基于Web的数控机床动态仿真系统的研究
基于WebServices的数控机床监控系统_汪_健_黄大荣_冷国民_杨_震
基于Web Services的数控机床监控系统Monitoring system for NC machine based on Web Services 汪 健1，黄大荣2，冷国民3，杨 震1 WANG Jian1，HUANG Da-rong2，LENG Guo-min3，YANG Zhen1(1. 四川工程职业技术学院 计算机科学系，德阳 618000；2. 重庆交通大学 信息科学与工程学院，重庆 400074； 3. 东方汽轮机有限公司叶片分厂，德阳 618000） 要：提出了一种基于Web Services的数控机床监控方法。
针对带有网络接口的数控机床，在.Net Framework3.0框架下使用C#编程语言开发了具有可扩展的分布式数控机床监控系统，实现 了数控机床的状态远程监控和易扩展的系统集成管理，并详细阐述了系统的开发流程。
系统 的成功开发为企业数控机床的监控和集成提供了一种新的解决方案。
关键词：Web Services；多线程；数控设备；远程处理 中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)12(下)-0111-04 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2013.12(下).32 摘0 引言近年来，我国制造业得到了长足发展，数控 设备的拥有量和使用量已经是全球第一。
随着计 算机网络和计算机软件的发展，网络化监控数控 设备已经非常普遍，很多的数控设备都带有网络 接口，但是企业拥有各种厂家（比如：FANUC、 HASS和三菱等）的数控机床 [1] ，各种机床系统 之间的信息都很独立，而且随着企业规模不断的 扩大，数控设备不断增加还分布在不同区域，因 此，企业很难把所有数控设备集成在一起进行准 确和详细的监控。
目前国内外虽然有很多远程数 控设备的监控方案，但都是直接 面向用户和基于独立系统，未考 虑系统的集成、整合与扩展升 级。
基于Web的开放式数控机床网络化远程监控系统开发
（ ｃｏｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｓ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １ ，Ｃ Ｎ） Ｓｈ ｏ ｏ ｈｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉ ｇｕＵ ｉｅｓｙ Ｚ ｅｊ ｎ １０ ３ Ｈ Ｍｅ ａＥ ｉ ａ ｉ ａ
4结语图3机床工作台控制系统原理图图4机床远程监视界面本文详细阐述了基于web的开放式数控机床网络化远程监控系统的功能模块和总体框架并讨论了系统实现的关键技术问题其中包括客户端三维可视化界面实现分布式对象之间的数据传输以及java调用本地方法实现数控机床的远程控制和操作
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Ｎ ｇａ ｅｎｆＣａｉｂ 奠奠机 一０亿■一 ｎ ｍｌＣ ｃｅｏ Ｍａ ｅ０ＮＭｈ Ｉ ｇ ｎ ｓ Ｔ
基 于 Ｗｅ ｂ的 开放 式 数 控 机床 网络 化 远 程 监 控系 统 开发
李黎辉 刘会 霞 王 霄 谢 赞
（ 苏大 学机 械 工程 学院 ， 江 江苏 镇江 ２２ １ ） １０ ３
ｍｏ ｅ ｉ ｆＣＮＣ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ｓ ｄｌ ｎｇ ｏ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ，Ａｐ ｅ ｐｌｔ—Ｓｅ ｖｅ —Ｄａａ ｓ ｄ ｓｔ ｃ ｏ ｌｓ ｈ ａａ ｃ ｍｍｕ ｃ — ｒｌｔ ｔｂａ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｏ ａ ｃ ｍｐ ｉｈ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｎｉａ
ｔ ｎｂ ｔｅｎｄｓ ｂ ｔ ｂｅｔ ｏ ｉｎ， ｅｖｒ ａ ｄｄ ｔ ａｅ ａ ｄＪｖ ａｉ ｔ ｆ ｅ（Ｎ ）ｉ ｕｅ ｉ ｅｗ ｅ ｉ ｒ ｕｅ ｏｊｃ ｃ ｅ ｔ ｓｒｅ ， ａ ｂ ｓ ， ｎ ａｎ ｔ ｅｉ ｅ ａ Ｊ Ｉ ｓ ｓｄ ｏ ｔ ｉ ｄ ｓ ｌ ｆ ｎ ａ ａ ｖ ｎ ｒｃ
ｍｉｒ ｃｏ—ｔｘｕ ｎ ｃ ｉｅ ｎ ｔｉ ｓｓｅ ， ａ ａ３ ｃ ｎ ｌｇ ｓｕ ｅ ｏｉ ｌｍｅ ｔ ｈ ｉ ａｉ ｔ ｎ ｅｔｒ ｇｍａ ｈｎ ．Ｉ ｈｓ ｙ ｔｍ Ｊ ｖ ｔ ｈ ｏｏ ｙｉ ｓｄ ｔ ｉ Ｄ ｅ ｍｐ ｅ ｎ ｅ３ ｖｓ ｌ ａｉ ｔ Ｄ ｕ ｚ ｏ
数控车床仿真教学系统的研究与开发
图 ２ 译 码流 程
三 、数 控仿 真 显 示
数控加工实 际是刀具相对于 毛坯 的运行过程 ，刀具运动 的 精确性影 响着生产的结果 。数控 仿真 的意义就 在于把刀具相 对 于零件 毛坯 的运 动轨迹 通过计 算机 的图形处 理功 能显示 出来 ，
肪 真显示Ｉ
Ｉ．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． ． ． ． ． ＿＿Ｊ
程序 由若干 Ｎ Ｃ代码构成的程序段组成。因此 ，在仿真 系统 中 ， 对Ｎ Ｃ代 码的编译 是实现数控仿 真的关键 。Ｎ Ｃ代 码的编译 根据 数控机床执 行数控 加工程 序的一般 原则 ，自上 而下进行 编译 。
Ｎ Ｃ代码的编译主要包括 以下 内容 ： （ ） Ｎ 一 对 Ｃ程序的语法进行检 查。对 Ｎ Ｃ程序的语 法进 行检 查 ，主要是对准备功能 Ｇ代码 、辅助功能 Ｍ代码 以及其他功能
的终点 ，同时也是下一次刀具轨迹 的起 点 ，因此 ，数 据具有连 续性 、有序性 ，在数据 的处理上采用 动态 的数据链表 。 （ ） 三 译码。 译码 主要是把各个程序段 中的信息提取 出来 ， 并
数进行环境的建模 。Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ的工作流程如 图 １ 所示 。利用对话
框来实 现对 毛坯 形状 、尺寸 、材 料 的设 置 以及对 刀具 的选 择 。 数控车 床模 型则 根据动 、静部件拆分后 完成 ，拆分后数控 车床 就有数控车 床床 身 、主轴 、刀架 、尾架 。各 运动部件 的坐标均 符合 右手笛卡尔坐标系 。
但 是 ，通 过一 些 转换 程 序 ，可 以很 方 便 地将 Ａｔ Ａ ｕｏ Ｄ、 Ｃ ３ Ｓ３ Ｓ Ａ Ｄ ／Ｄ Ｍ Ｘ等 ３ Ｄ图形 设计软件制作 的 Ｄ Ｆ和 ３ Ｓ模 型文件 Ｘ Ｄ 转 换成 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ的顶点 数组 ，以它 为基础开发 的应用程序 可以
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Web的虚拟机床加工仿真研究
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈｉ ｏ ｄ ａ ｃ ｎｅ Ｔｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｍ ａ ｉ ａ ｕ ａ ｔ ｉ ｃ ｉ ｕｅ ｏ ｔｃ Ｍ ｎ ｆ ｃ ｕｒｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｑ
ＮＯ． ４ Ａｐｒ ２ １ ． ０ １
工过 程仿真是 虚拟制 造 中的关键 技 术。论 文对基 于 网络 的数 控 加 工仿 真 关键技 术进 行 了研 究 。在 分析 了 Ｖ ＭＬ与 ＪｖＳｒ ｔ Ｒ ａａ ｃｉ 交互技 术 、 ｐ 材料 去除 算法 、 碰撞 检 测 算法及 Ｎ Ｃ代码 编译 等 建 立仿 真平 台
关 键 技 术 的 基 础 上 ， 出 了 一 种 基 于 Ｗｅ 提 ｂ的 虚 拟 机 床 加 工 仿 真 系 统 。 系统 可 实现 Ｗｅ ｂ环 境 下 机 床
文 章 编 号 ：０ １０１—２ ６ ２ １ ０ ２ ５（ ０ １）４—０ ０ １ ０—０ ４
基 于 Ｗｅ ｂ的虚拟 机 床 加工 仿 真研 究
李 兴 山
（ 阳理 工 大 学 机 械 学 院 ， 阳 １０ ６ ） 沈 沈 １ １８ 摘 要 ： 着计 算 机 技 术 和 网络 技 术 的 迅 猛 发 展 ， 拟 制 造 技 术 成 为 当前 制 造 业 研 究 的 新 热 点 ， 拟 加 随 虚 虚
ＬＩＸｉｇ—ｈ ｎ ｎ ｓａ
（ａ ｇ Ｌｇ ｎ ｎｖ ｒｉ ，Ｓ ｅ ｙ ｎ ０ ６ Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇｎ ｅ ｎ ，Ｓ ｅ ｙ ｎ ｉｏ ｇ Ｕ ｉｅｓｔ ｈ ｎ ａ ｇ １ １ ８，Ｃ ｉａ ｉ ｙ １ ｈｎ ）
ｔ ｏ ｓ ｒｐｌｇ ｉ ｏ ａ ｃ ｓ ｈ ｙｓｅ ．Ｃｏ ｐａ ｅ ｉｈ ｏ ｈ ｒ ｃ ｍｍ ｅ ｃａ ｈｅｂｒ ｗ ｅ ｕ －ｎ ｔ ｃ ｅ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔｍ ｍ ｒ ｄ ｗ ｔ ｔ ｅ ｏ ｒ ｉｌＣＡ Ｍ ｓ ｔｍ ｓ ｈ ｙｓ ｅ ｙｓｅ ，ｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ｈ ｓｔ ｅ ｆａｕｒ ｓｏｆｓ ｌ ｆｌｓ ａ ｄ ｅ ｙ ｍ ｏ ｕａ ｘ ｎ ｓｏ ａ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍａｌｉ ｅ ｎ ａ ｓ ｄ ｌｒ ｅ ｐａ ｉｎ．
基于WEB的数控系统远程控制的研究
Ｒ ４ ２ 、ＲＳ ８ 等。采用串行 口通信 比较方便 ， Ｓ２ ４５ 实现起来 比较容易 ，但通信距离 比较近。
收稿 日期： ２ ０ —０ —１ ０２ ４ ０ 基 金项 目：江苏省 科技 攻 关计 划
作 简 ： 技 （９５ ） 男 辽 本 人 南 学 械系 士 生 研 方 为ｃ ｃＭ 数 者 介 譬 １７ － ， ， 宁 溪 东 大 机 博 研究 ， 究 向 ／ ， 控 术 Ａ Ａ Ｄ
为异地远程 的网络制造和企业的综合 自动化奠定基
础 。
１ 数控 系统远 程控 制可采用 的方法
计 算机 与数 控 加工 设备 的通信 方 式取 决 于数 控
生 产 出满足 用户 需要 的 产品 已成 为 制造业 发展 的必 然趋 势和 基本 要 求 。数控 机 床作 为 制造 系统 自动化 的基 础装 备 ，通 过 网络对 其进 行 操作 、监 控 、故 障
诊断等远程控制 ，对于网络化制造的具体实施有 着 重 要意 义 。数 控 系统 是数 控机 床 的核心 部 分 ，开放
式 数控 系统 的 发展 为数控 机 床 上网 ， 实现生 产管理 、 工 艺 设 计 、 设 备 调 度 、 网络 控 制 等 提 供 了 可 能 。 本 文在 对数 控 系统 远程 控 制 几种 方法 进行 研 究 的基 础 上 ，利 用基 于 ＰＣ 机的 开放 式 数控 系 统 的特 点和 Ｗ ＥＢ应 用 的 优 势 ， 出 了一 种 通 过 网络 利 用 提
。 。 ’ …
。
● ６
第 ２ 卷 第８ ４ 期
２０ Байду номын сангаас ０２ ８
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试论数控加工动态仿真系统的研发及应用
Ｙｏ ｋ １ ６ ２ ２ ７ Ｇｌａｏ ｏ ｐ ｒ ｔ ｎ ２ ０ ． ｒ ４ ９ — ９ ０： ｅ ｓ ｎ Ｃ ｒ ｏ ａｉ ０ ０ ｏ
（ 稿 日期 ： ０ ２ ３ ４ 收 ２ １ —０ 一Ｏ ）
１ 数 控 加 工 动 态 仿 真 系 统 的 研 发
（ ） 体 设 计 结 构 。如 图 １ 示 ， 先 通 过 蓝 天 数 控 １整 所 首 系统 解 释 器进 行 工 件 程 序 的 读 取 ， 进 行 语 法 、 法 等 检 再 词 查 分 析 工 作 ， 提 取 数 控 程序 过 程 的 同时 对 刀 具 和 工 艺 信 在
数 控 系 统 一 般 作 为 独 立 于 其 他 操 作 过 程 的 控 制 单 元 ， 用 于 各 个 对 象 的控 制 中 ， 制 和 管 理 是 系统 软 件 需 作 控 要 完 成 的 工 作 。控 制 软 件 包 括 刀 具 补 偿 、 补 计 算 、 插 译 码 、 置 控 制 以及 速 度 预 处 理 等 密 切 联 系 机 床 加 工 的 功 位 能 。管 理 软 件 包 括 ＩＯ 处 理 、 断 、 示 、 入 等 。 控 制 ／ 诊 显 输
优的加工方案 。
（ ） 示 。 主 要 提 供 操 作 上 的 方 便 ， 般 用 在 零 件 程 ２显 一 序 的 显 示 、 床 状 态 显 示 、 数 显 示 、 警 显 示 及 道 具 位 车 参 报
置显示等 。
（） 型 的 建 立 。 首 先 处 理 ＮＣ 文 件 ， 含 检 查 语 ３模 包 法 ， 译 可 识 别 中 间 数 据 。程 序 采 用 的 解 释 原 则 是 编 译 编 指令一条 ， 执行一条 ， 则 同时 显 示 执 行 完 的成 果 。
基于Web的数控编程动态仿真及可视化
Web技术在加速全球网络化和信息化进程的同时，也推动了远程教育的发展[1]~[3]。
世界各国的远程教育具有共同的本质特征，这就是距离、通信技术的使用以及学习的个性化和自主化。
其中，距离是开展远程教育的前提和基础，技术的广泛使用，使教师和学生之间的物理与心理距离大大地缩小了，并使得学习者有了更多的选择权和自主性。
笔者针对硕士研究生学位公共课程“CAD/CAM基础理论与实践”[1]远程教育的要求，实现基于Web的数控编程动态仿真及可视化。
1 系统开发思想基于Web的数控编程动态仿真及可视化系统开发的目的是用Java语言实现几种典型的数控类型（线切割、车削和铣削）的动画演示。
并在演示过程中体现设计交互和数控加工过程可视化，提高学生对数控技术的学习兴趣，加深对数控技术的理解和认识。
系统开发过程如下：在用Java编程之前，通过查阅CNC手册以及金属切削与刀具原理，分析APT程序设计中坐标原点的选取，刀具运动轨迹，了解APT语言及CNC加工设计流程；在了解数控指令编程的基础上，针对数控加工中典型的数控加工类型，即点位控制，直线控制和曲线控制，选择应用广泛的线切割、车削、铣削来作为实例，用Java语言编制Applet演示程序，并在实例编程中体现了设计交互，过程可视化等特征，在显示走刀动画的同时，显示数控代码G 指令；最后将其集成在“CAD/CAM基础理论与实践”远程教育课件的Web信息架构下。
2 系统设计与实现2.1 系统实现的软硬件环境及编程语言的选择系统实现的硬件环境主要包括提供基本的网络功能及网络服务的局域网网络设备以及连接到Internet的计算机，软件环境主要包括Windows98操作系统以及用于编写Applet程序的Java语言环境。
因为传统的软件往往都是与具体的实现环境有关，环境变化时就需要对软件作相应改动，耗时费力，而Java语言能在执行码（二进制码）２００４年 工 程 图 学 学 报 ２００４第２期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.2基于Web的数控编程动态仿真及可视化曹岩，张英杰，周光辉，张定红，江平宇（西安交通大学机械工程学院CAD/CAM研究所，西安 710049）摘要：根据硕士研究生学位公共课程“CAD/CAM基础理论与实践”网络化远程教学的需求，针对点位控制、直线控制、曲线控制等几种典型的数控类型，综合运用Java编程、数控G指令编程以及刀具切削原理等技术，开发具有动态交互及可视化功能的、能实时显示数控程序设计和执行过程的线切割、车削、铣削等基于Web的数控编程动态仿真Java软件。
基于互联网的数控机床实训虚拟系统设计
基 于 互 联 网 的数 控机 床 实 训虚 拟 系统 设计
段 利 君 （ 绵阳职 业技术学院 四川 绵阳 ６ １ ０ ） ２ ０ ０
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 。 论 文 主 要 研 究并 建 立 了基 于 Ｉｔｒｅ 网络 数 控 机 床 培 训 系 统 的 总 体 结 构 和 设 计 方 案 。 合 数 控 机 床 硬 件 平 台 ， 建 了一 个 集 教 本 ｎｅｎ ｔ 结 构 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 。 于 网络通 信 ， 基 数据库 以及Ｔ Ｐ Ｉ Ｃ ／ Ｐ网络通 信等技 术和 方 法 ， 用模拟 仿真技 术和 应 用先进 的三 维软件Ｓ ｌｄ ｒ ｓ 立 了由工件 、 采 ｏｉｗｏｋ 建 机床 ， 具及 刀具等 实体 组成 的仿真操 作环境 。 夹 关 键 词 ：ｎｅｎ ｔ 数 控 实 训 网络 通 信 模 拟 仿 真 Ｉｔｒｅ 中 图分类 号 ： Ｐ３ Ｔ 文献标识码： Ａ 文章 编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ － ０ （ ） ０ １ －０ １ ７ － ７ １ ２ １ ） ２ ａ－ ０ ８ ２ １
研 究 背 景及 目的 。
随 着数 字 技 术 和 计 算 机 技 术 的 日益发 展 ， 数 控 机 床 为 代表 的 数 控 设 备 应 用越 以 来 越 广 泛 。目前 计 算 机 网络 技 术 在 不 断得 到 了普 及 ， 期 的 系统 采 取 现 场 维 护 控 制 早 方 式 ， 在 出 现 了以 网络 为 基础 的 新 框 架 ， 现 并 正 在 向远 程方 式 Ｓ Ｉ ｔｒ ｅ 平 台过 渡 。 Ｈｎｅｎ ｔ 目 前 ， 控 机 床 操 作 人 员 的 培 训 在 每 个 培 训 数 阶 段 受 到场 地 、 设备 间 等方 面 条 件 的约 时 束。 并且 ， 多 中小 型 机械 加 工 企 业 的 在职 许 员 工也 不便 于 脱 产 离 职 去 参 加 培 训 。 实 但 际 上 ， 控 机 床 的培 训 过 程 可 以 划 为 若 干 数 个 阶 段 ， 的 阶 段 培 训 不 一 定 需 要 在 真 实 有 的 数 控 机 床 上进 行 ， 可 以 借 助 于 三 维 虚 而 拟 仿 真 环境 来 进 行 ， ： 部 件 加 工程 序代 如 零 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
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
《基于WEB的数控远程管理与监控系统的研究与实现》
《基于WEB的数控远程管理与监控系统的研究与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展，数控设备在制造业中扮演着越来越重要的角色。
为了实现数控设备的远程管理与监控，基于WEB 的数控远程管理与监控系统应运而生。
该系统不仅提高了设备管理的效率，还为企业的生产过程提供了更为便捷的监控手段。
本文将详细介绍基于WEB的数控远程管理与监控系统的研究与实现过程。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先对数控设备的远程管理与监控功能进行了全面调研。
针对不同的应用场景和用户需求，我们总结了以下几个核心需求：1. 实时监控：系统应能实时获取数控设备的运行状态、工艺参数等信息。
2. 远程控制：用户应能通过网络实现对数控设备的远程控制，包括启动、停止、急停等操作。
3. 数据分析：系统应对设备运行数据进行分析，提供故障预警、性能评估等功能。
4. 用户管理：系统应具备完善的用户管理功能，包括用户权限设置、登录验证等。
三、系统设计在系统设计阶段，我们采用了模块化的设计思路，将系统分为以下几个模块：1. 数据采集模块：负责实时获取数控设备的运行状态和工艺参数。
2. 远程控制模块：实现用户对数控设备的远程控制功能。
3. 数据分析模块：对设备运行数据进行分析，提供故障预警、性能评估等功能。
4. 用户管理模块：实现用户权限设置、登录验证等管理功能。
在技术选型方面，我们选择了Web技术栈，包括前端使用HTML5、CSS3、JavaScript等技术，后端使用Java语言和Spring Boot框架。
数据库方面，我们选择了MySQL数据库，以存储设备运行数据和用户信息。
四、系统实现在系统实现阶段，我们按照模块化设计的思路，逐步实现了各个模块的功能。
具体实现过程如下：1. 数据采集模块：通过与数控设备进行通信，实时获取设备的运行状态和工艺参数。
我们采用了TCP/IP通信协议，实现了数据的实时传输。
2. 远程控制模块：通过Web界面，用户可以实现对数控设备的远程控制。
数控机床的仿真模拟技术研究
数控机床的仿真模拟技术研究数控机床的仿真模拟技术是现代制造业中的一项重要技术手段，它能够在实际加工之前通过计算机建模和仿真来模拟加工过程，对数控机床的设计优化、工艺预测、异常故障诊断等方面提供有效支持。
本文将对数控机床的仿真模拟技术进行研究和探讨。
一、数控机床仿真模拟技术的发展历程数控机床的仿真模拟技术起源于20世纪50年代，经过几十年的发展，已经取得了显著的进展。
最初的数控机床仿真模拟技术只能进行简单的几何仿真，随着计算机性能的不断提升和仿真软件的发展，数控机床的仿真模拟技术逐渐能够进行多物理场仿真和复杂的实时仿真，为数控机床的设计和加工提供了强有力的工具。
二、数控机床仿真模拟技术的应用领域1. 数控机床设计优化：通过仿真模拟技术，可以对数控机床的结构和机构进行优化设计，提高加工精度和效率。
2. 工艺预测与优化：通过仿真模拟技术，可以预测工艺中可能出现的问题，以便提前采取措施进行优化，减少加工中的误差和损失。
3. 刀具路径规划：通过仿真模拟技术，可以对刀具路径进行仿真，优化路径规划，避免切削冲击和振动，提高加工效果。
4. 异常故障诊断与维修：通过仿真模拟技术，可以对数控机床的运行状态进行实时监测和模拟，及时发现问题并进行诊断与维修，提高设备的可靠性和稳定性。
三、数控机床仿真模拟技术的关键技术1. 数控机床建模：通过建立数控机床的几何和物理模型，以便进行仿真分析和优化设计。
2. 运动仿真：通过仿真模拟技术，可以对数控机床的运动轨迹和动力学特性进行仿真，确保机床能够按照预期要求进行工作。
3. 材料仿真：通过仿真模拟技术，可以对材料的切削性能、热力学特性等进行仿真，以便预测加工过程中可能发生的问题。
4. 控制系统仿真：通过仿真模拟技术，可以对数控机床的控制系统进行仿真，以便预测和优化控制算法，确保控制系统能够稳定工作。
四、数控机床仿真模拟技术的挑战和发展趋势数控机床的仿真模拟技术虽然已经取得了一定的成果，但仍然面临着一些挑战。
数控模具教学中WEB虚拟仿真技术的使用
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大机 械 设 计 人 员的 青睐 。笔 者通 过 长期 的机 械设 计 和 教 学实践 ， 累了 一 积 些 用 技 巧 ， 望 有 助 于 Ａ ｔ Ａ 希 ｕ Ｃ Ｄ用 ｏ 户提 高 绘 效率 和 准 确性 ，【 Ａ ｔ Ａ Ｊ快 ｕ Ｃ Ｄ软件 在 机 械 行 Ｊ １ ｏ 业 的推 ｆ和 应用 。 一 的动 作进 行 步骤 编 辑 。其 编辑 界 如冈 ３ 所永 。
置 多 的步骤 。
ｉ置 对 象动 作 方 法 ： 光 标 放 到某 个 步骤 名 后 ， 殳 将 然后
步 骤编 辑 窗 口 中按 有 键选 择 “ ｅ ｔ ｎ ， 弹 ｆ 的 窗 Ｎ ｗＡｃｉ ” 在 ｏ ｆ ｛
ｕ 中选 择 所 要 的动作 及 对 象 以及参 数设 定 。
完成工程及发 方法 ：Ｆｌ】Ｐ ｂｉ 】 【 ｉ 【 ｕ ｌｈ 在窗 口中输入 ｅ ｓ
块 的应 用、 应用 动态图块创建 图形库、 性匹配命令应 用技巧 、 特 等分圆 的方法 、 指定斜度 的直线 画法 、 箭头画 法等 ， 有助
网络数控的仿真系统研制
青岛大学硕士学位论文网络数控的仿真系统研制姓名：张静申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：王文熙20050501摘要随着先进制造技术以及计算机网络技术，尤其是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ技术的飞速发展，数控系统走向网络化、集成化已成为必然的趋势。
数控加工仿真技术为验证数控程序的可靠性、防止干涉和碰撞的发生及预测加工过程提供了强有力的工具。
数控加工的动态仿真是高档数控系统的必要功能，技术复杂，难度大，具有重要的应用价值。
为实现数控系统的网络化，采用了具有平台独立性的Ｊａｖａ编程语言，开发了网络数控的仿真系统。
它主要包括：网络数控系统的帮助系统、数控车床加工仿真系统和数控程序自动纠错系统。
首先介绍网络数控系统的帮助系统的开发，并着重分析帮助系统的界面设计、编辑文件过滤器、调入帮助文件、制作网页等关键技术问题。
然后对网络数控系统的仿真系统进行分析和设计，应用线程技术实现动画显示，并详细讨论数控插补的方法，给出了插补计算程序的流程图。
最后介绍网络数控系统的数控程序纠错系统的编程思想以及实现方法。
输入一段程序代码对纠错系统进行验证，实践证明系统纠错的正确性。
关键词：Ｊａｖａ：网络数控；仿真；程序设计ＡｂｓｔｒａｃｔＷ油ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｅｍｅｆｆｉｎｔｒａｎｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮＣｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｂｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｎｄｃｌｏｓｅｌｙｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｎｅｔｗｏｒｋ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＮＣｐｒｏｃｅｓｓｐｒｏｖｉｄｅｓａｐｏｗｅｒｆｕｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｏｊｕｄｇｅｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆＮＣｃｏｄｅｓ，ａｖｏｉｄｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｆｉｃｅｏｆｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，ａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＮＣｓｙｓｔｅｍｔｈａｔｉｓｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｖａｌｕａｂｌｅｉｓｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｔｏｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄＮＣｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＮｅｔｗｏｒｋＮＣＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＪａｖａ．ＩｔｉｎｃｌｕｄｅｓｈｅｌｐｓｙｓｔｅｍｏｆＮＮＣ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｌａｔｈｅＮＣｓｙｓｔｅｍａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＮＣｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｈａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｅｌｐｓｙｓｔｅｍｏｆＮＮＣａｎｄｅｍｐｈａｓｉｚｅｄｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｅｄｉｔｉｎｇｆｉｌｅｆｉｌｔｅｒ，ｉｍｐｏｒｔｉｎｇｄｏｃｕｍｅｎｔｓｏｆｈｅｌｐ，ｍａｋｉｎｇｗｅｂｐａｇｅｓｅｃｔ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｗｅｈａｖｅｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｔｈｒｅａｄｓ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆＮＣｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｒｅｎｄｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅｍｏｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｈａｓｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｒｏｇｒａｍｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｇｉｖｅｎ．ａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃＬａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｈａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｓｏｍｅＮＣｃｏｄｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｒｒｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊａｖａ；ｎｅｔｗｏｒｋｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ引言引言１．数控技术的发展趋势与研究动态数控技术是先进制造技术的基础，它是随着科学技术和社会生产力的发展而逐步发展起来的。
基于Web的开放式CNC机床远程监控系统研究
西门子 840D 数控系统是一个智能化的开放式数
HMI 软 件 是 西 门 子 开 发 的 一 套 软 件 并 安 装 在 MMC 中，它包含用于任务管理的 Regie 程序、用于 顺序控制框架、用于数据交换的 DDE / OPC 服务器以 及用户开发的 OEM 程序。西门子标准的 HMI 应用程 序与底层硬件 NCK / PLC 之间的通讯是以 MPI 驱动与 Windows NT 操 作 系 统 为 桥 梁， 可 以 实 现 HMI 与 NCK / PLC 之间的通 讯［7］ （ 通 讯 原 理 见 图 1 ） 。所 以， 文中的数控机床运行信息交互系统正是在研究 HMI 与 NCK / PLC 通讯的基础上并利用西门子提供的 OEM 二次开发工具包来进行开发的。
用户程序的开发包括用户程序界面的制作、用户 程序与 NCK / PLC 之间的数据通讯、用户程序与生产 线控制数据库之间的数据传输 3 个部分。
（ 1） 用户程序界面的制作 首先在 VB6. 0 中创建一个标准应用程序，然后 打开工程下拉菜单中的组件对话框并添加 DCTL. OCX 控件 （ 注意： 只有在开发 PC 上安装了 HMI Programming Package，才能在 VB 中添加 DCTL. OCX 控件） ， 最后根据机床运行状态变量以及控制命令变量的个数 在 Form 窗口中添加相应个数的控件。 （ 2） 用户程序与 NCK / PLC 之间的数据通讯 通过在用户程序界面中添加的 DCTL. OCX 控件 可以实现用户程序与机床 NCK / PLC 数据交互。在设 计程序 时，需 要 设 置 DCTL. OCX 控 件 的 相 关 属 性， 主 要 包 括： LinkTopic、 LinkItem、 DataToCaption、 LinkCmd。下面给出读取主轴转速程序代码： Private Sub Form_ Load （ ） ‘连接到机床服务器 Dctl1 （ 0） ． LinkTopic = “ncdde | NCU840D” ‘读取主轴转速 Dctl1 （ 0） ． LinkItem = “/ Nck / Spindle / actSpeed” ‘由 Data 属性显示主轴转速 Dctl1 （ 0） ． DataToCaption = False Dctl1 （ 0） ． LinkCmd = CmdHotlink_ NotifyData End Sub 其中，LinkTopic 属性是由 “服务器名 | 主机名” 组成，通过查看机床初始化文件 MMC． INI 文件可获 得服务器名与主机名； LinkItem 属性为链接变量地址 的路径，可以查看 BTSS 变量数据接口获得； 当 DataToCaption 属性为 False 时，DCTL 控件的 Data 属性显 示数 据，相 反 DCTL 控 件 的 Caption 属 性 显 示 数 据； LinkCmd 属性指 DCTL 控件执行的命令，CmdHotlink_ NotifyData 命令指有新的数据产生时，建立热连接。 该系统除了要读取机床的运行状态数据，还需要 对机床的逻辑动作、NC 程序运行、参数设置等进行 控制，PI 服 务 提 供 了 多 个 指 令， 可 以 输 入 指 令 给 NCK / PLC 来对机床运行进行控制，主要命令如表 1
数控模具教学中WEB虚拟仿真技术的使用
数控模具教学中WEB虚拟仿真技术的使用
莫丽萍
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】主要论述WEB虚拟仿真技术在数控模具教学上的意义,以及如何高效快速地获得虚拟仿真VRML文件,重点介绍如何在数控模具教学中实现静态的WEB 虚拟仿真技术和动态交互式的WEB虚拟仿真技术.
【总页数】2页(P90-91)
【作者】莫丽萍
【作者单位】永州职业技术学院,湖南,永州,425000
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.浅谈虚拟仿真技术在数控加工教学中的应用 [J], 江灏源
2.虚拟仿真技术在数控技术专业实训教学中的应用 [J], 罗应娜;易军
3.压铸模具所使用的电极的数控编程与数控加工 [J], 刘放明
4.虚拟仿真技术在数控教学中的应用 [J], 邓敏
5.Web3D虚拟仿真技术在机械类实践教学中的应用 [J], 刘彩花
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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。
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第15卷第5期计算机集成制造系统Vol.15No.52009年5月Computer Integrated Manufacturing SystemsMay 2009文章编号:1006-5911(2009)05-0954-05收稿日期:2008-05-20;修订日期:2008-06-13。
Received 20May 2008;accepted 13Ju ne 2008.基金项目:高等学校博士点专项基金资助项目(20060145017)。
Foundation item:Project supported by the Specialized Research Fund for theDoctoral Program of High er Education,China(No.20060145017).作者简介:朱立达(1979-),男,吉林长春人,东北大学机械工程与自动化学院博士研究生,主要从事虚拟制造、网络化制造、数控机床等的研究。
E -mail:zld1999@ 。
基于Web 的数控机床动态仿真系统的研究朱立达,梁伟立,董圣广,王宛山(东北大学机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110004)摘 要:为解决机床产品信息发布单一以及客户难以深入了解产品性能等问题,开发了一种基于Web 的数字化产品信息展示平台的三维动态仿真系统。
该系统充分利用Jav a 语言在网络上的优越性与虚拟现实造型语言技术的交互性,实现了W eb 环境下产品三维特征、信息的浏览及加工仿真等动态演示。
该产品信息发布系统基于Web 的特性,方便了客户对产品的了解。
由于系统能实施数控机床多种动态演示功能,加深了客户对产品性能的全面认识。
该方法具有通用性,适合其他产品浏览及动态演示。
关键词:数控机床;虚拟现实造型语言;Java 语言;动态交互式;仿真中图分类号:T P391 文献标识码:ADynamic simulation system for NC machine tool based on WebZH U Li -da,LI A N G Wei -li,D ON G Sheng -guang ,WA N G Wan -shan(Schoo l of M echanical Engineer ing and A utomation,N or theast U niv ersity ,Shenyang 110004,China)A bstract:Aiming at the problems of the static information and single form of pictures and tex t for productions information which w as prov ided by machine tool enterprise in network,a web -based 3D dynamic simulation system was developed fo r digital products information demonstration.By making full use of networ k superiority of Java languag e and the interactiv ity of Virtual Reality M odeling Lang uage (VRM L ),the three dimension character istics,information browse and machining simulation of the product were dynamically demonstrated in the web envir onment.T he Web -based publishing system w as a -vailable for customers.Since the system co uld realize vario us kinds of dynamic demonstration functions of Numerical Control (NC)machine tool,the overall performance of products could be comprehensively understood by customers.T he method could also be used for browse and the dynamic demonstration of other products.Key words:numerical contro l machine t ool;v irt ual reality mo deling language;Jav a language;dy namic inter activity;simulatio n0 引言现代机床制造企业面临各种各样的挑战,降低生产成本、减少投放市场的时间、增强企业的竞争力,已成为企业追求的目标[1]。
除了每年的装备制造业展览会可以宣传自己的产品外,如何在全球范围内让客户以快捷的方式全面了解本企业生产的数控机床,一直是企业寻求的手段。
随着信息技术的快速发展,全球化、网络化和拟实化已成为21世纪制造业发展的重要特征,特别是计算机建模与仿真技术、虚拟现实技术的出现,为机床企业产品宣传提供了技术支持[2-3]。
在上述背景下,笔者开发了一种基于W eb 的数字化产品信息展示平台的三维动态仿真系统。
利用Jav a 和虚拟现实造型语言(Virtual Reality Mode-ling Languag e,VRML)的优点可以解决很多问题,但目前基于Web 的数控机床三维动态仿真的研究还很少,文献[4]利用VRML 进行产品三维图形网第5期朱立达等:基于Web 的数控机床动态仿真系统的研究络发布的研究,没有面向客户以三维动态形式展示,缺少交互性。
文献[1]研究了基于Web 的产品虚拟装配;文献[5]研究了基于VRM L 的数控机床的虚拟操作等。
本文在深入研究基于Web 仿真的基础上,利用计算机辅助设计(Com puter A ided Design,CAD)软件与VRM L 两者优势相结合来协同建模,以优化机床产品网络传输数据量。
采用VRM L 构建虚拟环境,采用Java 语言在VRM L 场景下实施对机床各运动轴的准确控制,能够使虚拟环境更加生动逼真,用户交互性更好。
1 系统总体结构和功能本系统分三层体系结构来实现三个功能模块,系统结构及功能如图1所示。
系统包括客户端浏览器、Web 服务器、数据库端。
系统的客户端运行于Web 浏览器中,主要是客户登陆、浏览各种型号的机床及运动功能、通过输入数控代码模拟机床的加工过程,观察机床的切削过程、购买及评价产品等。
Web 服务器端由VRM L,Java Applet 与JavaScript 共同实现,它不但具有平台的独立性,而且适合在网络环境下运行。
用户管理主要是完成用户注册、管理和维护,响应用户的请求,将每一个在线用户的请求、控制信息和实时信息状态进行合成,实现多用户间通信、交流等功能。
数据库端包括大量的机床三维模型、型号和参数,以及刀具型号、参数和其他相关信息。
(1)机床产品展示功能模块 客户可以根据需要在该模块选择机床产品及型号,利用系统的控制条对机床进行动态形式浏览,全面了解机床结构、运动功能、机床参数等。
(2)加工仿真模块 通过控制器接收到的各项信息(如手动操作指令、NC 代码等),经过解释后,发出相应的运动指令,从而实现机床的运动控制、场景视角的切换、切削加工仿真等。
(3)客户交流模块 客户可以根据对产品的了解进行购买和评价,然后反馈给客户信息管理部门。
2 数控机床建模方法211 协同建模及数据优化利用UG 软件建立机床产品的三维模型,然后转化成.w rl 格式导入到VRML 的虚拟环境中。
VRML 建模复杂且繁琐,而UG 建模非常方便和快捷,可以减少建模工作量,提高效率。
但建模后UG 文件格式很大,很难实现网络的数据传输,而VRML 文件很小,因此本文采用UG 和VRML 两者的优点。
有三个步骤可以减少文件大小:¹将UG 文件转化成VRML 文件格式,体积可以减少到原来的五分之一;º用编辑器VrmPad 2.1打开VRML 文件(如图2),保存时在保存界面勾选/save compressed 0,能在很大程度上压缩文件,且不影响模型效果,压缩量约为原来文件数据量大小的四分之一;»软件转化为VRML 文件时,会自动生成冗余信息和多余数字,如01600000,这个数字简化为016,并不影响模型效果,却能减少文件的数据量。
在VRML 文件中,空格、回车符与字符一样影响文件的数据量,一个回车符占两个字符,一个空格占一个字节。
因此,应在编辑中删除这些冗余信息和多余数字,以及不必要的空格和回车符。
车铣复合机床文件优化比较如表1所示。
955计算机集成制造系统第15卷表1 文件转化比较及优化机床文件UG VRM L VrmlPad 211compressed VRM LOptimiz ed VRM L 格式.prt .w rl .w rl .w rl 文件大小/KB110721841227198212 虚拟现实造型语言文件的生成原理与缺点将UG 生成的文件转化成.w rl 文件,实际上是首先生成U G 文件中每个关键点的坐标,导出.w rl 文件,然后将对应的点连接成线,最后生成片体(点或面)。
这一过程中出现的重要问题是各点面之间变得相互独立,而且生成的数据量大,很难在仿真中实现某一部件上各面的同时运动。
以本系统中的模型为例,U G 文件中约有16个部件,而生成的.w rl 文件的有片体约10000余个,代码约78000行,而且各片体均被赋予相同的名字/body 0,确定这些片体间的逻辑关系会耗费大量时间。
本系统在设计时采用了第三方软件Cosmo Worlds,该软件具有可视化的功能,能快速地将同一部件上的片体打包成组,从而节省大量的时间。
同时可以将需要运动的片体进行重命名,以区别于body,如其中的z_move,rotatexy 等。
当需要部件的精确坐标时,只需搜索对应的片体名称,找到所需的translation 域,即可确定片体在世界坐标系中的位置,如图3所示。
3 系统动态交互功能的实现实现模型的交互功能有两种方法,一种是VRM L 内部的Script 节点,由EventIn 和EventOut路由来实现信息传递,但其实现的功能较为简单。