机床的虚拟仿真系统及其虚拟制造方法、制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供机床的虚拟仿真系统及其虚拟制造方法、制造装置。所述虚拟仿真系统主要包括：用于提供虚拟机床模型，并获取对所述机床虚拟模型的机床操作和用户操作的机床仿真单元；用于根据所述机床操作和用户操作进行相应的运行，并将运行情况实时反馈给所述机床仿真单元的数控单元，并且，所述机床虚拟模型会根据所述数控单元反馈的运行情况，实时进行相应的虚拟工作。本发明专利技术通过对机床的模拟仿真，不仅真实地展示了机床的工作过程，也有效地保证了机床操作者的人身安全。

【技术实现步骤摘要】
机床的虚拟仿真系统及其虚拟制造方法、制造装置
本专利技术涉及机床仿真领域，特别是涉及机床的虚拟仿真系统及其虚拟制造方法、制造装置。
技术介绍
领先的机床制造商和研究机构已经对“虚拟机床”进行了多年的研究工作，其研发的关键点在于与制造过程的紧密结合。在虚拟机床的应用中，机床和工件之间的交互作用被模拟，且可通过3D形式被生动地显示出来，几乎能够重现移动机床的所有运动学特征，例如：机床加工工件时材料的移除等。传统的机床仿真技术，如《斯沃数控机床仿真单元软件在数控技术教学中的应用》【《沈阳工程学院学报》，2010年7月，第6卷第3期】公开了一种机床仿真单元，通过一个应用程序来模拟机床内部的运动，其数字控制核心为仿真的数控系统，是以数控系统为模拟开发，结合三维仿真技术、信息技术、系统技术及其应用有关的专业技术，展示数控机床的结构、原理及操作方法，同时，采用OpenGL等图形编程技术，保证了系统运行性能。如斯沃数控机床仿真单元这类传统的虚拟机床，主要采用在windows等环境开发一个应用程序去模拟机床内部的运动的方式，用于模拟真实的机床，多数只是用于仿真操作，或者涉及一些机床的装配等，并且只有部分组件被实现。随着先进机床的提出，加工和移动操作变得越来越复杂，这种方法逐步显示出了不适应性。此外，传统的机床仿真技术不能提供真实的操作环境，不能全方位的观察和操作机床，让用户无法很好的掌握真实机床的操作。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供机床的虚拟仿真系统及其虚拟制造方法、制造装置，用于解决现有技术中的上述问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种机床的虚拟仿真系统，包括：机床仿真单元，用于提供虚拟机床模型，并获取对所述机床虚拟模型的机床操作和用户操作；数控单元，用于根据所述机床操作和用户操作进行相应的运行，并将运行情况实时反馈给所述机床仿真单元；所述机床虚拟模型还用于根据所述数控单元反馈的运行情况，实时进行相应的虚拟工作。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型包括：虚拟机床主体，包括：虚拟主轴、虚拟进给轴、虚拟机床外壳和虚拟滑台，并且，所述虚拟机床主体的虚拟机床坐标系与所述数控单元的机床坐标系相互对应；虚拟机头，用于接收对所述虚拟机床主体的模拟操作，所述虚拟机头包括：虚拟机头操作部件，所述虚拟机头操作部件包括：虚拟键盘、虚拟旋钮、虚拟按钮、虚拟鼠标、虚拟触摸屏或/和虚拟显示屏。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型为VR机床模型；所述机床仿真单元还包括：与所述虚拟机头通信连接的VR显示装备或/和VR操纵装备。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型还包括：第一通讯模块，用于接收所述数控单元传送的第一参数包，所述第一参数包中包括：所述数控单元运行得到的轴运动信息、限位坐标、切削信息和刀具信息；缓冲模块，用于存储接收到的所述第一参数包；数据解析模块，用于解析接收到的所述第一参数包；控制模块，用于根据所述数据解析模块的解析结果，控制所述虚拟机床主体的运动，包括：所述虚拟主轴、所述虚拟进给轴、虚拟机床门、虚拟刀盘或虚拟机床灯。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型还包括：机床操作模块，用于对接收的机床操作进行解析，并根据解析出的运动信息驱动所述虚拟机床主体中的相应部件进行相应的运行或响应；所述机床操作包括：对移动所述虚拟进给轴的虚拟旋钮、虚拟机床门的开关键、虚拟机床灯的开关键的操作、虚拟夹具控制操作、虚拟润滑操作、虚拟油雾冷却操作、虚拟水冷操作、虚拟气冷操作、虚拟机械手操作、虚拟刀盘反转操作、虚拟刀盘正转操作、虚拟主轴定向操作、虚拟主轴松开操作、虚拟主轴卡紧操作、虚拟排屑操作、虚拟主轴正转操作、虚拟主轴反转操作或/和虚拟主轴停止操作。第二通讯模块，用于每隔第一周期的时间采集所述虚拟主轴、所述虚拟进给轴的虚拟坐标值，打包成第二参数包，发送到所述数控单元，并覆盖所述数控单元中对应的主轴或进给轴的坐标值。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型还包括：用户操作单元，包括消息列表模块，所述消息列表模块中适于存储与所述用户操作对应的编码，所述编码随着用户操作中对所述虚拟机头操作部件的操作而发生对应变化；所述用户操作包括：对虚拟复位键、虚拟执行键、虚拟循环启动键、虚拟上大电、虚拟急停按钮、虚拟伺服上电按钮、虚拟主轴倍率、虚拟进给倍率、虚拟单段按钮、虚拟空运行按钮、虚拟进给保持按钮、虚拟段跳跃按钮、虚拟条件停按钮、虚拟回零按钮、虚拟返回按钮、虚拟中断按钮、虚拟报警按钮、虚拟选择当前运动轴按钮、虚拟选择当前轴运动方向按钮或/和虚拟快进按钮的操作。第三通讯模块，用于每隔第二周期的时间，将所述消息列表模块中的编码信息发送给所述数控单元；所述数控单元还用于：识别所述编码信息，并对该编码信息所对应的用户操作进行相应的运行，再将数控系统运行的结果反馈给所述机床仿真单元。于本专利技术一实施例中，所述虚拟机床模型还包括：加工模拟仿真界面，设置于所述虚拟显示屏中，用于显示进行虚拟加工的数控程序的工件和刀具模拟仿真情况；所述用户操作还包括：工件大小选择、刀具选择或参数设置；远程桌面通讯模块，用于实现所述加工模拟仿真界面与所述数控单元之间的通信。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种虚拟制造方法，包括：准备步骤：提供如上所述的机床的虚拟仿真系统；连接步骤：将所述机床仿真单元与所述数控单元建立连接；数控单元工作步骤：所述数控单元进行与所述机床仿真单元中的操作相应的运行，并将运行中产生的数据发送给所述机床仿真单元；机床仿真单元工作步骤：机床仿真单元获取数据后，对数据进行分析和解析，所述虚拟机床模型根据解析结果，进行虚拟加工。于本专利技术一实施例中，所述准备步骤中还包括：在所述数控单元中存入待虚拟加工的数控程序；在所述机床仿真单元中虚拟启动所述数控程序；所述连接步骤中还包括：所述机床仿真单元向所述数控单元发送数据请求；所述数控单元工作步骤包括：所述数控单元按照既定协议或所述数据请求的请求内容，每隔一个周期，将所述数控程序在前一个周期内运行所增加的数据打包发送给所述机床仿真单元，所述数据包括：轴运动信息、限位坐标、切削信息和刀具信息。于本专利技术一实施例中，所述方法还包括：当所述在机床仿真单元进行的操作为机床操作时，所述机床仿真单元对接收的机床操作指令进行解析，并根据解析出的运动信息驱动所述虚拟机床主体中的相应部件进行相应的运行；所述机床操作包括：所述虚拟进给轴的移动操作、虚拟机床门开关操作、虚拟机床灯的开关操作、虚拟夹具控制操作、虚拟润滑操作、虚拟油雾冷却操作、虚拟水冷操作、虚拟气冷操作、虚拟机械手操作、虚拟刀盘反转操作、虚拟刀盘正转操作、虚拟主轴定向操作、虚拟主轴松开操作、虚拟主轴卡紧操作、虚拟排屑操作、虚拟主轴正转操作、虚拟主轴反转操作或/和虚拟主轴停止操作；每隔第一周期的时间采集所述虚拟机床模型中的所述虚拟主轴、所述虚拟进给轴的虚拟坐标值、主轴转速和当前刀号，打包成第二参数包，并传送给所述数控单元；所述数控单元将对应的主轴或进给轴的坐标值进行相应的改变，并改变主轴转速和刀盘刀位。于本专利技术一实施例中，所述方法还包括：根据与对虚拟机头操作部件的用户操作而变化的编码规则建立消息列表；其中，所述用户操作包括：对虚拟复位键、虚拟执行键或虚拟循环启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床的虚拟仿真系统，其特征在于，包括：机床仿真单元，用于提供虚拟机床模型，并获取对所述机床虚拟模型的机床操作和用户操作；数控单元，用于根据所述机床操作和用户操作进行相应的运行，并将运行情况实时反馈给所述机床仿真单元；所述机床虚拟模型还用于根据所述数控单元反馈的运行情况，实时进行相应的虚拟工作。

【技术特征摘要】
1.一种机床的虚拟仿真系统，其特征在于，包括：机床仿真单元，用于提供虚拟机床模型，并获取对所述机床虚拟模型的机床操作和用户操作；数控单元，用于根据所述机床操作和用户操作进行相应的运行，并将运行情况实时反馈给所述机床仿真单元；所述机床虚拟模型还用于根据所述数控单元反馈的运行情况，实时进行相应的虚拟工作。2.根据权利要求1所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型包括：虚拟机床主体，包括：虚拟主轴、虚拟进给轴、虚拟机床外壳和虚拟滑台，并且，所述虚拟机床主体的虚拟机床坐标系与所述数控单元的机床坐标系相互对应；虚拟机头，用于接收对所述虚拟机床主体的模拟操作，所述虚拟机头包括：虚拟机头操作部件，所述虚拟机头操作部件包括：虚拟键盘、虚拟旋钮、虚拟按钮、虚拟鼠标、虚拟触摸屏或/和虚拟显示屏。3.根据权利要求1或2所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型为VR机床模型；所述机床仿真单元还包括：与所述虚拟机头通信连接的VR显示装备或/和VR操纵装备。4.根据权利要求2所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型还包括：第一通讯模块，用于接收所述数控单元传送的第一参数包，所述第一参数包中包括：所述数控单元运行得到的轴运动信息、限位坐标、切削信息和刀具信息；缓冲模块，用于存储接收到的所述第一参数包；数据解析模块，用于解析接收到的所述第一参数包；控制模块，用于根据所述数据解析模块的解析结果，控制所述虚拟机床主体的运动，包括：所述虚拟主轴、所述虚拟进给轴、虚拟机床门、虚拟刀盘或虚拟机床灯。5.根据权利要求2所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型还包括：机床操作模块，用于对接收的机床操作进行解析，并根据解析出的运动信息驱动所述虚拟机床主体中的相应部件进行相应的运行或响应；所述机床操作包括：对移动所述虚拟进给轴的虚拟旋钮、虚拟机床门的开关键、虚拟机床灯的开关键的操作、虚拟夹具控制操作、虚拟润滑操作、虚拟油雾冷却操作、虚拟水冷操作、虚拟气冷操作、虚拟机械手操作、虚拟刀盘反转操作、虚拟刀盘正转操作、虚拟主轴定向操作、虚拟主轴松开操作、虚拟主轴卡紧操作、虚拟排屑操作、虚拟主轴正转操作、虚拟主轴反转操作或/和虚拟主轴停止操作；第二通讯模块，用于每隔第一周期的时间采集所述虚拟主轴、所述虚拟进给轴的虚拟坐标值，打包成第二参数包，发送到所述数控单元，覆盖所述数控单元中对应的主轴或进给轴的坐标值。6.根据权利要求2所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型还包括：用户操作单元，包括消息列表模块，所述消息列表模块中适于存储与所述用户操作对应的编码，所述编码随着所述用户操作中对所述虚拟机头操作部件的操作而发生对应变化；所述用户操作包括：对虚拟复位键、虚拟执行键、虚拟循环启动键、虚拟上大电、虚拟急停按钮、虚拟伺服上电按钮、虚拟主轴倍率、虚拟进给倍率、虚拟单段按钮、虚拟空运行按钮、虚拟进给保持按钮、虚拟段跳跃按钮、虚拟条件停按钮、虚拟回零按钮、虚拟返回按钮、虚拟中断按钮、虚拟报警按钮、虚拟选择当前运动轴按钮、虚拟选择当前轴运动方向按钮或/和虚拟快进按钮的操作；第三通讯模块，用于每隔第二周期的时间，将所述消息列表模块中的编码信息发送给所述数控单元；所述数控单元还用于：识别所述编码信息，并对该编码信息所对应的用户操作进行相应的运行，再将数控系统运行的结果反馈给所述机床仿真单元。7.根据权利要求6所述的机床的虚拟仿真系统，其特征在于，所述虚拟机床模型还包括：加工模拟仿真界面，设置于所述虚拟显示屏中，用于显示进行虚拟加工的数控程序的工件和刀具模拟仿真情况；所述用户操作还包括：工件大小选择、刀具选择或参数设置；远程桌面通讯模块，用于实现所述加工模拟仿真界面与所述数控单元之间的通信。8.一种虚拟制造方法，其特征在于，包括：准备步骤：提供如权利要求1所述的机床的虚拟仿真系统；连接步骤：将所述机床仿真单元与所述数控单元建立连接；数控单元工作步骤：所述数控单元进行与所述机床仿真单元中的操作相应的运行，并将运行中产生的数据发送给所述机床仿真单元；机床仿真单元工作步骤：机床仿真单元获取所述数控单元运行中产生的数据后，对数据进行分析和解析，所述虚拟机床模型根据解析结果，进行虚拟加工。9.根据权利要求8所述的虚拟制造方法，其特征在于，所述准备步骤中还包括：在所述数控单元中存入待虚拟加工的数控程序；在所述机床仿真单元中虚拟启动所述数控程序；所述连接步骤中还包括：所述机床仿真单元向所述数控单元发送数据请求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志浩，杨爱俊，赵燕，陈阁，
申请(专利权)人：沈机上海智能系统研发设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31