基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法技术方案

本发明专利技术涉及到数控机床系统领域，具体地讲是一种基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法。将开放式数控系统人机界面划分为四个功能区：系统运行信息功能区、报警信息功能区、功能按钮功能区和中心窗口功能区。每个功能区均由功能模块组成，将各个功能模块用面向对象的方法进行封装，通过功能区的划分逐级构建数控系统人机界面。本发明专利技术可根据用户要求，进行个性化定制数控系统人机界面，或者用户直接可以利用参数配置个性化人机界面系统；还根据需求选择所需要的功能模块，通过简单的重构，对数控系统人机界面进行快速开发；方便该系统日后升级维护和升级，降低系统日后升级维护工作量，提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到数控机床系统领域，具体地讲是一种。
技术介绍
人机界面(Human Machine Interface)简称HMI,广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的接口”。人机界面是数控系统的重要组成部分之一，是数控系统与机床设备用户之间信息交互的窗口，用户界面直接影响着数控机床的工作效率和效果，友好、安全、易维护的人机界面是取得良好加工效果的保证。随着现代数控技术的不断发展，数控机床系统也朝着可定制、多样化、个性化和可重构的方向发展，为了满足不同的需求，数控机床系统也朝着多样化、个性化的方向发展。为了满足用户不同的需求，提高人机界面的模块化、扩展性和易维护性，提高数控系统人机界面的开发效率、降低维护成本，具有重要的意义和经济价值。
技术实现思路
针对不同机床和不同用户对个性化定制数控系统人机界面的需求和对机床数控系统进行升级改造的需求，本专利技术利用面向对象语言工具，提供一种功能模块化、可定制、可重构、易升级维护的数控系统人机界面设计方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是:，将开放式数控系统人机界面划分为四个功能区:系统运行信息功能区，根据数控系统当前运行数据，更新数控系统总体运行信息；报警信息功能区，采集数控系统当前的报警信息，逐条更新显示给用户，将报警信息保存为历史报警信息文件；功能按钮功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，更新按钮菜单，提示用户可进行的功能操作；中心窗口功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，调用相应功能模块，组建成中心窗口，与用户进行信息交互；每个功能区均由功能模块组成，将各个功能模块用面向对象的方法进行封装，通过功能区的划分逐级构建数控系统人机界面。所述数控系统总体运行信息包括当前加工模式、机床开关、急停状态、系统时间。所述功能模块由基类功能模块继承，将各个功能模块中共有的和常用的功能设计到基类功能模块内，将从数控系统各种数据及状态添加到数据更新接口，将数控系统此时能够执行的功能提示添加到按钮菜单接口，将用户操作命令添加到按钮功能接口。所述基类功能模块具有数据更新接口、按钮菜单接口和按钮功能接口，上述三个接口函数为虚函数所述面向对象的方为将数据更新接口、按钮菜单接口和按钮功能接口设计为公有方式以供外部调用，其他具体数据和功能实现设计为私有方式以保护数据，通过对数据更新接口、按钮菜单接口和按钮功能接口这三个接口来实现对该功能模块的调用。所述逐级构建数控系统人机界面为将其数据更新接口、按钮菜单接口和按钮功能接口在其父窗口注册，逐级构建数控系统人机界面。所述功能模块之间相互独立由其父窗口进行管理，其父窗口根据当前系统状态自动构建和调用相应功能模块，具体功能由被调用的功能模块自身完成。本专利技术具有以下优点:1.利用本专利技术方法在针对不同用户需求进行设计开发时，可根据用户要求，进行个性化定制数控系统人机界面，或者用户直接可以利用参数配置个性化人机界面系统。2.利用本专利技术方法可以在设计开发数控系统时，根据需求，选择所需要的功能模块，通过简单的重构，对数控系统人机界面进行快速开发。3.利用本专利技术方法，在该数控系统日后升级维护时，由于人机界面功能模块化，各个功能均封装在自身功能模块之内，设计修改其功能不影响其他功能模块，方便该系统日后升级维护和升级，降低系统日后升级维护工作量，提高工作效率。附图说明图1为本专利技术开放式数控系统人机界面功能区划分图；图2为本专利技术中心窗口功能区结构图；图3为本专利技术前台加工窗口模块组件结构图；图4为本专利技术后台系统功能窗口模块组件结构图；图5为本专利技术自动加工模式模块组件结构图；图6为本专利技术基类功能模块和各功能模块继承关系图；图7为本专利技术开放式数控系统人机界面设计流程图；图8为本专利技术为某机床厂商定制的开放式数控系统人机界面实例具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1开放式数控系统人机界面功能区划分图所示，将数控系统人机界面按照功能组划分为系统运行信息功能区，报警信息功能区、功能按钮功能区和中心窗口功能区四个功能区，这四个功能区为第一层次。其中系统运行信息功能区的功能是显示数控系统当前的加工模式、机床启动、机床急停、运动状态、时间等数控系统当前运行等相关信息；报警信息功能模块是显示数控系统当前报警信息，且用户可以对报警信息进行相关操作等；功能按钮功能区用来显示在相应状态下，用户可进行功能操作；中心窗口功能区是本专利技术数控系统人机界面中的核心部分，是用来显示和执行各项功能的窗口。如图2中心窗口功能区结构图所示，中心窗口功能区按照功能不同划分为前台加工窗口功能模块组件、后台系统功能窗口功能模块组件和刀具轨迹功能模块三部分，这三个部分为第二层次。其中前台加工窗口功能模块组件是用来显示数控系统在各种加工模式下的状态和能执行的各项操作功能；后台系统功能窗口功能模块组件是为用户提供的数控系统的各项附加功能，如参数配置、文件操作等；刀具轨迹功能模块是用来实现绘制刀具运行轨迹图的功能模块。如图3前台加工窗口模块组件结构图所示，前台加工窗口功能模块组件按照数控机床工作模式不同划分为自动加工模式功能模块组件、单步加工模式功能模块组件、手动加工模式功能模块组件、手轮加工模式功能模块组件、MDI加工模式功能模块组件、图形编程加工模式功能模块组件等各种加工模式功能模块组件，这些加工模式功能模块为第三层次。如图4后台系统功能窗口模块组件结构图所示，后台系统功能窗口功能模块按照功能不同划分为PLC功能模块、参数配置功能模块、历史报警信息模块、工件程序编辑功能模块等若干个功能模块，这些功能模块为第三层次。如图5自动加工模式模块组件结构图所示，对于在前台加工窗口功能模块组件下，现以其中的自动加工模式功能模块组件为例，对自动加工模式功能模块组件进行功能划分。自动加工模式功能模块组件划分为轴位置显示功能模块、工件程序功能模块和加工信息功能模块三部分，这三部分功能模块为第四层次。其中轴位置显示功能模块是用来显示坐标轴等信息；工件程序功能模块是用来显示相应当前加工工件程序的各项功能；加工信息功能模块是用来显示G代码、M代码、各轴速度、倍率、扭矩等当前加工信息。将数控系统人机界面按照以上方式划分为四个不同层次，然后设计一个基类模块，所有以上功能模块均由此基类继承，如图6基类功能模块和各功能模块继承关系图所示。将各个不同的功能模块进行归纳，将具有共性的定时器更新接口、功能按钮菜单文本显示功能接口和事件响应功能接口，设计成为基类的虚函数，利用面向对象中的多态性、继承性和函数重载，实现其自身功能。将部分功能模块中用到的相同功能，如各种命令,设计成基类的接口函数,对派生类开放，因此各个功能模块可以直接使用该功能，不必再设计。本专利技术实现流程如图7开放式数控系统人机界面设计流程图所示，建立命令、状态和报警缓冲区，如建立缓冲区超时，直接退出系统，否者在成功建立缓冲区后获得缓冲区地址，创建组成人机界面主窗口的系统运行信息功能区、报警信息显示与操作功能区、功能按钮显示功能区和中心窗口功能区，这四个功能区为第一级窗口。在中心窗口区中，建立一个基类模块指针，根据当前用户操作选择的刀轨功能显不标不和如后台标识来由该指针自动调用如台加工功能窗口 1旲块对象、后台系统功能窗口模块对象还是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法，其特征在于，将开放式数控系统人机界面划分为四个功能区：系统运行信息功能区，根据数控系统当前运行数据，更新数控系统总体运行信息；报警信息功能区，采集数控系统当前的报警信息，逐条更新显示给用户，将报警信息保存为历史报警信息文件；功能按钮功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，更新按钮菜单，提示用户可进行的功能操作；中心窗口功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，调用相应功能模块，组建成中心窗口，与用户进行信息交互；每个功能区均由功能模块组成，将各个功能模块用面向对象的方法进行封装，通过功能区的划分逐级构建数控系统人机界面。

【技术特征摘要】
1.一种基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法，其特征在于，将开放式数控系统人机界面划分为四个功能区: 系统运行信息功能区，根据数控系统当前运行数据，更新数控系统总体运行信息； 报警信息功能区，采集数控系统当前的报警信息，逐条更新显示给用户，将报警信息保存为历史报警信息文件； 功能按钮功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，更新按钮菜单，提示用户可进行的功能操作； 中心窗口功能区，根据系统当前加工模式和用户选择，调用相应功能模块，组建成中心窗口，与用户进行信息交互； 每个功能区均由功能模块组成，将各个功能模块用面向对象的方法进行封装，通过功能区的划分逐级构建数控系统人机界面。2.根据权利要求1所述的基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法，其特征在于，所述数控系统总体运行信息包括当前加工模式、机床开关、急停状态、系统时间。3.根据权利要求1所述的基于面向对象可重构的开放式数控系统人机界面设计方法，其特征在于，所述功能模块由基类功能模块继承，将各个功能模块中共有的和常用的功能设计到基类功能模块内，将从数控系统各种数据及状态添加到数据更新接口，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔满，杨东升，刘荫忠，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：