一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种数控机床故障检测与维修仿真训练系统，在数控操作与显示平台上安装的LCD液晶显示器、标准MDI键盘、标准机床操作面板、标准机床操作LED灯急停开关、钥匙开关、倍率旋钮通过平台内的单片机控制电路以串口的形式和ARM开发板进行数据通信，ARM开发板再通过RJ45接口与上位机PC进行数据通信，通过上位机的各个模块处理后的数据，传入ARM开发板上的LCD液晶显示器和单片机上的LED显示灯。本发明通过自主开发的数控操作平台和数控检测与维修仿真系统，可以准确的真实的反应出数控系统、数控电器、数控电路、数控PMC控制、三维数控机床之间的相互控制，以及故障设置与故障的排查。
【专利说明】一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统
【技术领域】
[0001]本发明数控仿真训练平台，尤其涉及一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统。
【背景技术】
[0002]随着数控机床在制造业中的广泛应用，数控机床的保养、维修、检测、升级改造等工作在企业生产中起着至关重要的作用，此类专业人才的培养是职业教育专业建设的重点之一。目前数控维修训练系统主要的形式有纯软件的数控维修仿真软件系统、实物数控维修实验平台和小型的教学数控机床等，这三种方式分别存在自己的不足:
[0003]纯软件的数控维修系统，普遍只包括仿真数控机床的电器与电路部分，数控系统的PMC控制和参数设置部分几乎没有，而且要把数控机床的四个场景(数控系统、数控操作面板、机床电柜、机床本体)在一个上位机的显示屏幕中同时显示出来并进行操作、控制、观察与监视，没有真实情景，用户体验不好，训练效果最差。
[0004]实物的数控维修实验平台，普遍的问题是设备的投入大、对数控机床这种精密的仪器要进行故障的设置与维修训练，操作危险与风险及维护成本都比较大，而且数控系统的升级换代比较快，真实的设备无法升级淘汰率高。
[0005]小型的教学数控机床，属于简化的小型实物数控机床，普遍的问题是训练的系统单一，投入和维护成本相对较高。而且数控系统的升级换代比较快，真实的设备无法升级淘汰率高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控机床故障检测与维修训练平台系统，具有真实数控机床教学训练的真实情景，且成本低、更新快、安全可靠、教学更方便。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，由数控显示与操作平台、上位机以及安装在上位机内的数控故障检测与维修仿真系统构成，所述数控显示与操作平台为箱体结构，在数控显示与操作平台正面安装有LCD显示器、MDI键盘、急停开关、程序钥匙开关、主轴倍率旋钮、伺服进给倍率旋钮、标准机床操作按键面板、LED操作指示灯，在数控显示与操作平台一侧面安装有开关电源接口，在数控显示与操作平台另一侧面安装有RJ45接口，数控显示与操作平台通过RJ45接口与上位机连接；数控显示与操作平台内部设有单片机及ARM开发板，MDI键盘、标准机床操作按键面板及LED操作指示灯通过矩阵扫描电路与单片机连接，急停开关、程序钥匙开关、主轴倍率旋钮、伺服进给倍率旋钮通过信号接口与单片机连接，单片机通过串口与ARM开发板连接。
[0009]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的改进方案，所述开关电源接口分别提供一路5V和一路24V的直流电源，其中5V提供给单片机和ARM开发板，24V提供给IXD液晶显示器。
[0010]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的改进方案，所述数控故障检测与维修仿真系统包括机床类型选择模块、系统功能选择模块、系统显示模块、机床系统搭建与配置模块、机床故障维修模块、机床检测模块；其中:
[0011]机床类型选择模块用于使用者首先需要在机床类型选择模块中根据自己的教学目的选择一种机床类型，进入该类型机床的故障检测与维修仿真学习。
[0012]系统功能选择模块用于使用者在机床类型选择模块中选定机床类型后，在系统功能选择模块中根据需要从机床故障维修模块、机床系统搭建与配置模块、机床检测模块中选择一种功能模块。
[0013]系统显示模块包括模拟机床三维显示模块、模拟机床电柜显示模块；模拟机床三维显示模块用于显示所选类型机床的模拟三维模型，并且当对数控显示与操作平台或数控故障检测与仿真维修系统进行操作时，模拟机床三维显示模块用于实时显示机床模拟三维模型的运动状态；模拟机床电柜显示模块用于显示所选类型机床的机床电柜的模拟二维模型，该二维模型包括各电路元器件及连接件，各电路元器件及连接件的型号、位置及连接关系与真实数控机床电柜的电路相同。
[0014]机床系统搭建与配置模块用于使用者对数控机床电路进行搭建与配置的仿真学习:使用者首先对所选类型机床进行电路元件的部署和连接的仿真练习，并通过机电联调模拟使数控系统处于正常状态，然后对完成电路搭建和系统配置的数控机床进行数控系统仿真，包括机床程序解释、机床PMC扫描、机床按键处理、机床IXD显示及机床报警处理功能的仿真。
[0015]机床故障维修模块用于使用者进行数控机床常用故障维修的仿真学习:机床故障维修模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床；将使用者分为教学者和学员，首先教学者进入机床故障设置模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并保存；然后学员进入机床故障维修模块，加载故障文件完成模拟故障的加载，加载后系统显示出故障现象，学员根据故障现象，分析故障原因，对模拟故障进行排除；该模块可以帮助使用者形象化的了解数控机床常出现的故障现象、通常导致故障现象的故障原因，并掌握故障的维修方法。
[0016]机床检测模块用于使用者完成数控机床各类数据的检测的仿真学习:机床检测模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床；机床检测模块根据机床类型提供多种相应的模拟检测工具，使用者根据检测项目选择检测工具，将检测工具加载后，通过显示模块实时显示检测工具在数控机床上的使用情况以及检测出的数据。该模块可让使用者学习数控机床的常规检测项目、所使用的检测工具和检测方法，同时能了解数控机床无故障情况下各种工作状态(停机、运行等状态)时的各项参数。
[0017]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的改进方案，所述机床系统搭建与配置模块具体包括:
[0018]电路仿真模块，用于使用者学习数控机床电路的组成结构和工作原理:电路仿真模块中，模拟机床电柜显示模块首先显示的是空的电器柜，同时电路仿真模块中根据机床类型提供对应的元件列表和连接线，使用者选择需要的元件放入模拟机床电柜显示模块中空电器柜内的对应位置，并选择连接线对各元件进行连接，然后对连接后的电路进行机电联调模拟，完成数控机床电路的搭建仿真。
[0019]数控系统仿真模块，其包括机床程序解释模块、机床PMC扫描模块、机床按键处理模块、机床LCD显示模块、机床报警处理模块；其中，机床程序解释模块的作用是通过数控显示与操作平台中MDI键盘按键输入机床NC程序代码，用解释型语言进行分析，然后用于机床三维模型的动作；机床PMC扫描模块的作用是通过仿真系统中编制的PMC梯图文件进行实时扫描，对机床面板按键和机床电路仿真模块中所产生的信号进行PMC梯图算法计算扫描，再得出机床PMC反馈的各种状态情况，用于机床电路仿真模块中和机床三维运动模块中；机床按键处理模块的作用是将按键信息反馈到单片机后，传给ARM开发板，再传给上位机处理；机床LCD显示模块的作用是将数控显示与操作平台上的MDI键盘或者机床操作面板按键的按键信息通过单片机传给ARM开发板，再传给上位机处理，上位机处理后发出显示内容并将显示内容通过RJ45接口 I传输给ARM开发板，最终通过LCD显示屏进行显示；机床报警处理模块通过实时监测机床的各种状态产生相对应的机床报警信息。
[0020]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的进一步改进方案，所述电路仿真模块具体包括机床元件部署模块、机床元件连接模块、机电联调模块。
[0021]机床元件部署模块初始后，模拟机床电柜显示模块显示的是空的模拟电器柜模型，同时机床元件部署模块根据不同机床类型提供对应的元件列表，使用者从元件列表中选择该类型机床电器柜中需要的元件并进入模拟机床电柜显示模块，将选择好的元件布置在电器柜模型中的对应位置；完成机床元件部署后，进入机床元件连接模块，该模块中提供电路元件连接件，使用者根据需要选择连接件，并进入模拟机床电柜显示模块对已经部署好的元件进行连接；完成机床元件部署和连接后，进入机电联调模块，对各电路元件进行状态控制，并判断数控系统状态是否正常，反复调整后最终完成数控系统电路的搭建与配置仿真。
[0022]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的改进方案，所述机床故障维修模块具体包括:
[0023]故障设置模块，用于教学者对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并对故障文件进行保存:教学者进入故障设置模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，模拟故障可包括数控系统故障、PMC故障、电路故障、元件故障，故障设置模块内自动生成故障文件，教学者确定并保存该故障文件，即完成故障设置。
[0024]故障加载模块，用于学员加载教学者设置的模拟故障，显示故障现象:学员进入故障加载模块，调用故障设置模块保存的故障文件，完成教学者设置的模拟故障的加载，模拟故障生效，数控显示与操作平台出现相应的故障现象。
[0025]故障排除模块，用于学员分析查找模拟故障的故障原因，排除模拟故障:故障排除模块中根据机床类型提供模拟的数控机床故障维修常用工具和零件，学员根据数控显示与操作平台出现的故障现象，结合模拟机床三维显示模块和模拟机床电柜显示模块的显示内容，查找故障原因，并对故障进行排除。
[0026]作为本发明所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的改进方案，所述机床检测模块具体包括:
[0027]检测工具选择模块，检测工具选择模块中包括检测工具列表，列表中包括模拟的数控机床检测时常用的检测工具，使用者根据检测项目，从检测工具列表中选择检测工具。
[0028]三维检测模块，用于利用检测工具对数控机床进行模拟检测，并在模拟机床三维显示模块中显示所选择的检测工具在数控机床上的使用位置和使用方式，同时在功能模块显示模块中实时显示检测数据。
[0029]本发明的积极效果在于:
[0030]本发明设计合理，采用的是数控显示与操作平台与数控故障检测与维修仿真系统共同工作的方式，综合了现有技术的各方优势，既有真实数控机床教学训练的真实情景优点，又有数控仿真软件成本低、更新快、安全可靠、教学方便等特点。本发明可以真正做到数控机床电气部分、PMC控制部分和数控机床CNC系统三部分之间实时互相控制与影响，和真实数控机床的工作原理一致，对学习数控机床的控制与原理有着积极的作用从而达到更好的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明一种数控机床故障检测与维修训练平台系统的结构原理示意图；
[0032]图2为本发明的数控显示与操作平台结构主视图；
[0033]图3为本发明的数控显示与操作平台结构左视图；
[0034]图4为本发明的数控显示与操作平台结构右视图；
[0035]图5为本发明的数控故障检测与维修仿真系统的结构原理示意图；
[0036]图6为本发明的数控故障检测与维修仿真系统的机床系统搭建与配置模块的结构原理示意图；
[0037]图7为本发明的数控故障检测与维修仿真系统的机床故障维修模块的结构原理示意图；
[0038]图8为本发明的数控故障检测与维修仿真系统的机床检测模块的结构原理示意图；
[0039]图9为本发明的数控故障检测与维修仿真系统的显示模块的结构原理示意图；
[0040]图中:
[0041]1、RJ45接口，2、开关电源接口，3、LCD显示器，4、MDI键盘，5、急停开关，6、程序钥匙开关，7、主轴倍率旋钮，8、伺服进给倍率旋钮，9、标准机床操作按键面板，10、LED操作指示灯。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明的技术方案进行详解。
[0043]参与图1，一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，是由数控显示与操作平台、上位机和安装在上位机内的一套数控故障检测与维修仿真系统构成的。参阅图2至图4，数控显示与操作平台为箱体结构，在数控显示与操作平台上安装有数据传输RJ45接口 1、开关电源接口 2、IXD显示器3、MDI键盘4、急停开关5、程序钥匙开关6、主轴倍率旋钮7、伺服进给倍率旋钮8、标准机床操作按键面板9、LED操作指示灯10 ;其中，数据传输RJ451接口位于数控显示与操作平台的左侧面下方位置，用来与上位机PC进行网络数据传输；开关电源接口 2位于数控显示与操作平台的右侧面；IXD显示器3位于数控显示与操作平台的正方左上侧区域，采用8.4英寸液晶显示屏，其用来显示各项操作菜单、机床报警信息、NC程序、机床参数、机床设定、PMC梯形图等数控系统操作界面；MDI键盘4位于数控显示与操作平台的正面右上侧区域，包括程序编辑按键、机床功能按键、翻页与移动按键等，用于NC程序的编制，PMC程序编制及功能的选择等；急停开关5位于数控显示与操作平台的正面右下侧区域，用于给机床系统发出急停信号；程序钥匙开关6位于数控显示与操作平台的正面右下侧区域，用于给机床程序加锁开关；主轴倍率旋钮7位于数控显示与操作平台的正面右下侧区域，用于调节机床主轴在自动运行方式和手动运行方式下的主轴旋转倍率；伺服进给倍率旋钮8位于数控显示与操作平台的正面右下侧区域，用于机床各伺服进给轴在自动运行方式和手动运行方式下的伺服进给轴旋转倍率的调节；标准机床操作按键面板9位于数控显示与操作平台的正面左下侧区域，有各种机床的方式状态选择，能使用自动方式或者是手动方式控制机床。上述的MDI键盘4、标准机床操作按键面板9、LED操作指示10灯均是通过矩阵电路与单片机相连接；急停开关5、程序钥匙开关6、主轴倍率旋钮7、伺服进给倍率旋钮8均通过信号接口方式与单片机相连接；数据传输RJ45接口 1、IXD显示器3均为ARM开发板上已有部件。
[0044]参阅图1，数控显示与操作平台内部设置有控制电路，MDI键盘4、标准机床操作按键面板9及LED操作指示灯10通过CH451芯片提供的矩阵扫描电路与STC11F60XE单片机连接，急停开关5、程序钥匙开关6、主轴倍率旋钮7、伺服进给倍率旋钮8连接在单片机的信号接口上，单片机再通过串口信号与友善之臂Cortex-A8核心ARM板相连接；ARM开发板通过RJ45接口 I与上位机通信，通信处理后的结果反馈到ARM开发板和单片机上，进而在数控显示与操作平台上显示各种机床状态。开关电源接口 2电路为ARM开发板、单片机、IXD液晶显示器3供电，它通过开关两路电源电路可以分别为平台系统提供一路5V和一路24V的直流电源，其中5V提供给单片机和ARM开发板，24V提供给LCD液晶灯管。
[0045]该数控显不与操作平台可以同时支持Fanuc Oi TD\Fanuc Oi MD\Fanuc OiMate_TD\Fanuc Oi Mate-MD 等数控系统。
[0046]本发明一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统采用的是数控机床硬件与计算机仿真系统软件共同工作的方式，在上位机内安装有数控故障检测与维修仿真系统，上位机的数控故障检测与维修仿真系统通过RJ45接口接收平台上的按键、旋钮、急停开关、钥匙开关等信息进行处理，后把需要在平台上LCD液晶显示器或者是平台上LED灯所要显示的内容和状态通过RJ45接口传输给平台并显示出来参阅图5至图8，数控故障检测与维修仿真系统的构成如下:
[0047]机床类型选择模块，本发明所述的数控故障检测与维修仿真系统支持多种类型机床的故障检测与维修仿真功能，如车床和纟先床，每种类型机床都有特定的故障检测与维修模块，使用者首先需要在机床类型选择模块中根据自己的教学目的选择一种机床类型，进入该类型机床的故障检测与维修仿真学习。
[0048]系统功能选择模块，本发明所述的数控故障检测与维修仿真系统提供机床故障维修、机床系统搭建与配置、机床检测等仿真功能，且每一仿真功能都有对应的功能模块，即机床故障维修模块、机床系统搭建与配置模块、机床检测模块等，使用者在机床类型选择模块选定机床类型后，在系统功能选择模块中根据需要选择一种功能模块。
[0049]系统显示模块，系统显示模块包括模拟机床三维显示模块、模拟机床电柜显示模块，二个显示模块可以同时显示也可以选择性显示；
[0050]其中，模拟机床三维显示模块用于显示所选类型机床的模拟三维模型，该模拟三维模型与真实数控机床的机床本体结构和工作原理相同；并且当对数控显示与操作平台或数控故障检测与仿真维修系统进行操作时，模拟机床三维显示模块可以实时显示机床模拟三维模型的运动状态，主要是通过扫描机床PMC梯图后得出机床当前处于的状态，或者是通过NC程序解释出机床的各种运动方式；
[0051]模拟机床电柜显示模块用于显示所选类型机床的机床电柜的模拟二维模型，该二维模型包括各电路元器件及连接导线和电缆，各电路元器件及连接件的型号、位置及连接关系与真实数控机床电柜的电路相同；
[0052]机床系统搭建与配置模块，用于使用者对数控机床电路进行搭建与配置的仿真学习，首先对所选类型机床进行电路元件的部署和连接的仿真练习，并通过机电联调模拟使数控系统处于正常状态，然后对完成电路搭建和系统配置的数控机床进行数控系统仿真，包括机床程序解释、机床PMC扫描、机床按键处理、机床IXD显示及机床报警处理等功能的仿真。机床系统搭建与配置模块具体包括:
[0053]电路仿真模块，用于使用者学习数控机床电路的组成结构和工作原理。电路仿真模块中，模拟机床电柜显示模块首先显示的是空的电器柜，同时电路仿真模块中根据机床类型提供对应的元件列表和连接线，使用者选择需要的元件放入模拟机床电柜显示模块中空电器柜内对应位置，并选择连接线将元件连接完成，然后对连接后的电路进行机电联调，完成数控机床电路的搭建仿真。电路仿真模块具体包括机床元件部署模块、机床元件连接模块、机电联调模块；进入机床元件部署模块，模拟机床电柜显示模块初始显示的是空的模拟电器柜模型，同时机床元件部署模块根据不同机床类型提供对应的元件列表，使用者从元件列表中选择该类型机床电器柜中需要的元件并进入模拟机床电柜显示模块，将选择好的元件布置在电器柜模型中的对应位置；完成机床元件部署后，进入机床元件连接模块，该模块中提供电路元件连接用的电线和电缆，使用者根据需要选择电线或电缆，并进入模拟机床电柜显示模块对已经部署好的元件进行连接；完成机床元件部署和连接后，进入机电联调模块，对各电路元件进行状态控制，并判断数控系统状态是否正常，反复调整后最终完成数控系统电路的搭建与配置仿真。
[0054]数控系统仿真模块，包括机床程序解释模块、机床PMC扫描模块、机床按键处理模块、机床LCD显示模块、机床报警处理模块；其中，机床程序解释模块的作用是通过数控显示与操作平台中MDI键盘按键输入机床NC程序代码，用解释型语言进行分析，然后用于机床三维模型的动作；机床PMC扫描模块的作用是通过仿真系统中编制的PMC梯图文件进行实时扫描，对机床面板按键和机床电路仿真模块中所产生的信号进行PMC梯图算法计算扫描，再得出机床PMC反馈的各种状态情况，用于机床电路仿真模块中和机床三维运动模块中；机床按键处理模块的作用是将按键信息反馈到单片机后，传给ARM开发板，再传给上位机处理；机床LCD显示模块的作用是将数控显示与操作平台上的MDI键盘或者机床操作面板按键的按键信息通过单片机传给ARM开发板，再传给上位机处理，上位机处理后发出显示内容并将显示内容通过RJ45接口 I传输给ARM开发板，最终通过IXD显示屏进行显示；机床报警处理模块通过实时监测机床的各种状态产生相对应的机床报警信息。
[0055]机床故障维修模块，用于使用者进行数控机床常用故障维修的仿真学习。机床故障维修模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床(电器、电路、参数、PMC都完好的机床，模拟机床三维显示模块显示的机床可正常工作，模拟机床电柜显示模块中显示的机床电路无故障，数控显示与操作平台的LCD显示器数据显示正常)；将使用者分为教学者和学员，首先教学者进入机床故障维修模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并保存；然后学员进入机床故障维修模块，加载故障文件完成模拟故障的加载，加载后系统显示故障现象，学员根据故障现象，分析故障原因，找出解决办法，对模拟故障进行排除。该模块可以帮助使用者形象化的了解数控机床常出现的故障现象、通常导致故障现象的故障原因，并掌握故障的维修方法。机床故障维修模块具体包括:
[0056]故障设置模块，用于教学者对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并对故障文件进行保存。教学者进入故障设置模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障(可包括数控系统故障、PMC故障、电路故障、元件故障)，故障设置模块内自动生成故障文件，教学者确定并保存该故障文件，即完成故障设置。
[0057]故障加载模块，用于学员加载教学者设置的模拟故障，显示故障现象。学员进入故障加载模块，调用故障设置模块保存的故障文件，完成教学者设置的模拟故障的加载，模拟故障生效，数控显示与操作平台出现相应的故障现象。
[0058]故障排除模块，用于学员分析查找模拟故障的故障原因，排除模拟故障，完成数控机床故障维修的仿真学习。学员根据数控显示与操作平台出现相应的故障现象，结合模拟机床三维显示模块和模拟机床电柜显示模块的显示内容,查找故障原因，找出故障点并对故障进行排除。故障排除模块中根据机床类型提供模拟的数控机床故障维修常用工具和零件，如万用表、电器元件、电线等，学员可根据需要选择模拟工具和零件进行故障的检测盒排除(如学员可以选择万用表在模拟机床电柜显示模块中模拟检测某一段电路的电压或电流，如发现该处有断路现象，可再选择电线将元件重新连接)。
[0059]机床检测模块，用于使用者完成数控机床各类数据的检测的仿真学习。机床检测模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床；机床检测模块根据机床类型提供多种相应的模拟检测工具，使用者根据检测项目选择检测工具，将检测工具加载后，可实时显示检测工具在数控机床上的使用情况以及检测出的数据。该模块可让使用者学习数控机床的常规检测项目、所使用的检测工具和检测方法，同时能了解数控机床无故障情况下各种工作状态(停机、运行等状态)时的各项参数。机床检测模块具体包括:
[0060]检测工具选择模块，模块中包括检测工具列表，列表中包括模拟的数控机床检测时常用的检测工具(如磁力表、光栅尺、激光干涉仪等)，使用者根据检测项目，从检测工具列表中选择检测工具。
[0061]三维检测模块，用于利用检测工具对数控机床进行模拟检测，在模拟机床三维显示模块中显示所选择的检测工具在数控机床上的使用位置和使用方式，同时实时显示检测数据。
[0062]需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，由数控显示与操作平台、上位机以及安装在上位机内的数控故障检测与维修仿真系统构成，所述数控显示与操作平台为箱体结构，在数控显示与操作平台正面安装有LCD显示器、MDI键盘、急停开关、程序钥匙开关、主轴倍率旋钮、伺服进给倍率旋钮、标准机床操作按键面板、LED操作指示灯，在数控显示与操作平台一侧面安装有开关电源接口，在数控显示与操作平台另一侧面安装有RJ45接口，数控显示与操作平台通过RJ45接口与上位机连接；数控显示与操作平台内部设有单片机及ARM开发板，MDI键盘、标准机床操作按键面板及LED操作指示灯通过矩阵扫描电路与单片机连接，急停开关、程序钥匙开关、主轴倍率旋钮、伺服进给倍率旋钮通过信号接口与单片机连接，单片机通过串口与ARM开发板连接。
2.按照权利要求1所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述开关电源接口分别提供一路5V和一路24V的直流电源，其中5V提供给单片机和ARM开发板，24V提供给IXD液晶显示器。
3.按照权利要求1所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述数控故障检测与维修仿真系统包括机床类型选择模块、系统功能选择模块、系统显示模块、机床系统搭建与配置模块、机床故障维修模块、机床检测模块；其中， 机床类型选择模块用于使用者首先需要在机床类型选择模块中根据自己的教学目的选择一种机床类型，进入该类型机床的故障检测与维修仿真学习； 系统功能选择模块用于使用者在机床类型选择模块中选定机床类型后，在系统功能选择模块中根据需要从机床故障维修模块、机床系统搭建与配置模块、机床检测模块中选择一种功能模块； 系统显示模块包括模拟机床三维显示模块、模拟机床电柜显示模块；模拟机床三维显示模块用于显示所选类型机床的模拟三维模型，并且当对数控显示与操作平台或数控故障检测与仿真维修系统进行操作时，模拟机床三维显示模块用于实时显示机床模拟三维模型的运动状态；模拟机床电柜显示模块用于显示所选类型机床的机床电柜的模拟二维模型，该二维模型包括各电路元器件及连接件，各电路元器件及连接件的型号、位置及连接关系与真实数控机床电柜的电路相同； 机床系统搭建与配置模块用于使用者对数控机床电路进行搭建与配置的仿真学习:使用者首先对所选类型机床进行电路元件的部署和连接的仿真练习，并通过机电联调模拟使数控系统处于正常状态，然后对完成电路搭建和系统配置的数控机床进行数控系统仿真，包括机床程序解释、机床PMC扫描、机床按键处理、机床IXD显示及机床报警处理功能的仿真； 机床故障维修模块用于使用者进行数控机床常用故障维修的仿真学习:机床故障维修模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床；将使用者分为教学者和学员，首先教学者进入机床故障维修模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并保存；然后学员进入机床故障维修模块，加载故障文件完成模拟故障的加载，加载后系统显示出故障现象，学员根据故障现象，分析故障原因，对模拟故障进行排除； 机床检测模块用于使用者完成数控机床各类数据的检测的仿真学习:机床检测模块初始后，系统自动完成整个数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统的系统配置，此时系统中加载的是无故障机床；机床检测模块根据机床类型提供多种相应的模拟检测工具，使用者根据检测项目选择检测工具，将检测工具加载后，通过显示模块实时显示检测工具在数控机床上的使用情况以及检测出的数据。
4.按照权利要求3所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述机床系统搭建与配置模块具体包括: 电路仿真模块，用于使用者学习数控机床电路的组成结构和工作原理:电路仿真模块中，模拟机床电柜显示模块首先显示的是空的电器柜，同时电路仿真模块中根据机床类型提供对应的元件列表和连接线，使用者选择需要的元件放入模拟机床电柜显示模块中空电器柜内的对应位置，并选择连接线对各元件进行连接，然后对连接后的电路进行机电联调模拟，完成数控机床电路的搭建仿真； 数控系统仿真模块，其包括机床程序解释模块、机床PMC扫描模块、机床按键处理模块、机床LCD显示模块、机床报警处理模块；其中，机床程序解释模块的作用是通过数控显示与操作平台中MDI键盘按键输入机床NC程序代码，用解释型语言进行分析，然后用于机床三维模型的动作；机床PMC扫描模块的作用是通过仿真系统中编制的PMC梯图文件进行实时扫描，对机床面板按键和机床电路仿真模块中所产生的信号进行PMC梯图算法计算扫描，再得出机床PMC反馈的各种状态情况，用于机床电路仿真模块中和机床三维运动模块中；机床按键处理模块的作用是将按键信息反馈到单片机后，传给ARM开发板，再传给上位机处理；机床LCD显示模块的作用是将数控显示与操作平台上的MDI键盘或者机床操作面板按键的按键信息通过单片机传给ARM开发板，再传给上位机处理，上位机处理后发出显示内容并将显示内容通过RJ45接口 I传输给ARM开发板，最终通过IXD显示屏进行显示；机床报警处理模块通过实时监测机床的各种状态产生相对应的机床报警信息。
5.按照权利要求4所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述电路仿真模块具体包括机床元件部署模块、机床元件连接模块、机电联调模块； 机床元件部署模块初始后，模拟机床电柜显示模块显示的是空的模拟电器柜模型，同时机床元件部署模块根据不同机床类型提供对应的元件列表，使用者从元件列表中选择该类型机床电器柜中需要的元件并进入模拟机床电柜显示模块，将选择好的元件布置在电器柜模型中的对应位置；完成机床元件部署后，进入机床元件连接模块，该模块中提供电路元件连接件，使用者根据需要选择连接件，并进入模拟机床电柜显示模块对已经部署好的元件进行连接；完成机床元件部署和连接后，进入机电联调模块，对各电路元件进行状态控制，并判断数控系统状态是否正常，反复调整后最终完成数控系统电路的搭建与配置仿真。
6.按照权利要求3所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述机床故障维修模块具体包括: 故障设置模块，用于教学者对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，生成故障文件并对故障文件进行保存:教学者进入故障设置模块，对数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统设置模拟故障，模拟故障可包括数控系统故障、PMC故障、电路故障、元件故障，故障设置模块内自动生成故障文件，教学者确定并保存该故障文件，即完成故障设置； 故障加载模块，用于学员加载教学者设置的模拟故障，显示故障现象:学员进入故障加载模块，调用故障设置模块保存的故障文件，完成教学者设置的模拟故障的加载，模拟故障生效，数控显示与操作平台出现相应的故障现象； 故障排除模块，用于学员分析查找模拟故障的故障原因，排除模拟故障:故障排除模块中根据机床类型提供模拟的数控机床故障维修常用工具和零件，学员根据数控显示与操作平台出现的故障现象，结合模拟机床三维显示模块和模拟机床电柜显示模块的显示内容，查找故障原因，并对故障进行排除。
7.按照权利要求3所述的一种数控机床故障检测与维修仿真训练平台系统，其特征在于，所述机床检测模块具体包括: 检测工具选择模块，检测工具选择模块中包括检测工具列表，列表中包括模拟的数控机床检测时常用的检测工具，使用者根据检测项目，从检测工具列表中选择检测工具；三维检测模块，用于利用检测工具对数控机床进行模拟检测，并在模拟机床三维显示模块中显示所选择的检测工具在数控机床上的使用位置和使用方式，同时实时显示检测数据。
【文档编号】G05B19/406GK104238453SQ201410428198
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】李文革, 张中秋, 马性辉, 魏帝阳 申请人:李文革, 张中秋, 马性辉, 魏帝阳