基于SYNTEC的大型螺旋錐齒輪專用數(shù)控機床人機界面設(shè)計
2016-9-21 來源：沈陽工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院 作者：田國富 張西棟 任仲偉 宋江波 唐媛媛
摘要：利用新代數(shù)控系統(tǒng)一10B提供的eHMI開發(fā)工具，通過建立專案并且在專案上添加畫面檔以及功能鍵(Fenubar)的方法，對弧齒螺旋錐齒輪數(shù)控加工參數(shù)輸入進行了開發(fā)設(shè)計。將齒輪加工所需要的各種參數(shù)信息通過不同元件的形式添加在畫面檔上。根據(jù)畫面檔內(nèi)容，相應(yīng)地客制功能鍵的動作，將畫面檔與功能鍵鏈接在一起。利用eHMI的測試仿真模塊進行仿真模擬，實現(xiàn)了利用功能鍵操控畫面檔的切換以及相應(yīng)參數(shù)輸入的功能。對新代數(shù)控系統(tǒng)的客制工作為后續(xù)相關(guān)研究工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：新代數(shù)控系統(tǒng)；螺旋錐齒輪；畫面檔；測試仿真
0、前言
齒輪在整個機械行業(yè)中占有舉足輕重的地位，是機械工業(yè)的基礎(chǔ)件‘11。在相交軸傳動中，弧齒錐齒輪具有承載能力高、傳動平穩(wěn)、對安裝誤差的敏感性小以及傳動效率高等優(yōu)點，因此弧齒錐齒輪的數(shù)控加工得到工程技術(shù)人員的重視[2]。弧齒錐齒輪的數(shù)控加工程序編制復(fù)雜，而且編程語言抽象；為了滿足不同規(guī)格螺旋錐齒輪的數(shù)控加工要求而進行的參數(shù)化編程是以友好的參數(shù)化輸入界面——人機界面(Human Ma—chine Interface，HMI)為基礎(chǔ)的。人機界面是用戶與機床互相傳遞信息的媒介，用來實現(xiàn)信息的輸入和輸出[3]。數(shù)控系統(tǒng)操作界面的友好與否直接影響到數(shù)控編程的效率，甚至影響到整個數(shù)控系統(tǒng)的用戶認可度[4]。沈陽工業(yè)大學(xué)為了滿足螺旋錐齒輪數(shù)控加工機床的開發(fā)需要，引進了臺灣新代科技股份有限公司研發(fā)的SYNTEC．10B數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的開放性，可以利用系統(tǒng)自帶軟件開發(fā)包，對螺旋錐齒輪數(shù)控加工所需的各級參數(shù)輸入界面進行相關(guān)客制，形成一個完備的界面系統(tǒng)，為后期參數(shù)化編程工作打下良好基礎(chǔ)。
1、軟件工具
對新代數(shù)控系統(tǒng)的二次開發(fā)需要登錄新代科技的官方網(wǎng)站，下載win32相關(guān)軟件：(1)WindowsUpdate；(2)LadEdit一2．13．0．msi；(3)MacroDev軟件；(4)銑床Win32軟件。特別注意四個軟件需要按照編碼順序依次安裝，否則會出現(xiàn)兼容性問題[5]。安裝完之后，相關(guān)的開發(fā)客制軟件即可在通用PC上運行，操作環(huán)境為windows2000／XP／7。
SYNTEC系統(tǒng)內(nèi)部的eHMI是一款更直覺、更簡易編輯控制面板人機接口的開發(fā)工具，通過直接點選和表格輸入的方式，使用戶免除繁雜的程序編寫過程，取而代之的是更簡易、更有效、更人性化的操作接口[6-7]。將eHMI開發(fā)軟件用于參數(shù)化編程中所需相關(guān)界面的客制工作，可以提高數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)的效率，優(yōu)化數(shù)控編程加工過程中的人機交互性。
2、系統(tǒng)的整體設(shè)計
機床的加工對象是弧齒錐齒輪，所以根據(jù)項目開發(fā)要求，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法[8]，對弧齒錐齒輪加工的人機界面作開發(fā)。圖1是弧齒錐齒輪加工機床人機界面工作流程，首先是選擇齒制，進入弧齒錐齒輪的參數(shù)輸入界面，然后通過底部相應(yīng)的功能鍵進入齒輪參數(shù)輸入界面、工藝參數(shù)輸入界面以及刀具參數(shù)輸人界面的各級子菜單，進行相應(yīng)數(shù)據(jù)參數(shù)的輸入。通過參數(shù)檢查模塊的自檢，如果有錯誤參數(shù)，返回參數(shù)輸人界面進行參數(shù)的修改；如果無誤，則進入仿真加工模塊。在仿真過程中如果出現(xiàn)刀具與工件的干涉等錯誤，則返回參數(shù)輸入界面進行參數(shù)的修改，直至錯誤消除，進人數(shù)控加工過程，最后退出程序，完成加工。
3、主要界面的客制
新代數(shù)控系統(tǒng)的客制過程包括畫面檔與功能鍵的設(shè)計、畫面檔與相應(yīng)功能鍵的鏈接以及安裝文件的封裝。圖2是新代數(shù)控系統(tǒng)SYNTEC一10B開機運行的的標準人機界面[5]，為了保證原系統(tǒng)的完整性以及客制后系統(tǒng)維護的便利性，需要在標準人機界面的基礎(chǔ)上進行相關(guān)的操作[9]。相關(guān)界面的客制是在eHMI中完成的，圖3是eHMI主畫面，由工具列、工作區(qū)、畫面檔總管／功能鍵總管、屬性框、狀態(tài)列組成[7]。
圖2新代數(shù)控系統(tǒng)SYNTEC一10B標準人機界面
3．1專案的建立
人機界面由多個功能鍵(fenubar)、畫面檔(browser)、圖片檔、多國語言檔組成，而且eH．MI會自動幫助編輯者管理這些檔案。大量的界面客制過程表明，通過新增專案的方式，添加畫面檔和功能鍵來實現(xiàn)界面的客制，更易于一般編輯人員接受¨引。
圖3 eHMI主畫面
選擇“檔案-+新增．+專案”，然后在彈出的對話框中指定要使用的專案名稱與存儲位置，點擊確定。此時根據(jù)彈出提示，點選要加載標準人機的OCRes文件的位置，進入新的專案，eHMI將自動加載＼OCRes＼Common下的CncFenu．xml(默認功能鍵名稱)與SyntecParam．xml(默認參數(shù)檔名稱)，以及＼OCRes＼Common＼AppData下所有畫面檔，該操作的目的是保證原系統(tǒng)的完整性，便于后續(xù)畫面檔和功能鍵的客制文件管理。
3．2畫面檔的客制
人機界面大致分為兩部分，一個是基礎(chǔ)底層畫面，一個是實際在切換的區(qū)塊上的畫面，其中“基礎(chǔ)底層畫面”是由、OCResDir＼Common＼AppData＼Backgnd．xml的檔案所定義的r71。需要對實際切換的區(qū)塊上的畫面進行客制，在畫面檔總管區(qū)右鍵點選“AppData-+加入新畫面檔(N)”，在彈出的對話框上填寫畫面檔大小值，“名稱”一欄不識別中文字符，然后在這個空畫面檔上面添加自己所需要的元件。首先為空畫面檔添加一個基底面板，具體操作為：點選“元件_元件盤(Panel)”，設(shè)置該元件盤為最底層。以“齒制選擇”顯示元件為例，介紹普通顯示元件的添加過程，在元件盤上添加“標記”顯示元件，點選“元件一標記”，在工作區(qū)的元件盤上按住左鍵拉出“標記”元件，然后雙擊該元件，通過圖4所示的元件設(shè)定對話框?qū)ζ涑叽绱笮 ⒚Q標題、字體顏色以及字體大小等屬性進行設(shè)置，當該畫面檔設(shè)置完畢后，可以通過點選“測試_+測試畫面檔”來進行畫面檔客制效果的檢驗。其他畫面檔顯示元件的添加過程與此類似，不再贅述。
圖4元件設(shè)定對話框
3．3功能鍵的客制
一個功能鍵由一個以上的按鍵列(fenu)組合而成。功能鍵的客制是在主功能鍵的基礎(chǔ)上，通過啟用某一個閑置功能鍵按鈕，將該按鈕的動作鏈接至之前客制好的畫面檔。如“齒制選擇”功能鍵的客制及與相應(yīng)畫面檔的鏈接過程。
在功能鍵總管區(qū)右鍵單擊點選“CncFenu5．xml-÷新增按鍵列(F)”，在彈出的對話框中鍵入新增按鍵列的名稱“chizhixuanze”后點擊確認，然后生成一個按鍵列，雙擊“F1”按鈕，彈出如圖5所示的F1快捷鍵設(shè)置對話框，對該快捷鍵的標題設(shè)置為“弧齒”，將“連接”引導(dǎo)至已經(jīng)客制好的次級功能鍵“huchicanshushuru”。點擊“不受密碼保護的動作”，彈出動作設(shè)置對話框，將功能選項總表中的“切換至客制界面”功能添加到Action List里面，最后在右下角輸入已經(jīng)客制好的畫面檔名稱“HCZCLcanshushurujiemian”，點擊“OK”，完成添加。其他功能鍵的客制以及功能鍵與畫面檔之間的鏈接過程與“齒制選擇”的客制過程相似。
圖5F1快捷鍵設(shè)置對話框
4、界面系統(tǒng)的測試與界面的層級關(guān)系
4．1界面系統(tǒng)的測試
eHMI開發(fā)包具有測試仿真的功能，測試分為測試專案、測試畫面檔、測試功能鍵、人機實測‘61。如選擇“測試一人機實測_利用本專案OCRes測試”，測試系統(tǒng)就會根據(jù)客制好的畫面檔與功能鍵進行模擬仿真。圖6是參數(shù)輸入總界面，圖7是齒輪參數(shù)的輸入界面。
圖6參數(shù)輸入總界面
圖7齒輪參數(shù)輸入界面
4．2界面層級關(guān)系
客制的整個界面是一個畫面系統(tǒng)，為了便于分析各級界面之間的從屬關(guān)系以及直觀的了解畫面檔內(nèi)容，繪制層級關(guān)系框圖，如圖8所示。
圖8界面層級關(guān)系框圖
5、多軸群顯示設(shè)計
用于螺旋錐齒輪加工的是多軸系統(tǒng)機床，在多軸系統(tǒng)中通常需要將$1(第一軸群)、$2(第二軸群)設(shè)置為按照軸群設(shè)定來顯示坐標內(nèi)容，如$l的XYZC顯示在$1的坐標組件中，$2的AB顯示在$2的坐標組件中，這樣顯示符合用戶的使用習慣，也容易辨認軸與軸群的關(guān)系。圖9為主界面軸群分布圖。
圖9主界面軸群分布圖
<Screen Type=”DotNetExtension”>
<!一一Machine coordinate layout一一>
機械坐標。<CoordBox>
<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的軸
數(shù)目，默認為5。
<AxisGroupSource>1<／AxisGroupSource>
設(shè)定要顯示的軸群，默認為0。
<／CoordBox>
<!一一Relative coordinate layout一一>相
對坐標<CoordBox>
<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的軸
數(shù)目，默認為5。<AxisGroupSource>2<／Axis．
GroupSource>設(shè)定要顯示的軸群，默認為0。
<／CoordBox>
<!一一Absolute coordinate layout一一>
絕對坐標。<CoordBox>
<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的軸
數(shù)目，默認為5。<AxisGroupSource>0<／Axis．
GroupSource>設(shè)定要顯示的軸群，默認為0。
<／CoordBox>
<!一一Distance to Go coordinate layout一
一>剩余距離。
<CoordBox>
<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的軸
數(shù)目，默認為5。<AxisGroupSource>0<／Axis．
GroupSource>設(shè)定要顯示的軸群，默認為O。
<／CoordBox>
<／Screen>
6、專案的封裝
在專案模式下客制完成的畫面檔與功能鍵需要打包封裝，生成安裝包，復(fù)制到相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)文件夾下，通過更新系統(tǒng)的方式，將客制部分內(nèi)嵌到原系統(tǒng)中，方可正常運行[7]。
首先點選“工具一檢查記憶體是否重復(fù)一檢查檔案＼專案”，對專案的建立位置與專案參數(shù)進行檢查，在確保無誤的情況下，點選“工具一建立安裝檔_打包專案”，將該專案下的所有檔案資料壓縮成一個Zip類型的安裝檔，將此安裝檔復(fù)制到標準人機磁盤中，然后在標準人機(CNCMon)中升級即可‘[7]。
7、結(jié)論
本文在對弧齒螺旋錐齒輪數(shù)控加工過程所需工藝參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，客制出了所需畫面檔以及功能鍵。通過對功能鍵與畫面檔相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，將客制的所有畫面檔與功能鍵整合為一個完整的界面系統(tǒng)，然后借助eHMI的測試功能，對該界面系統(tǒng)進行仿真測試，測試結(jié)果滿足了設(shè)計要求。通過編程，對坐標組件主軸群的坐標顯示進行了設(shè)計，滿足了用戶的使用習慣。該界面客制過程為臺灣新代數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)客制工作提供了參考，為數(shù)控系統(tǒng)的后續(xù)客制提供了一個平臺和基礎(chǔ)。
投稿箱：
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 分地區(qū)金屬切削機床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)