基于互联网的数控机床实训虚拟系统设计
“三融合”模式下远程数控技术虚拟实训教学研究与实践
“三融合”模式下远程数控技术虚拟实训教学研究与实践随着信息技术的不断发展，远程数控技术虚拟实训教学在实践中得到了广泛应用。
远程数控技术虚拟实训借助互联网技术，将传统的实体实训室转移到线上平台上进行，学生可以在任何时间、任何地点进行学习和实训。
这种教学模式将虚拟实训技术与数控技术相结合，为学生提供了更为灵活、高效的学习方式。
远程数控技术虚拟实训教学模式采用了“三融合”的教学理念，即虚拟技术、数控技术和远程技术的融合。
首先，通过虚拟技术，学生可以在虚拟实境中进行实训，模拟实际操作，并能实时观察机床运行状态、刀具切削效果等情况，提高学生对实际操作的了解和运用能力。
其次，通过数控技术，学生可以学习和应用数控编程知识，掌握数控机床的操作技能。
最后，通过远程技术，学生可以在家庭、学校等不同场所进行实训和学习，充分利用网络资源，提高学习的自主性和灵活性。
远程数控技术虚拟实训教学模式的研究与实践主要包括以下几个方面：1.虚拟实训平台的建设：建设一个全面、实用的虚拟实训平台是远程数控技术虚拟实训的重要基础。
该平台应包括模拟数控机床、数控编程软件、刀具库、工艺数据库等模块，以满足学生的各种实训需求。
2.远程实时监控技术：为了保证学生在远程实训过程中能够及时观察实际操作情况，需要研究和应用远程实时监控技术。
该技术可以实时将实际操作过程中的视频、声音等信息传输给学生，使学生能够迅速反馈和调整操作。
3.个性化学习支持系统的构建：通过数据分析和挖掘技术，构建一个个性化学习支持系统，可以自动根据学生的学习情况和水平提供适合的学习内容和教学方法，提高学生的学习效果。
4.教师培训和支持：虚拟实训教学模式需要教师具备一定的虚拟实训技术和数控技术知识，因此需要进行教师培训和支持。
教师应熟悉虚拟实训平台的使用方法，掌握数控编程和机床操作技能，以更好地指导学生进行实训。
总之，远程数控技术虚拟实训教学模式是一种创新的教学方式，可以突破时间和空间的限制，提供丰富多样的学习资源和实训环境。
网络化虚拟数控机床仿真实验系统的研究与开发
Ｅ Ｉ 实现 了 Ｊｖ ｐ ｌｔ Ｖ ＭＬ场景 之 间的 交 互 ，对 数 控加 工程 序 的翻 译技 术 、 Ａ， ａａＡ ｐｅ 与 Ｒ 刀补 算 法 以及 工件 消 隐算法 等加 工过程 仿真 的 关键技 术进 行研 究与探 讨 。给 出 了系统 的运 行 实例 。
关 键 词 ： 拟 机 床 ； 拟 加 工 ； 络 虚 虚 网 中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ５ Ｔ １ ５ Ｔ ６ ；Ｐ ６ 文 献标 识码 ： Ａ
培训 费用 。 ．
备工 作环 境 的一 门技 术 ， 虚 拟 现 实 技 术 与 数 控 技 术 是
相结 合 的产 物 ， 虚拟 制造 环境 中 ， 数 控设 备 的工 作 在 对 过程 和环 境进 行全 面 的仿 真 ¨ 。
１ 系统 总 体 结 构 模 型
虚拟 数控 机床 仿真 教学试 验 系 统采 用 基 于浏 览 器 的浏 览器／ 务 器 （ ｒｗ ｅ／ ｅｖｒ 服 Ｂｏ ｓｒ Ｓｒｅ ）的结 构 模 式 ， 过 通
ｗｗ ｗ 主 页 进 行 管 理 。 用 户 通 过 访 问 主 页 ， 动 内 嵌 启
数 控 机床 作 为 制 造 行 业 关键 基 础 性 设 备 ， 重 要 其
性不 言 而喻 。数 控 机 床 设 备 非 常 昂 贵 ， 成 此 领 域 的 造 教学 、 研 和培训 成本 和难 度 的增 加 。虚 拟 现实 技 术 、 科 仿 真技术 和 网络 的迅 速 发 展 ， 在 网络 环 境 下 开 发 远 为 程 虚拟数 控仿 真教 学试 验 系 统成 为可 能 。虚 拟数 控 机
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｖ ｌ ｐ ｅ ｆａ Ｗ ｅ ｂ ｅ ｉｔ ａ ｓ ａ ｃ ｎｄ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｎｔｏ ｂ－ ａｓ ｄ Ｖ ｒ ｕ ｌＣＮ Ｃ ｐｅ ｉ ｅ ｔ Ｓ ｓ ｅ Ｅｘ ｒｍ ｎ ｙ ｔ ｍ Ｌ Ｎ ａ — ｉ ｇ，Ｈ ＯＵ ａ ｇ Ｉ Ｘｉ ｏ ｙ ｎ Ｌｉｎ
基于网络的数控实验平台设计与实现
目前 大多 数高校 或者 研究所 都有 相 当数量 的数 控
系统 ， 这些 系统 都是针 对学 生实 习使用 ， 上课 阶段该 在 平 台可 以发挥作 用 ， 是都 有一 定 的问题 ， 在操 作 实 但 存 习的学生 多和机 床操作 时 间少且 数控 系统 使用 的时 问
ＬＡ ｉｏｏ Ａ ｏｇ Ｙ Ｎ Ｙ ｎｉ Ｉ Ｏ Ｘ ａｂ ，Ｃ Ｉ ｎ ， Ｉ ａｊ Ｙ ｅ （ ｏ ｅｅｏ ａ ｕａｔｒ ｇＳｉｎｅａｄＥ ｇｎｅｉｇ Ｓｕｈ ｅｔ ｎ ｅｓｙｏ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ， ｏｔｗ ｓ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｌ Ｍ ｃｉ ｅ ｎ ｖ ｔ
相对 集 中的矛盾 。笔 者 提 出了一 种 相 对 开放 的思 路 ，
３ ０帧 Ｄ １的图像 ， 而且 图像 清楚 。 本设 计 实现采 用 的是 Ｌ Ｃ ２ ２ ｊ ２位 Ａ Ｍ处理 Ｐ ２９ ＿ ３ Ｒ 器， 该处 理器 具有 速度快 、 量大 、 能稳 定 、 容 性 在线调试 方便等 优点 。Ａ Ｍ 作 为智 能控 制器 应 用 于工业 控 制 Ｒ
系统 体系结 构 ， 中 Ｄ Ｐ主要 是 负 责运 动控 制 ， 括 其 Ｓ 包 速度控 制 、 置控 制 、 冲 分 配 、 补 控 制 等操 作 。为 位 脉 插 了 本 次 平 台设 计 ， 门设 计 了 以 太 网 转 串 口 的 模 专
块 ， 该模 块将 网络数 据包 转化 成 串 口数 据 。而 Ａ Ｍ Ｒ
关 键字 ： 网络数 控 系统 中图分类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３ Ｇ代码 远 程控 制 文献标 识码 ： Ｂ
数控机床维修虚拟实训系统的设计
调试 及 常 见故 障诊 断 与维 修 的综 合应用 能力…。 实 训课 程 具有
涉及 领域 宽 、 技 术 面广 、 难 以掌握 的特 点 ， 实 际教 学 中 由于受设 备价 格 昂贵 且容 易受 损等 因 素 的制约 ， 实训 技术 环境 与数 控机 床维 修 实 际实 训环 境 相差 甚远 ，学生 得 不到 充分 练 习和 锻炼 ，
的现 状 ， 提 出一种 虚 拟 实验 系统 的解 决方 案 ， 提 出 了构建 基 于 面 向对 象的虚 拟 实验 系统 的设 计 思 想 。
关 键词 ： 数 控机 床 维修 ； 虚 拟 实 ； 面向 对 象 ； ． Ｎ ｅ ｔ
中图分 类 号 ￣ Ｇ ４ ３ ４ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ － ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ２ — ０ ０ ７ ９ － ０ ３
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ １ 一ｌ １
基 金项 目： 浙江省教育技 术研 究规 划课题 （ Ｊ Ｂ ０ ０ ５ ）
作者简 介 ： 张米雅（ １ ９ ７ ８ 一） ， 女， 浙江新 昌人 ， 硕士 ， 浙 江交通职 业技 术学院机 电学院讲师 ， 研 究方向为机 电一体化 系统设 计与研 究。
［ ２ ］ 叶小青． 大学生信息素养教育与 高校 图书馆 法律信 息服务 ［ Ｊ ］ ＿ 湖北
函授 大学学报 ， ２ ０ １ ２ （ ５ ） ．
［ ３ ］ 赵 丽华． 高校 图书馆 移动信息素养教 育［ Ｊ ］ ． 图书馆学刊 ， ２ ０ １ ２ （ ２ ） ． ［ ４ ］ 陈利 东． 高校图书馆与大学生的信 息素养教育［ Ｊ ］ ． 宁波职业技术 学院
严重 影 响 教学 工作 和 教学 效果 。随着 虚 拟现 实技 术 的发 展 ， 虚
《虚拟数控加工过程控制系统的设计与实现》
《虚拟数控加工过程控制系统的设计与实现》一、引言随着现代制造业的快速发展，数控加工技术已成为制造业的核心技术之一。
为了提高数控加工的效率和精度，减少人为操作误差，虚拟数控加工过程控制系统应运而生。
本文旨在探讨虚拟数控加工过程控制系统的设计与实现，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
二、系统设计1. 设计目标本系统设计的主要目标是实现数控加工过程的自动化、智能化控制，提高加工效率与精度，降低操作难度，并具备实时监控与故障诊断功能。
2. 系统架构系统采用分层设计思想，分为用户界面层、控制层、执行层。
其中，用户界面层负责人机交互，控制层负责处理加工指令和监控加工过程，执行层则负责驱动数控机床进行实际加工。
3. 核心功能设计（1）图形化编程：通过三维建模技术，实现加工过程的可视化，方便用户进行加工参数的设置和调整。
（2）智能控制：采用先进的控制算法，实现加工过程的自动化和智能化控制，包括加工路径规划、速度控制、刀具选择等。
（3）实时监控：通过传感器实时采集加工过程中的数据，如主轴转速、刀具磨损情况等，实现对加工过程的实时监控。
（4）故障诊断：系统具备故障诊断功能，当出现异常情况时，能够及时报警并提示用户进行处理。
三、系统实现1. 开发环境系统采用C++编程语言，结合三维建模技术和数据库技术进行开发。
开发环境包括开发工具、操作系统和数据库管理系统等。
2. 关键技术实现（1）图形化编程实现：通过三维建模技术，将加工过程进行三维可视化处理，方便用户进行操作和设置。
（2）智能控制算法实现：采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络等，实现加工过程的自动化和智能化控制。
（3）实时监控技术实现：通过传感器技术，实时采集加工过程中的数据，并通过对数据的处理和分析，实现对加工过程的实时监控。
（4）故障诊断技术实现：系统通过分析采集的数据和预设的故障模式，实现对加工过程中故障的自动诊断和报警。
3. 系统测试与优化在系统开发完成后，进行严格的测试与优化工作。
基于互联网的数控机床实训虚拟系统设计
18科技资讯SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N信 息 技 术研究背景及目的。
随着数字技术和计算机技术的日益发展,以数控机床为代表的数控设备应用越来越广泛。
目前计算机网络技术在不断得到了普及,早期的系统采取现场维护控制方式,现在出现了以网络为基础的新框架,并正在向远程方式和Internet平台过渡。
目前,数控机床操作人员的培训在每个培训阶段受到场地、设备、时间等方面条件的约束。
并且,许多中小型机械加工企业的在职员工也不便于脱产离职去参加培训。
但实际上,数控机床的培训过程可以划为若干个阶段,有的阶段培训不一定需要在真实的数控机床上进行,而可以借助于三维虚拟仿真环境来进行,如:零部件加工程序代码的编写阶段。
这样采用虚实结合的方法,克服了传统实验中被培训人员必须到数控机床现场的局限。
使得被培训的人员不受地域、时间限制就能进行数控机床操作的培训。
这样就提高了企业在职人员培训的便捷性,提高了培训设备的利用率。
现在社会对职业性人才的需求越来越广,对高职院校的实训中心开放程度的要求也越来越高。
因此实训中心借助于Internet网来提高其开放性是一个必然的趋势。
这除了要建立实训中心的相关网站,进行实训课程信息开放外,重点是构建基于Internet的网上实验环境。
随着Internet网在我国的普及和使用,和随着社会对职业性人才的需求越来越广,对高职院校的实训中心开放程度的要求也越来越高。
传统的实训中心,借助于Internet网来提高其开放性是一个必然的趋势。
这除了要建立实训中心的相关网站,进行实训课程信息开放外,重点是构建基于Internet的网上实验环境。
1 相关技术介绍数控机床实训系统主要关键技术主要体现在:(1)多种型号数控机床的通信接口及协议分析;(2)实时视频信号的采集、传输技术;(3)数控机床实训过程分析及操作特征分析;(4)多用户的调度算法研究一个好的多用户算法,这是本系统能否提高设备利用率的关键。
基于数字孪生的数控机床虚拟交互系统设计与实现
数字孪生技术概述
2、预测与优化：通过对虚拟模型的预测和分析，可以及时发现潜在的问题， 优化机床加工过程，提高生产效率和产品质量。
数字孪生技术概述
3、维护与故障诊断：数字孪生技术可以对机床的运行状态进行实时监控，及 时发现故障隐患，提高机床的维护效率和故障诊断准确性。
数字孪生技术概述
然而，数字孪生技术在机床加工过程中的应用也存在一些局限性，如数据采 集的精度和稳定性、模型的复杂度和计算量等问题，需要进一步研究和改进。
（2）服务器端接收指令后，根据指令类型分配给相应的模块处理。 （3）各模块根据指令要求进行相应的操作，并将采集的数据上传至服务器端。
（1）用户通过客户端输入操作指令，上传至服务器端。
（4）服务器端对数据进行存储、分析和处理，将结果反馈给客户端。
数控机床虚拟交互系统实现
1、开发环境
1、开发环境
系统实现
系统实现
1、硬件选型：为了实现机床加工过程的实时监控，需要选择合适的传感器和 监控系统。传感器应选择精度高、稳定性好的类型，如温度传感器、压力传感器、 位置传感器等；监控系统应选择可靠性高、实时性强、数据处理能力强的系统。
系统实现
2、软件开发：软件开发应选择功能强大、易操作、易维护的编程语言和工具。 本次演示采用C++和Python编程语言进行软件开发，利用现有的数字孪生技术和 算法库进行数据处理和模型建立。此外，为了实现数据的可视化展示，还需要选 择合适的数据可视化工具，如Matplotlib、Seaborn等。
基于数字孪生的数控机床虚拟 交互系统设计与实现
目录
01 引言
03
数控机床虚拟交互系 统设计
02 数字孪生技术
04
数控机床虚拟交互系 统实现
基于Internet的数控机床实训系统架构设计的开题报告
基于Internet的数控机床实训系统架构设计的开题报告一、课题背景随着工业自动化的不断发展，数字化控制技术已经成为了工业生产过程中不可或缺的一部分。
数控机床作为当今工业自动化领域中最基本的设备之一，具有高效、精准和可靠等特点，被广泛应用于制造业各领域。
随着科技的发展，基于互联网的数控机床实训系统成为数字化制造领域的重要组成部分。
在目前高端机床市场的发展中，一些知名的数控机床制造商已经推出了诸如数控机床虚拟仿真、数控机床实践教学等实训系统。
但由于这些系统所面向的受众主要是教育用户，因此在应用于企业中的效果较为有限。
相对而言，市面上较少面向企业的实训系统，特别是较为成熟的实训系统相对较少，暂未满足企业的实际需求。
二、课题意义基于互联网的数控机床实训系统主要是为了满足企业对于数控机床操作人员实践能力提升需求。
随着制造业转型升级、智能化进程的推进，职业院校对数控机床应用型人才的培养也越来越受到重视。
目前大多数职业院校都进行了数控机床的教学，但数量仍然较少，拥有职业院校背景的数控机床人才相对匮乏。
随着工业4.0的到来，越来越多的企业需要更多的数控机床技术人才，因此基于互联网的数控机床实训系统将成为培养高素质人才的一项重要措施。
三、课题研究内容和方法（一）研究内容本课题旨在开发一种基于互联网的数控机床实训系统，主要针对企业培养数控机床操作人员的需求，并根据市场上缺乏较为成熟实用的数控机床实训系统的现状进行架构设计。
本实训系统不仅能够全面满足数控机床专业人员的实际需求，而且还可以提升职业院校数控机床实训教学的教学体系。
设计流程如下：1、确定数控机床实训系统的需求和任务2、进行实训系统的架构设计3、编写数控机床的控制程序4、设计数控机床的工件和夹具5、实现数控机床实际操作与虚拟仿真操作的联动（二）研究方法本次研究采取以下方法：1、收集数控机床实训系统平台相关的技术文献资料，详细了解当前实训系统市场的情况和国内外普及的情况。
基于虚拟现实技术的数控机床培训系统开发
气 、 以及 控制等 各部件进 行故 障 接头
设置 ，比如设 置某一线 缆接头 松动 ，
会 马上在相应 的部位 出现故 障（ 建立
在强 大的逻辑数据库基 础上 ） 其次 ， 。
在进 行 “ 维修 ” 的过 程 中 ， 应具 有 “ 智
在数控技 术专业 教学过程 中 ， 由 于设备 资源等因素 的限制 ， 教学 主要 以课堂教学 为主 ，效 果并不理 想 ， 学
沈 阳第一 机床 厂 、 大连 机床 厂 、 海 上 机床厂等 国内大厂家的典型型号 。 最 后 ， 机床 的类 型上不 仅应包 含常用 从 的车床 ， 应有 铣床 、 工中心等 。 还 加
视化集成 开发环境 ， Ｗｉｄｗ 是 ｎ ｏ ｓ系统
平 台 编 程 的 最 佳 选 择 。 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ （ ｐｎ Ｇａ ｈｃ Ｌｂａｙ 是 近 几 年 Ｏ ｅ ｒｐ ｉｓ ｉｒ ） ｒ
立一套应用 于教学培 训的 “ 数控 机床
警提示等 ； 有故障点设置 的功ห้องสมุดไป่ตู้ ， 对机 械 的连 接 可进行 断 裂 、 动 、 涉 等 松 干
不 可能涵盖 全部型号 的机床 ， 也不 但
能只针对某一 两个型 号的机床 ， 注 应
设置 ， 对电气等部件进行逻辑故障点
的设 置等 ； 具有 教学 互 动 、 教学 测评 功能 ； 具有在 网络环境下的工作能力。 三、 虚拟现 实技术开发平 台方案 综合分析 目前虚拟 现实技 术 ， 实 现数 控机 床 虚拟 仿真 的方 案 大致 有
以 下 四种 ：
一
虚拟培 训系统 ” ，这样 可有效 降低教
学成本 ，解 决学校设 备不足 的问题 ， 同时使教学更加 直观 、 生动 。
基于Web数控加工仿真系统与远程应用的设计与实现
工
系 统 中 包 括 国 内外 大部 分 数 控 系 统 如 ： ａｕ 、 门 Ｆｎ ｃ西
加 数控仿真 子 、 中数控 、 华 广州数 控等多种 数控系统 的仿真 面
仿 板 。 用 模 拟 数 控 面板 可 以进 行 手 工 编 程 。 使 真 加工仿真 支 持 铣 床 车床 、 系 加工 中心的机床面板模拟操作。 可
３． 系 统 的 体 系 结 构 １
基 于 Ｂ／ Ｓ结 构 分 为 ３ ： 户 层 即 客 户 端 浏 览 器 ， 层 用
据 库 ， 用 Ａ Ｐ技 术 访 问 数 据 库 来 实 现 的 。 利 Ｓ
Ｗｅ ｂ服 务 器 层 ， 据 服 务 器 层 。 统 的体 系 结 构 如 图 ２ 数 系
数控加工 仿 真 系统
并 利 用局 域 网建 立远 程 仿 真 应 用 系统 ， 专业 学 习和 应 用起 到 积 极 的 帮助 作 用 。 对 关键 词 ： ｂ Ａ Ｐ技 术 Ｗｅ Ｓ
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ３３
文献 标 识 码 － Ａ
文 章编 号 ：００—４ ９ （０ ０ ０ ０ ３ ０ １０ ９ ８ ２ １ ）３— ０ ８— ２
３ 系统的结构设计及功能实现
收 稿 日期 ：０ ９ １ 月 ２０￣ Ｏ
２１ ３ ０ ０／
Байду номын сангаас
机械制造 ４ 卷 第 ５７ ８ ４ 期
ｃ ｎ Ｏｐ ｎ “ ＲＯ ＤＥ ＝Ｓ Ｏ Ｅ ｏｎ ｅ Ｐ ＶＩ Ｒ ＱＬ Ｌ ＤＢ； ＤＡＴ ＝ Ａ
用 在 客 户 端 上 安 装 不 同 的 客 户 应 用 程 序 ； 简 化 了 系 ② 统 的开发 和维护 ， Ｂ／Ｓ结 构 的 所 有 功 能 都 在 Ｗｅ ｂ服 务 器上实 现， 开发 和维护 工作 大大减 轻 ； 使用户 的操 使 ③ 作 使 用 更 简 单 ； 适 用 于 网 上 信 息 的 发 布 。 使 Ｂ／ ④ 这 Ｓ
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基于互联网的数控机床实训虚拟系统设计
摘要:通过基于网络的数控机床实训系统架构设计,技术人员不需亲临现场就可以完成培训,这是数控机床培训所一直期望解决的问题之一。
本论文主要研究并建立了基于Internet网络数控机床培训系统的总体结构和设计方案。
结合数控机床硬件平台,构建了一个集教学、实验于一体,实现教材、教师、设备三位一体的网络化数控培训系统原型。
基于网络通信、数据库以及TCP/IP网络通信等技术和方法,采用模拟仿真技术和应用先进的三维软件Solidworks建立了由工件、机床、夹具及刀具等实体组成的仿真操作环境。
关键词:Internet 数控实训网络通信模拟仿真
研究背景及目的。
随着数字技术和计算机技术的日益发展,以数控机床为代表的数控设备应用越来越广泛。
目前计算机网络技术在不断得到了普及,早期的系统采取现场维护控制方式,现在出现了以网络为基础的新框架,并正在向远程方式和Internet平台过渡。
目前,数控机床操作人员的培训在每个培训阶段受到场地、设备、时间等方面条件的约束。
并且,许多中小型机械加工企业的在职员工也不便于脱产离职去参加培训。
但实际上,数控机床的培训过程可以划为若干个阶段,有的阶段培训不一定需要在真实的数控机床上进行,而可以借助于三维虚拟仿真环境来进行,如:零部件加工程序代码的编写阶段。
这样采用虚实结合的方
法,克服了传统实验中被培训人员必须到数控机床现场的局限。
使得被培训的人员不受地域、时间限制就能进行数控机床操作的培训。
这样就提高了企业在职人员培训的便捷性,提高了培训设备的利用率。
现在社会对职业性人才的需求越来越广,对高职院校的实训中心开放程度的要求也越来越高。
因此实训中心借助于Internet网来提高其开放性是一个必然的趋势。
这除了要建立实训中心的相关网站,进行实训课程信息开放外,重点是构建基于Internet的网上实验环境。
随着Internet网在我国的普及和使用,和随着社会对职业性人才的需求越来越广,对高职院校的实训中心开放程度的要求也越来越高。
传统的实训中心,借助于Internet网来提高其开放性是一个必然的趋势。
这除了要建立实训中心的相关网站,进行实训课程信息开放外,重点是构建基于Internet的网上实验环境。
1 相关技术介绍
数控机床实训系统主要关键技术主要体现在:(1)多种型号数控机床的通信接口及协议分析;(2)实时视频信号的采集、传输技术;(3)数控机床实训过程分析及操作特征分析;(4)多用户的调度算法研究一个好的多用户算法,这是本系统能否提高设备利用率的关键。
通过调度算法研究,将问题简化,证实其有效性和可靠性。
基于Internet 数控机床实训系统架构技术涉及多学科,为了使分析问题简化,我们采用模块化
思想,根据功能模块划分原理和原则,将基于Internet数控机床实训系统的功能划分为以下四个模块,如图1所示。
基于Internet数控机床实训系统是一个复杂的系统,评价一个系统是否可行与性能高低,必须从安全,功效性,可靠,系统的扩展性能等几个方面着手考虑。
基于Internet数控机床实训系统,按照设计思路,设计目标以及设计中需考虑的问题,制定系统框架如图2所示。
(1)系统硬件的方案。
本系统要在满足功能需求的基础上,采用新能优良的硬件设施,系统的硬件主要有以下几个部分:①数控机床培训平台;②服务器、客户机;③外围设备,包括监控设备,打印机等;④电缆等;⑤专用远程通讯接口。
(2)系统软件的方案。
由于VB是可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言,它简单易学、效率高,可以高效、快速地开发Windows 环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。
本系统的软件部分主要分为三个部分,客户端,服务器,数控机床培训平台,采用VB完成相应功能。
系统软件设计部分主要存在有以下技术问题:①VB中解决网络编程的问题;②系统软件与硬件兼容匹配;③VB中利用MSComm解决串口通信的问题;④VB完成采集显示一体化的实时视频信号监控功能。
2 基于Internet的通信
数控机床网络通信在技术实现上大体可分为两种路线:一是在数控系统内部集成网络通信功能,设计制造带有网络接口的数控系统,此项技术多为数控系统生产厂商掌握;二是在数控系统外部,为数控系统附加网络功能,在硬件上对原有数控系统的各种通信接口进行改造和转换,达到连网通信的目的。
此种方式实现较为灵活,但在功能上要受到原有通信接口的局限。
目前常见的通信协议主要有NETBEUI,IPX/SPX,TCP/IP,RS-232-C,RS-449,SDLC(同步数据链路控制),FDDI(光纤分布式数据接口)和SNMP(简单网络管理协议)等。
Internet是采用基于开放系统的网络参考模型TCP/IP模型。
TCP/IP与开放系统互联模型ISO不同,它有四层:应用层、运输层、网络互连层和主机和网络连接层。
Internet网上应用系统的体系结构通常有两种:B/S模式与C/S模式。
CS模式是比较传统的软件系统体系结构,它通过将任务合理分配到Client端和Server端,降低了系统的通讯开销,充分利用了两端硬件
环境的优势。
而B/S模式是随着Internet技术的兴起,渐渐流行和突出的一种新的软件体系结构。
在这种模式下,用户界面完全通过WWW 浏览器实现,一部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在服务器端实现,形成三层结构。
B/S结构主要是利用了不断成熟的web浏览器技术,结合浏览器的多种,Script和人ActiveX技术,用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能,节约了开发成本,是一种全新的软件系统构造技术。
B/S构软件实现了系统的无缝升级,系统维护开销减到最小,实现了跨平台操作这也就使得BIS模式比C/S模式具有更大的适应范围。
因为课题开发的中心目标是研究开发能通过浏览器操纵的远程实验系统,所以基于B/S模式的三层体系结构设计更适合于本系统。
3 数控机床三维虚拟模型的建立与加工仿真技术研究
(1)虚拟加工环境建模。
数控机床进行加工时,将程序分解成机床部件的相关动作,控制刀具和工件的相对运动,从而加工出所需零件。
数控机床建模应用先进三维建模软件Solidworks,虚拟机床的几何建模包括:虚拟床身,床头箱,主轴,刀架,尾座,工装夹具等,这些建模与机床建模都是相类似的。
通过Solidworks软件建模各个零部件,虚拟数控机床是一个由许多零部件构成的装配体,所以对立的数控机床各零部件的三维几何模型组合,根据各零部件物理模型间的装配关系,
应用Solidworks软件的装配功能定义了各零部件的相互约束关系,装配成一台完整的虚拟机床。
利用虚拟装配技术,得到虚拟数控车床模型。
要在三维图形软件所建立的虚拟环境下完成,先将Solidworks软件建成的模型保存为基于网络的虚拟现实文件格式,然后将机床零部件几何模型调入到三维图形软件虚拟环境中,在不同的视角下,达到理想视觉。
(2)刀具类模型建立。
由于加工模式、毛坯、加工精度等方面的不同,在仿真加工中可以选择不同的刀具。
虚拟刀具建模包括刀具几何建模和刀具运动轨迹建模。
(3)加工过程仿真的实现。
数控机床或加工中心在数控程序的驱动下,通过保证刀具相对于工件处于一个正确的位置和姿态,逐步消除毛坯上多余的材料使之被加工成具有一定形状和精度的工件。
虚拟加工示意图如图4所示,加工过程仿真实旨是通过虚拟机床在虚拟环境中完成相应的加工仿真的任务。
(4)仿真控制界面。
仿真控制系统是数控实物操作面板与加工仿真系统进行交流媒
介,是仿真系统的应用接口,使用者可以利用实物操作面板,通过仿真控制系统对仿真系统进行控制。
(5)加工仿真实例。
以铣削加工为例,铣削仿真步骤如下:
①导入数控铣床模型;②建立工件毛坯模型,并与数控铣床装配定位;③导入NC代码,设置仿真加工参数,包括工件坐标系原点等;④启动仿真,检查仿真结果。
⑤采集显示一体化的实时视频信号处理系统。
同时还可以按上述方案设计的采集显示一体化的实时视频处理系统,其软件设计可分为四个部分:视频采集,视频捕捉,视频处理和视频回放。
4 结语
本文通过基于Internet的数控机床实训系统架构设计,构建基于Internet的网上实验环境。
基于本文研究所开发的网络化数控培训系统可用于数控培训和数控教学,为教师和学生提供一个良好的学习和实验环境。
该系统将对我国数控人才的培训有一定促进作用。
参考文献
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