專利名稱：一種用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控設備的數(shù)據(jù)輸入方法，屬控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)產(chǎn)品機械化加工水平的不斷提高，數(shù)控設備已經(jīng)廣泛地應用到工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，這些種類繁多的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控線切割機床等現(xiàn)代化設備極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，是實現(xiàn)精密加工設備現(xiàn)代化、自動化取得的重要成就。伴隨著數(shù)控設備的大量涌現(xiàn)，數(shù)控設備的操作人員和數(shù)控程序的編程人員大量缺乏，遠遠不能滿足生產(chǎn)的需求。其主要原因是所有這些數(shù)控設備的操作以及數(shù)控程序的編程工作都需要有較高的專業(yè)知識和經(jīng)過專門的技術(shù)培訓，這就需要相關(guān)人員具有相當?shù)奈幕讲拍苷莆者@些技術(shù)和技能。
目前國際通用的數(shù)控編程方法是ISO國際標準數(shù)控G、M代碼式編程方法。數(shù)控程序由程序字組成，程序字由英文字母代表的地址碼和地址碼后的數(shù)字和符號組成。每個程序字都代表著一個特殊功能，如G00代表點位控制，G33代表等螺距螺紋切削，M05代表主軸停轉(zhuǎn)等。一般情況下，一條數(shù)控加工指令是若干個程序字組成的，如N012G00G49X070Y055T21中的N012代表第12條指令，G00代表點位控制，G49代表刀補準備功能，X070和Y055代表X和Y的坐標值，T21代表刀具編號指令。整個指令的意義是快速運動到點(70，55)，一號刀取2號撥盤上刀補值。用這種編程方法表達復雜曲面零件的加工會很繁瑣，且不易表達，而對于加工平面二維的點位控制圖形，又比較復雜，容易出錯。為了方便零件的數(shù)控加工的編程，人們又提出了很多種編程方法，比較常見的有利用CAM如Master CAM軟件進行數(shù)控編程、利用Pro/engineer NC模塊進行圖像交叉式自動編程、基于UG或STEP-NC的多種CAD/CAM軟件輔助數(shù)控編程等。所有這些編程方法對于數(shù)控編程是容易了，但對于操作編程人員的知識層次則要求就更高了。
由于數(shù)控設備的操作以及數(shù)控程序的編程工作都需要有較高的專業(yè)知識和較高的文化水平，而在目前中小企業(yè)中，能夠掌握上述各種編程方法的專業(yè)人員十分缺乏，而培養(yǎng)這方面的人才的周期又較長，其數(shù)量也很難滿足如此眾多企業(yè)的需求，再加上新產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，需要頻繁地更新數(shù)控程序的數(shù)據(jù)，因此，當前最好的解決方法是開發(fā)出一種簡單、實用、易學習、易掌握、安全可靠性高的數(shù)據(jù)輸入方法，使廣大中小企業(yè)的一般操作人員和技術(shù)人員都能以此對數(shù)控設備進行編程和操作，滿足生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于二維平面上孤立點的準確定位及數(shù)控加工的簡單、實用、易學習、易掌握、安全可靠性高的用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法。
解決上述問題的技術(shù)方案是一種用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，它采用如下步驟進行編程a.平面圖形解析按照零件的形狀尺寸、原料的大小和加工工藝要求，預先排出每一個加工點的準確位置，將所有Y坐標相同的點定義為一行，將平面上的所有待加工點歸納為不同的行，確定行間距；b.起始點坐標定位及輸入在平面二維工作臺上確定原料裝夾的定位點，將其作為平面二維坐標的原點，然后確定X軸和Y軸的方向，確定加工起始點在平面上的位置，找出該點在直角坐標系中的坐標值，使用起始點定位指令將其輸入數(shù)控系統(tǒng)；c.相對坐標確定及輸入確定所有待加工某一點相對于前一點位置的相對坐標，即確定行起點位置、等間距的點數(shù)、點與點的距離諸參數(shù)，將這些坐標依次輸入數(shù)控系統(tǒng)；若行中點的間距和數(shù)目相同，則采用程序循環(huán)指令描述相同行的數(shù)目；d.數(shù)據(jù)輸入及存儲確定已輸入的各待加工點的坐標無誤后，將數(shù)據(jù)送入存儲器進行存儲。
上述用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，所述數(shù)據(jù)輸入采用引導式數(shù)據(jù)編制輸入法，設定7層操作界面，分別為初始界面、起初位置輸入界面、程序輸入界面、循環(huán)輸入界面、程序運行界面、基本參數(shù)設定界面、清除用戶程序界面。
上述用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，所述初始界面設定“編程”、“運行”、“調(diào)試”、“參數(shù)”4種模式選擇，分別與起初位置輸入界面、程序運行界面、清除用戶程序界面、基本參數(shù)設定界面相鏈接。
本發(fā)明主要針對二維平面上孤立點的準確定位及數(shù)控加工，包括沖壓、鉆孔、點焊等工作，它的數(shù)據(jù)編程輸入十分簡單，僅由起始點定位、行描述、程序循環(huán)、數(shù)據(jù)輸入及存儲等四大步驟構(gòu)成，數(shù)據(jù)的編制要求簡單易懂。數(shù)據(jù)的輸入設計為引導式輸入模式，操作人員只需將參數(shù)按照提示一步一步地輸入數(shù)據(jù)即可完成程序的編制工作，因此操作人員不需掌握一般數(shù)控編程所需的專業(yè)知識，只要具備直角坐標系的基本知識就可以編制加工數(shù)據(jù)，這對于技術(shù)力量相對薄弱的中小企業(yè)應用數(shù)控機床進行生產(chǎn)提供了很大的便利。


圖1是本發(fā)明用于沖壓零件實施例的沖壓位置預排列示意圖(圖中的矩形為待沖壓鋼板原材、圖案為待沖壓零件形狀)；圖2是起始點坐標輸入界面示意圖；圖3是起始行坐標輸入界面示意圖；圖4是下一行坐標輸入界面示意圖；圖5是循環(huán)輸入界面示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是針對平面二維點位數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入方法，所謂平面二維點位數(shù)字控制，是指要求平面二維數(shù)控工作臺從平面上的某一點移動到同一平面上的另一點，僅要求定位精度，對于移動過程中的軌跡和速度不作過多要求。我們知道，任何復雜的點位控制平面定點分布圖形，都可以通過行列排布的方式將其排成若干行或若干列的標準模式，都可以用“每一行上有幾個點”、“點與點之間的間距”、“這樣的行有幾行”、“行與行之間的距離是多少”四個參數(shù)表達出來?；谶@種表達方法，就可以實現(xiàn)一種簡便實用的數(shù)控編程語言，其由4條主要語句構(gòu)成起始點定位語句(平面上預加工第一點的絕對坐標值)；行描述語句(其參數(shù)有行起點位置、等間距的點數(shù)、點與點的距離等)；程序循環(huán)語句(相同行的數(shù)目)；結(jié)束語句。
按照這種思路，本發(fā)明設計的專用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，它采用四步進行編程a.平面圖形解析；b.起始點坐標定位及輸入；c.相對坐標確定及輸入；確定所有需要加工的加工點的坐標，將這些坐標依次輸入數(shù)控系統(tǒng)。輸入時可以采用直接輸入每一個待加工點的相對坐標值，或采用“行描述指令”和“程序循環(huán)指令”。對一行上若干個有等距離的加工點和若干個相同行進行輸入?！靶忻枋鲋噶睢钡膮?shù)有行起點位置、等間距的點數(shù)、點與點的距離等，這樣一條指令可以描繪出等間距排列在某一行的一組點的坐標值；“程序循環(huán)指令”是考慮到在實際加工中，有一些行中的點的間距和數(shù)目是相同的，用以描述相同行的數(shù)目。這兩條指令可以大大簡化操作者的編程和輸入工作量，使得程序編制更加簡捷方便。
d.數(shù)據(jù)輸入及存儲操作者確定輸入的各點坐標無誤后，執(zhí)行“結(jié)束指令”，一方面將數(shù)據(jù)送入存儲器中儲存起來，另一方面將數(shù)據(jù)送到數(shù)控系統(tǒng)的解釋程序中，由解釋程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動信號，驅(qū)動平面二維工作臺帶動加工工件運動到用戶要求的位置，進行加工操作。
在上述數(shù)據(jù)輸入方法中，采用引導式程序編制方法，設有7層操作界面，分別為初始界面(主菜單)、起初位置輸入界面、程序輸入界面、循環(huán)輸入界面、程序運行界面、基本參數(shù)設定界面、清除用戶程序界面。
初始界面有“編程”、“運行”、“調(diào)試”、“參數(shù)”4個鍵，它們分別與起初位置輸入界面、程序運行界面、清除用戶程序界面、基本參數(shù)設定界面相鏈接。按下“編程”鍵，進入起初位置輸入界面；按下“運行”鍵，進入程序運行界面；按下“調(diào)試”鍵，進入清除用戶程序界面；按下“參數(shù)”鍵，進入基本參數(shù)設定界面。
當按下“編程”鍵，進入起初位置輸入界面，在起初位置輸入界面有加工起始點的X軸和Y軸的坐標數(shù)據(jù)輸入欄，使用者要輸入所要加工的第一個(沖壓、焊接、鉆孔)工件的中心位置，該位置是以鋼板支撐組件表面一點(通常為鋼板一角)為原點的絕對坐標位置，以后的加工工件中心位置都以它為相對坐標原點。在起初位置輸入界面的下方還有“忽略”、“確認”鍵，按下它們后，系統(tǒng)進入程序輸入界面。
程序輸入界面有間隔步長、重復次數(shù)、X向下一起點、Y向下一起點4個數(shù)據(jù)輸入欄和“退出”、“結(jié)束”、“顯示”、“循環(huán)”、“確定”鍵。間隔步長和重復次數(shù)兩個數(shù)據(jù)輸入欄用于設置等間距連續(xù)在X方向可以連續(xù)沖(焊、鉆)孔多少次，以及每相鄰兩個孔之間的距離；X向下一起點、Y向下一起點兩個數(shù)據(jù)輸入欄用于設置第一個非等距孔與剛才那一組等間距孔的最后一個孔的相對坐標位置。按下“退出”鍵，返回進入初始界面；按下“結(jié)束”鍵，表示此次編程結(jié)束，準備執(zhí)行程序，操作系統(tǒng)也返回初始界面；按下“顯示”鍵，自動轉(zhuǎn)入下一條指令；按下“循環(huán)”鍵，進入循環(huán)輸入界面；按下“確定”鍵，系統(tǒng)將該指令存儲到指定的存儲空間中，操作界面進入下一條指令的程序輸入界面，指令號自動加1。
循環(huán)輸入界面有循環(huán)起始指令號和循環(huán)體運行次數(shù)2個數(shù)據(jù)輸入欄，還有“取消”、“確定”鍵。操作者可以通過輸入循環(huán)起始指令號確定從哪一條指令開始到當前指令為止構(gòu)成一個循環(huán)體進行循環(huán)執(zhí)行，再通過輸入循環(huán)體運行次數(shù)確定循環(huán)體共執(zhí)行幾次。按下“取消”鍵，取消本次操作，返回程序輸入界面；按下“確定”鍵，承認這次操作，返回程序輸入界面，繼續(xù)編寫程序。
操作者通過上述步驟編制加工程序，直到將所有指令輸入完畢后，按“結(jié)束”鍵保存信息，返回主菜單(初始界面)；若想放棄編寫或修改，則按“退出”鍵，不保存信息，返回主菜單。
操作者在初始界面上按“運行”鍵，系統(tǒng)進入程序運行界面，程序運行界面有顯示工作臺位置坐標的X、Y數(shù)據(jù)欄，還有“退出”、“回零”、“單步”、“起動”、“點動”5個鍵，操作者用來選擇執(zhí)行程序。按下“退出”鍵，返回初始界面；按下“回零”鍵，系統(tǒng)的機械部分回到初始位置；按下“單步”鍵，該鍵文字變?yōu)椤斑B續(xù)”，在文字為“連續(xù)”時按下該鍵，文字則變?yōu)椤皢尾健保谠摪存I為“單步”(或“連續(xù)”)時，按下“起動”鍵，系統(tǒng)按照“單步”(或“連續(xù)”)命令運行，按下“點動”鍵，系統(tǒng)將“單步”運行，每次動作后都會暫停，并將“單步”“連續(xù)”文字均改為“單步”。
下面以沖壓零件實施例介紹如何利用本發(fā)明的輸入方法進行編程。
1.平面圖形解析過程圖1顯示加工零件的預排列位置，共3行，每行6個零件，行間距為70mm，列間距也為70mm。
2.起始點坐標定位及輸入過程設置鋼板左下角為裝夾定位基準點，即坐標原點。坐標原點右方，沿鋼板長邊方向為X坐標正方向；坐標原點向上，沿鋼板短邊方向為Y坐標正方向。將鋼板上距離坐標原點最近的加工零件上的一點作為“加工起始點”，該點的坐標為(50、40)。將這個坐標值通過起初位置輸入界面輸入數(shù)控系統(tǒng)，如圖2所示。
3.相對坐標確定及輸入過程首先輸入圖1中最下邊的一行(有加工起始點零件的一行)的待加工點的坐標值輸入系統(tǒng)，具體做法如下a.設置輸入本行坐標的指令號01，將其輸入圖3；b.輸入間隔步長，即本行中等間距相鄰兩點之間的距離70.0；c.輸入重復次數(shù)，即本行包括第一點在內(nèi)共需沖壓幾個孔6；d.輸入X向下起點坐標，即本行所加工的最后一個點的坐標的X值與下一行第一點的坐標的X值之差-350.0；(在此設下一行的第一點為第二行最左邊被加工零件與第一個被加工零件的起始點相同的一點)e.輸入Y向下起點坐標，即本行所加工的最后一個點的坐標的Y值與下一行第一點的坐標的Y值之差70.0；f.若按下“確定”鍵表示承認這次操作，系統(tǒng)進入下一條指令的輸入界面，繼續(xù)編寫下一行坐標值的輸入程序，指令號自動加1，如圖4所示；
g.由于本次加工的三行點的相對坐標完全相同，故可以采用“循環(huán)”輸入方法，一次性輸入其余兩行的坐標值，如圖5所示；h.在“循環(huán)”方式輸入程序的過程中，指令號已經(jīng)自動加1，為02，該指令號一般不必改變；在“循環(huán)起始指令號”中輸入自01號指令開始到本指令為止進行循環(huán)；在“循環(huán)體運行次數(shù)”中輸入除了起始行還要加工多少行，輸入02，如圖5所示。
4.結(jié)束過程在所有點的坐標值都輸入系統(tǒng)后，點擊“結(jié)束”鍵，系統(tǒng)將所有數(shù)據(jù)保存至“用戶程序數(shù)據(jù)庫”，并由數(shù)控系統(tǒng)的解釋程序進行解釋。在機床工作時，由執(zhí)行系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中依次取出每一個點的坐標值，并將其翻譯成執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電機所需的執(zhí)行信號，驅(qū)動平面二維工作臺帶動加工工件運動到用戶要求的位置，進行沖壓加工。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，其特征在于它采用如下步驟進行數(shù)據(jù)輸入a.平面圖形解析按照零件的形狀尺寸、原料的大小和加工工藝要求，預先排出每一個加工點的準確位置，將所有Y坐標相同的點定義為一行，將平面上的所有待加工點歸納為不同的行，確定行間距；b.起始點坐標定位及輸入在平面二維工作臺上確定原料裝夾的定位點，將其作為平面二維坐標的原點，然后確定X軸和Y軸的方向，確定加工起始點在平面上的位置，找出該點在直角坐標系中的坐標值，使用起始點定位指令將其輸入數(shù)控系統(tǒng)；c.相對坐標確定及輸入確定所有待加工某一點相對于前一點位置的相對坐標，即確定行起點位置、等間距的點數(shù)、點與點的距離諸參數(shù)，將這些坐標依次輸入數(shù)控系統(tǒng)；若行中點的間距和數(shù)目相同，則采用程序循環(huán)指令描述相同行的數(shù)目；d.數(shù)據(jù)輸入及存儲確定已輸入的各待加工點的坐標無誤后，將數(shù)據(jù)送入存儲器進行存儲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)輸入采用引導式數(shù)據(jù)編制輸入法，設定7層操作界面，分別為初始界面、起初位置輸入界面、程序輸入界面、循環(huán)輸入界面、程序運行界面、基本參數(shù)設定界面、清除用戶程序界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，其特征在于所述初始界面設定“編程”、“運行”、“調(diào)試”、“參數(shù)”4種模式選擇，分別與起初位置輸入界面、程序運行界面、清除用戶程序界面、基本參數(shù)設定界面相鏈接。
全文摘要
一種用于數(shù)控設備的二維點位數(shù)據(jù)輸入方法，屬控制技術(shù)領(lǐng)域，用于解決數(shù)控設備數(shù)據(jù)輸入的簡單化問題。其技術(shù)方案是它采用平面圖形解析、起始點坐標定位及輸入、相對坐標確定及輸入、數(shù)據(jù)輸入及存儲等四個步驟進行數(shù)據(jù)輸入，它的輸入方法十分簡單，僅由起始點定位數(shù)據(jù)、行描述數(shù)據(jù)、程序循環(huán)數(shù)據(jù)及結(jié)束數(shù)據(jù)等構(gòu)成，輸入界面設計為引導式式，操作人員只需按照提示一步一步地輸入數(shù)據(jù)即可完成數(shù)據(jù)的編制工作。操作人員不需掌握一般數(shù)控編程所需的專業(yè)知識，只要具備直角坐標系的基本知識就可以編寫數(shù)控程序，這給中小企業(yè)應用數(shù)控機床進行生產(chǎn)提供了很大的便利。
文檔編號G05B19/18GK1694023SQ200510012498
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者任有志, 張弛, 袁貴棟, 婁晨輝, 張永立, 陳繼榮, 蔡建軍, 路增立 申請人:河北科技大學