基于智能平板的顯控一體設(shè)備及其數(shù)據(jù)通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控裝置的顯示及控制終端，特別涉及一種基于智能平板的顯控一體設(shè)備及其數(shù)據(jù)通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)生活中，數(shù)控設(shè)備在促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)、推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力、提高人民生活水平中起到了重要作用，數(shù)控設(shè)備的發(fā)展在某種意義上標(biāo)志著國家工業(yè)的發(fā)展水平，同時(shí)以數(shù)字控制為基礎(chǔ)的醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展也將給人們帶來更好的醫(yī)療條件，面對(duì)疾病也將有更有效的治療方案。
[0003]現(xiàn)階段數(shù)控設(shè)備的顯示與操作過于復(fù)雜，人機(jī)交互不友好。通常數(shù)控系統(tǒng)包含操作面板、顯示器面板和主控器。所有的操作需要在操作面板上進(jìn)行，通過對(duì)操作面板的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控器相關(guān)寄存器數(shù)據(jù)的修改，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控設(shè)備的參數(shù)設(shè)置和編輯，以及執(zhí)行其他的相關(guān)操作。顯示器面板主要用來顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、以及運(yùn)動(dòng)軌跡或運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息等。現(xiàn)有技術(shù)中，采用硬件操作面板來控制設(shè)備運(yùn)動(dòng)以及各種開關(guān)動(dòng)作，采用硬件鍵盤來設(shè)置參數(shù)、編輯和運(yùn)行零件程序及PLC程序，采用硬件按鈕來切換數(shù)控顯示及設(shè)置菜單，通過數(shù)控系統(tǒng)的視頻輸出接口，將相應(yīng)的顯示界面輸出到顯示器進(jìn)行顯示。
[0004]用戶在進(jìn)行不同操作時(shí)所需的按鍵不同，但操作面板需要包含所有的功能按鍵，這樣就導(dǎo)致了用戶學(xué)習(xí)成本較高，容易錯(cuò)誤輸入，同時(shí)使用操作面板進(jìn)行操作，由于常用按鍵經(jīng)常使用，容易導(dǎo)致硬件故障、失靈，而操作面板的維修成本高。當(dāng)產(chǎn)品需要進(jìn)行升級(jí)維護(hù)時(shí)，需要對(duì)操控面板進(jìn)行重新定制，而該過程相對(duì)復(fù)雜。這些都是數(shù)控設(shè)備向前發(fā)展的一大阻力。
[0005]專利號(hào)為CN101894279A的專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N完全基于觸摸屏的數(shù)控操作界面，該發(fā)明提出由一個(gè)觸摸顯示器和一個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成一種完全基于觸摸屏的數(shù)控操作面板，觸摸顯示器中設(shè)置有顯示裝置、觸摸信號(hào)輸入屏和觸摸信號(hào)輸出接口，計(jì)算機(jī)中設(shè)置有處理器、輸入輸出接口、顯示驅(qū)動(dòng)接口和存儲(chǔ)器，輸入輸出接口、顯示驅(qū)動(dòng)接口和存儲(chǔ)器與處理器連接，顯示驅(qū)動(dòng)接口與顯示裝置連接，輸入輸出接口與觸摸信號(hào)輸出接口連接，存儲(chǔ)器中設(shè)置有人機(jī)交互圖形化界面數(shù)據(jù)，觸摸顯示器上設(shè)置有電源開關(guān)盒緊急停止按鈕開關(guān)。人機(jī)交互圖形化界面數(shù)據(jù)中包含有虛擬按鍵、虛擬旋鈕、虛擬主控臺(tái)、虛擬鍵盤、虛擬指示燈和數(shù)據(jù)或圖形顯示窗，顯示裝置顯示虛擬按鍵、虛擬旋鈕、虛擬主控臺(tái)、虛擬鍵盤、虛擬指示燈，觸摸信號(hào)輸入屏檢測(cè)虛擬按鍵、虛擬旋鈕、虛擬主控臺(tái)和虛擬鍵盤位置處的輸入動(dòng)作，并將動(dòng)作信號(hào)通過觸摸信號(hào)輸出接口傳遞到計(jì)算機(jī)中的輸入輸出接口，計(jì)算機(jī)將虛擬按鈕、虛擬旋鈕、虛擬主控臺(tái)、虛擬鍵盤和虛擬只是等的狀態(tài)變化通過顯示裝置繼續(xù)顯示，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)送往被控電器，虛擬主控臺(tái)永遠(yuǎn)駐留在人機(jī)交互圖形化界面前臺(tái)，并顯示主要信息以及一鍵快速切換數(shù)控操作面板和人機(jī)交互圖形化界面。但是該發(fā)明存在以下缺陷:
[0006]I)穩(wěn)定性較差。該方案徹底摒棄了傳統(tǒng)的開關(guān)操作面板，用于處理觸摸屏接收到的用戶操作和觸摸屏實(shí)現(xiàn)的圖形化界面的核心設(shè)備均為計(jì)算機(jī)主機(jī)，同時(shí)該主機(jī)還用于控制被控設(shè)備。整套系統(tǒng)的安全性取決于計(jì)算機(jī)主機(jī)的穩(wěn)定性，當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)出現(xiàn)故障，極易導(dǎo)致不可預(yù)見且不可逆錯(cuò)誤。
[0007]2)無法快速響應(yīng)突發(fā)狀況。在數(shù)控系統(tǒng)的操作過程中，可能會(huì)發(fā)生突發(fā)情況，傳統(tǒng)的操控方法都會(huì)留有急停按鈕，快速傳遞急停信號(hào)給被控設(shè)備，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的急停操作。而該方案中，所有輸入均由觸摸屏接收，用戶對(duì)觸摸屏進(jìn)行操作，再由主機(jī)控制被控設(shè)備，假若其中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將導(dǎo)致事故發(fā)生。
[0008]3)數(shù)據(jù)處理效率低。控制信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)均通過相同的數(shù)據(jù)線進(jìn)行通信，當(dāng)數(shù)控設(shè)備需要傳輸?shù)臓顟B(tài)數(shù)據(jù)過多，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)阻塞，控制數(shù)據(jù)無法及時(shí)傳遞到被控裝置。
[0009]4)界面開發(fā)難度大。該方案的人機(jī)交互界面由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)算，判斷觸摸屏接收到的觸摸信號(hào)，并反饋相應(yīng)的界面變化。這樣的人機(jī)界面開發(fā)方式不利于系統(tǒng)界面升級(jí)、二次開發(fā)。開發(fā)人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間處理不同的觸摸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)界面也需花費(fèi)大量時(shí)間精力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的問題是:提供一種設(shè)計(jì)簡單，使用方便，能夠使用觸摸方式對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)顯示，便于二次開發(fā)升級(jí)，增強(qiáng)了觸摸控制方式的魯棒性和安全性，提高了系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸效率的基于智能平板的顯控一體設(shè)備及其數(shù)據(jù)通信方法。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0012]所述的基于智能平板的顯控一體設(shè)備，包括智能平板主機(jī)和安全電路模塊，智能平板主機(jī)連接安全電路模塊的智能平板接口，智能平板接口連接安全電路模塊的處理芯片，處理芯片還連接數(shù)據(jù)指示燈、執(zhí)行按鈕和急停按鈕，安全電路模塊上設(shè)置有與被控設(shè)備主控器相連接的操作接口，操作接口連接處理芯片。
[0013]所述的基于智能平板的顯控一體設(shè)備通過智能平板主機(jī)作為數(shù)控設(shè)備的顯示操作裝置，能夠?qū)崟r(shí)通過觸摸屏對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)顯示，優(yōu)化了人機(jī)交互界面，提高了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸效率，并且智能平板主機(jī)方便開發(fā)和二次升級(jí)，可以減低開發(fā)難度，降低開發(fā)成本，配合安全電路模塊，在安全電路中設(shè)置有急停按鈕，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以快速做出處理，提高了系統(tǒng)了安全性，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行，降低了設(shè)備的損壞率，降低了產(chǎn)品的維護(hù)費(fèi)用，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
[0014]進(jìn)一步地優(yōu)選，智能平板主機(jī)采用android操作系統(tǒng)或windows操作系統(tǒng)或Iinux操作系統(tǒng)，智能平板主機(jī)設(shè)置有與被控設(shè)備主控器相連接數(shù)值數(shù)據(jù)接口、與安全電路模塊相連接的安全電路接口、觸摸屏、人機(jī)交互模塊、電源開關(guān)和電源指示燈。智能平板主機(jī)是該設(shè)備的主體，能夠?qū)崟r(shí)接收來自被控設(shè)備主控器的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示；操作人員通過與人機(jī)交互程序進(jìn)行交互，編輯相應(yīng)數(shù)據(jù)或執(zhí)行相應(yīng)操作。當(dāng)用戶編輯相應(yīng)數(shù)據(jù)后，智能平板主機(jī)通過數(shù)值數(shù)據(jù)接口，按照可靠的數(shù)據(jù)通信規(guī)則，同步被控設(shè)備主控器的寄存器和存儲(chǔ)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和控制，該智能平板能夠滿足設(shè)備所需要的功能。
[0015]智能平板主機(jī)的系統(tǒng)，接收用戶對(duì)觸摸屏進(jìn)行的相關(guān)操作，傳遞給人機(jī)交互程序，完成相應(yīng)的操作，人機(jī)交互程序?yàn)槎ㄖ频膽?yīng)用程序，通過調(diào)用數(shù)值數(shù)據(jù)接口獲取被控設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，在平板上進(jìn)行顯示，并接收對(duì)應(yīng)的用戶操作，完成相應(yīng)的處理。在不同的界面，用戶可以執(zhí)行的操作不同，對(duì)用戶的相關(guān)操作，進(jìn)行處理，分析用戶將要執(zhí)行的操作。當(dāng)接收到對(duì)應(yīng)的用戶動(dòng)作后，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)交互、執(zhí)行操作等。
[0016]當(dāng)產(chǎn)品升級(jí)，如系統(tǒng)支持新的操作、添加新的配件參數(shù)時(shí)，可以通過更新應(yīng)用程序進(jìn)行升級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新的操作的支持，以及新配件參數(shù)的解析，無需像傳統(tǒng)方案更換整個(gè)操作面板實(shí)體，升級(jí)成本較低，同時(shí)智能平板更易于二次開發(fā)，以形成更好的人機(jī)交互界面。
[0017]進(jìn)一步地優(yōu)選，安全電路模塊的智能平板接口采用雙向通信接口，操作接口采用串口 RS-232或串口 RS-285或網(wǎng)口，處理芯片采用型號(hào)為atmega 1280或atmega 2560或stm32的單片機(jī)模塊。
[0018]智能平板接口與智能平板主機(jī)上的安全電路接口相連接，用于接收來自智能平板電腦的操作指令，以及反饋操作執(zhí)行結(jié)果。智能平板接口采用近距離穩(wěn)定有線的雙向通信接口，例如usb、串口等，用于接收來自智能平板電腦的操作編碼，操作編碼為一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，用于標(biāo)識(shí)將執(zhí)行什么操作，當(dāng)安全電路接收到操作編碼之后，通過led顯示燈顯示對(duì)應(yīng)操作碼，同時(shí)反饋一個(gè)兩字節(jié)的反饋信息用于告知智能平板接收到的數(shù)據(jù)。反饋數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)為十六進(jìn)制Oxaa，第二個(gè)字節(jié)為所接收到的操作編碼，智能平板接口對(duì)應(yīng)的與處理芯片的接口相連接。
[0019]操作接口用于和被控設(shè)備主控器進(jìn)行通信，接口類型可以根據(jù)被控設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的變化，如串口 RS-232、串口 RS-285、網(wǎng)口等。
[0020]由于安全電路模塊需要接收來自智能平板電腦的操作碼信號(hào)，并根據(jù)操作碼在指示燈上進(jìn)行相應(yīng)顯示，當(dāng)接收到執(zhí)行按鈕后，根據(jù)操作碼通過操作接口，向被控設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)操作。當(dāng)接收到急停按鈕被按下的信號(hào)時(shí)，中斷當(dāng)前操作，