)門(mén)從事數(shù)控仿真虛擬化平臺(tái)的企業(yè)開(kāi)發(fā)的仿真軟件，這種軟件通常是安裝在電腦上，但是這種軟件通常沒(méi)有真實(shí)操作按鍵，企業(yè)的軟件通常也不符合教育的要求；另一種是機(jī)床生產(chǎn)廠家為了幫助自身設(shè)備的使用開(kāi)發(fā)的仿真機(jī)床按鍵的小機(jī)器，這種小機(jī)器可以達(dá)到熟悉操作的聯(lián)系效果，但是由于生產(chǎn)廠家沒(méi)有三維仿真技術(shù)，所以這類(lèi)小機(jī)器通常沒(méi)有仿真畫(huà)面，即使有，其界面也非常粗糙，只能仿真操作結(jié)果，不能仿真操作過(guò)程。因此需要一種既有真實(shí)的操作按鍵也有真實(shí)的仿真畫(huà)面，同時(shí)具備實(shí)訓(xùn)考核內(nèi)容的數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體內(nèi)容如下：一種數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，包括主機(jī)、數(shù)控機(jī)床操作面板和數(shù)控仿真軟件，數(shù)控仿真軟件設(shè)置在主機(jī)內(nèi)部，數(shù)控機(jī)床操作面板設(shè)置在主機(jī)外與主機(jī)相連接，數(shù)控仿真軟件根據(jù)數(shù)控機(jī)床操作面板的指令進(jìn)行仿真；還包括系統(tǒng)面板，系統(tǒng)面板與數(shù)控仿真軟件相連；所述主機(jī)還包括顯示器，顯示器實(shí)時(shí)顯示數(shù)控仿真軟件仿真過(guò)程。

系統(tǒng)面板控制數(shù)控仿真軟件的工作狀態(tài)，如選擇不同的仿真模式，設(shè)置數(shù)控仿真軟件的工作參數(shù)如時(shí)間、刀具、材料和切削參數(shù)等，通過(guò)系統(tǒng)面板可以選擇不同的工作環(huán)境，有助于學(xué)生充分學(xué)習(xí)各種環(huán)境下的數(shù)控機(jī)床操作。數(shù)控機(jī)床操作面板由使用者操作，不同的仿真環(huán)境對(duì)應(yīng)不同的數(shù)控機(jī)床操作面板，數(shù)控機(jī)床操作面板與數(shù)控機(jī)床的操作一致或者近似，在選擇好仿真種類(lèi)的環(huán)境后使用對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床，可使使用者親自操作不同的機(jī)床，給使用者身臨其境的效果，有助于達(dá)到更好的教學(xué)效果。數(shù)控機(jī)床操作面板與主機(jī)是機(jī)械連接，與數(shù)控仿真軟件是軟件連接，數(shù)控仿真軟件根據(jù)數(shù)控機(jī)床操作面板上不同按鍵的輸入仿真出對(duì)應(yīng)的工作過(guò)程和結(jié)果。主機(jī)根據(jù)不同的環(huán)境可設(shè)計(jì)為不同的樣式如電腦或其他樣式。顯示器可用于顯示數(shù)控仿真軟件的工作過(guò)程和結(jié)果，便于直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

進(jìn)一步的，數(shù)控機(jī)床操作面板和系統(tǒng)面板采用數(shù)控機(jī)床操作面板標(biāo)準(zhǔn)布局，如FANUC標(biāo)準(zhǔn)布局。使面板更加貼近實(shí)際的教學(xué)和操作習(xí)慣需要，根據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境可以結(jié)合實(shí)際機(jī)床操作的需要擴(kuò)展，并充分考慮人機(jī)交互的優(yōu)化。

進(jìn)一步的，所述數(shù)控仿真軟件包括數(shù)控銑仿真、數(shù)控車(chē)仿真和加工中心仿真?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)面板切換不同的數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)控機(jī)床的仿真。

進(jìn)一步的，數(shù)控機(jī)床操作面板包括數(shù)控銑模式、數(shù)控車(chē)模式和加工中心模式。三種模式分別對(duì)應(yīng)不同的車(chē)床的仿真，在選擇某一車(chē)床仿真時(shí)，使用對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床操作面板，更加貼合使用需求。

進(jìn)一步的，數(shù)控仿真軟件為雙單片機(jī)，系統(tǒng)面板和數(shù)控機(jī)床操作面板分別通過(guò)串口與一單片機(jī)實(shí)時(shí)通訊。數(shù)控仿真軟件采用雙單片機(jī)通過(guò)串口與系統(tǒng)面板和數(shù)控機(jī)床操作面板相連，進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，能夠使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不大于20毫秒，大大提高了系統(tǒng)響應(yīng)的速度和穩(wěn)定性，

進(jìn)一步的，還包括教師機(jī)，教師機(jī)同時(shí)與若干主機(jī)相連，教師機(jī)的優(yōu)先級(jí)高于其他主機(jī)。教師機(jī)的內(nèi)部通訊模塊與其他的主機(jī)相連，實(shí)時(shí)通訊，教師機(jī)可以監(jiān)控其他主機(jī)的工作情況，可便于課堂教學(xué)時(shí)教師查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；教師機(jī)的優(yōu)先級(jí)高于其他主機(jī)，因此教師機(jī)可以總控教室里其他的主機(jī)，在進(jìn)行教學(xué)時(shí)向其他主機(jī)發(fā)送教師演示步驟，或者考核時(shí)教師機(jī)控制其他主機(jī)向其發(fā)送試題，實(shí)現(xiàn)課堂靈活教學(xué)。

進(jìn)一步的，數(shù)控仿真軟件設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板。學(xué)生可以自主參照學(xué)習(xí)該動(dòng)作模板，或者對(duì)照模板進(jìn)行練習(xí)。

進(jìn)一步的，數(shù)控仿真軟件設(shè)有考核系統(tǒng)，考核系統(tǒng)包括理論考核和實(shí)操考核，考核系統(tǒng)記錄操作全過(guò)程，并與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比得到考核結(jié)果。理論考核主要針對(duì)填空、選擇、判斷等理論試題進(jìn)行考核；實(shí)操考核針對(duì)加工過(guò)程中刀具的選擇、毛坯的裝夾、工藝過(guò)程、操作日志、尺寸比對(duì)以及考核時(shí)間等進(jìn)行記錄，再自動(dòng)進(jìn)行比對(duì)評(píng)測(cè)得到最終考核結(jié)果；避免人為因素造成的檢測(cè)誤差，實(shí)現(xiàn)考核評(píng)價(jià)自動(dòng)化?？己讼到y(tǒng)可以后臺(tái)自動(dòng)記錄學(xué)生操作全過(guò)程例如：刀具的選擇、毛坯的裝夾、工序及工步的制定、切削參數(shù)的設(shè)置以及機(jī)床誤操作導(dǎo)致的撞刀等數(shù)據(jù)形成學(xué)習(xí)日志；通過(guò)大規(guī)模的學(xué)業(yè)水平測(cè)試，收集多樣、有用的教學(xué)實(shí)施數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，數(shù)控機(jī)床操作面板包括顯示裝置、NC鍵盤(pán)、機(jī)床控制面板、狀態(tài)燈和手持單元。顯示裝置根據(jù)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和操作命令的不同，顯示正在編輯的程序、正在運(yùn)行的程序、機(jī)床的加工狀態(tài)等信息；NC鍵盤(pán)即數(shù)控編程面板，功能類(lèi)似于計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的按鍵陣列，NC鍵盤(pán)包括軟鍵功能鍵和零件程序的編輯、參數(shù)輸入等功能；機(jī)床操作面板幾種系統(tǒng)的所有按鈕，狀態(tài)燈用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)，手持單元用于手搖方式增量進(jìn)給坐標(biāo)軸。

進(jìn)一步的，還包括省級(jí)監(jiān)控管理中心、市級(jí)監(jiān)控管理中心和校級(jí)監(jiān)控管理中心，省級(jí)管理中心監(jiān)控市級(jí)管理中心，市級(jí)管理中心監(jiān)控校級(jí)管理中心，校級(jí)管理中心監(jiān)控主機(jī)?？筛鶕?jù)主機(jī)記錄的學(xué)生操作和成績(jī)，利用大數(shù)據(jù)對(duì)全省數(shù)控專(zhuān)業(yè)的教學(xué)進(jìn)行精準(zhǔn)分析。

本發(fā)明的有益效果：可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床操作步驟和結(jié)果厄仿真，以虛擬技術(shù)代替實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)備、材料、刀具等方面的損耗以降低教學(xué)成本，同時(shí)通過(guò)真實(shí)機(jī)床面板操作訓(xùn)練使學(xué)生體會(huì)機(jī)床操作過(guò)程，有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步闡明。

圖1為本發(fā)明的數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，包括主機(jī)1、數(shù)控機(jī)床操作面板2和數(shù)控仿真軟件3，數(shù)控仿真軟件3設(shè)置在主機(jī)1內(nèi)部，數(shù)控機(jī)床操作面板2設(shè)置在主機(jī)1外與主機(jī)1相連接，數(shù)控仿真軟件3根據(jù)數(shù)控機(jī)床操作面板2的指令進(jìn)行仿真；還包括系統(tǒng)面板4，系統(tǒng)面板4與數(shù)控仿真軟件3相連；主機(jī)1還包括顯示器11，顯示器11實(shí)時(shí)顯示數(shù)控仿真軟件3仿真過(guò)程。

系統(tǒng)面板4控制數(shù)控仿真軟件3的工作狀態(tài)，如選擇不同的仿真模式，設(shè)置數(shù)控仿真軟件3的工作參數(shù)如時(shí)間、刀具、材料和切削參數(shù)等，通過(guò)系統(tǒng)面板4可以選擇不同的工作環(huán)境，有助于學(xué)生充分學(xué)習(xí)各種環(huán)境下的數(shù)控機(jī)床操作。數(shù)控機(jī)床操作面板2由使用者操作，不同的仿真環(huán)境對(duì)應(yīng)不同的數(shù)控機(jī)床操作面板2，數(shù)控機(jī)床操作面板2與數(shù)控機(jī)床的操作一致或者近似，在選擇好仿真種類(lèi)的環(huán)境后使用對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床，可使使用者親自操作不同的機(jī)床，給使用者身臨其境的效果，有助于達(dá)到更好的教學(xué)效果。數(shù)控機(jī)床操作面板2與主機(jī)1是機(jī)械連接，與數(shù)控仿真軟件3是軟件連接，數(shù)控仿真軟件3根據(jù)數(shù)控機(jī)床操作面板2上不同按鍵的輸入仿真出對(duì)應(yīng)的工作過(guò)程和結(jié)果。主機(jī)1根據(jù)不同的環(huán)境可設(shè)計(jì)為不同的樣式如電腦或其他樣式。顯示器11可用于顯示數(shù)控仿真軟件3的工作過(guò)程和結(jié)果，便于直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)。本實(shí)施例中，數(shù)控仿真軟件仿真的三維造型使用Solidworks2014簡(jiǎn)體中文版，主機(jī)、數(shù)控機(jī)床操作面板和系統(tǒng)面板等的電路板開(kāi)發(fā)軟件為Altium Designer 2015，各組成部分的通訊程序開(kāi)發(fā)軟件為Keil MDK-ARM 5.14 uVision5。系統(tǒng)的環(huán)境為Windows7，64位簡(jiǎn)體中文旗艦版，主機(jī)的硬件配置可以使系統(tǒng)開(kāi)啟后15秒內(nèi)進(jìn)入到系統(tǒng)桌面環(huán)境。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)境后，無(wú)卡頓、死機(jī)等現(xiàn)象，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控機(jī)床操作面板2和系統(tǒng)面板4采用數(shù)控機(jī)床操作面板標(biāo)準(zhǔn)布局，本實(shí)施例中采用FANUC標(biāo)準(zhǔn)布局。使面板更加貼近實(shí)際的教學(xué)和操作習(xí)慣需要，根據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境可以結(jié)合實(shí)際機(jī)床操作的需要擴(kuò)展，并充分考慮人機(jī)交互的優(yōu)化。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控仿真軟件3包括數(shù)控銑仿真31、數(shù)控車(chē)仿真32和加工中心仿真33?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)面板4切換不同的車(chē)床，實(shí)現(xiàn)不同車(chē)床的仿真。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控機(jī)床操作面板2包括數(shù)控銑模式21、數(shù)控車(chē)模式22和加工中心模式23。三種模式分別對(duì)應(yīng)不同的車(chē)床的仿真，在選擇某一車(chē)床仿真時(shí)，使用對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床操作面板2，更加貼合使用需求。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控仿真軟件3為雙單片機(jī)，系統(tǒng)面板4和數(shù)控機(jī)床操作面板2分別通過(guò)串口與一單片機(jī)實(shí)時(shí)通訊。數(shù)控仿真軟件3采用雙單片機(jī)通過(guò)串口與系統(tǒng)面板4和數(shù)控機(jī)床操作面板2相連，進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，能夠使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不大于20毫秒，大大提高了系統(tǒng)響應(yīng)的速度和穩(wěn)定性，

本實(shí)施例優(yōu)選的，還包括教師機(jī)，教師機(jī)同時(shí)與若干主機(jī)1相連，教師機(jī)的優(yōu)先級(jí)高于其他主機(jī)1。教師機(jī)的內(nèi)部通訊模塊與其他的主機(jī)1相連，實(shí)時(shí)通訊，教師機(jī)可以監(jiān)控其他主機(jī)1的工作情況，可便于課堂教學(xué)時(shí)教師查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；教師機(jī)的優(yōu)先級(jí)高于其他主機(jī)1，因此教師機(jī)可以總控教室里其他的主機(jī)1，在進(jìn)行教學(xué)時(shí)向其他主機(jī)1發(fā)送教師演示步驟，或者考核時(shí)教師機(jī)控制其他主機(jī)1向其發(fā)送試題，實(shí)現(xiàn)課堂靈活教學(xué)。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控仿真軟件3設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板。學(xué)生可以自主參照學(xué)習(xí)該動(dòng)作模板，或者對(duì)照模板進(jìn)行練習(xí)。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控仿真軟件3設(shè)有考核系統(tǒng)34，考核系統(tǒng)包括理論考核35和實(shí)操考核36，考核系統(tǒng)34記錄操作全過(guò)程，并與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比得到考核結(jié)果。理論考核35主要針對(duì)填空、選擇、判斷等理論試題進(jìn)行考核；實(shí)操考核36針對(duì)加工過(guò)程中刀具的選擇、毛坯的裝夾、工藝過(guò)程、操作日志、尺寸比對(duì)以及考核時(shí)間等進(jìn)行記錄，再自動(dòng)進(jìn)行比對(duì)評(píng)測(cè)得到最終考核結(jié)果；避免人為因素造成的檢測(cè)誤差，實(shí)現(xiàn)考核評(píng)價(jià)自動(dòng)化。考核系統(tǒng)34可以后臺(tái)自動(dòng)記錄學(xué)生操作全過(guò)程例如：刀具的選擇、毛坯的裝夾、工序及工步的制定、切削參數(shù)的設(shè)置以及機(jī)床誤操作導(dǎo)致的撞刀等數(shù)據(jù)形成學(xué)習(xí)日志；通過(guò)大規(guī)模的學(xué)業(yè)水平測(cè)試，收集多樣、有用的教學(xué)實(shí)施數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例優(yōu)選的，數(shù)控機(jī)床操作面板2包括顯示裝置、NC鍵盤(pán)、機(jī)床控制面板、狀態(tài)燈和手持單元。顯示裝置根據(jù)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和操作命令的不同，顯示正在編輯的程序、正在運(yùn)行的程序、機(jī)床的加工狀態(tài)等信息；NC鍵盤(pán)即數(shù)控編程面板，功能類(lèi)似于計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的按鍵陣列，NC鍵盤(pán)包括軟鍵功能鍵和零件程序的編輯、參數(shù)輸入等功能；機(jī)床操作面板幾種系統(tǒng)的所有按鈕，狀態(tài)燈用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)，手持單元用于手搖方式增量進(jìn)給坐標(biāo)軸。

本實(shí)施例優(yōu)選的，還包括省級(jí)監(jiān)控管理中心、市級(jí)監(jiān)控管理中心和校級(jí)監(jiān)控管理中心，省級(jí)管理中心監(jiān)控市級(jí)管理中心，市級(jí)管理中心監(jiān)控校級(jí)管理中心，校級(jí)管理中心監(jiān)控主機(jī)。可根據(jù)主機(jī)記錄的學(xué)生操作和成績(jī)，利用大數(shù)據(jù)對(duì)全省數(shù)控專(zhuān)業(yè)的教學(xué)進(jìn)行精準(zhǔn)分析。

在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。