一种可更换控制面板贴膜支持多种数控系统的多功能数控综合训练器的制作方法

本发明主要涉及到模拟仿真教学设备领域，尤其涉及一种用来培训数控机床操作人员的数控机床训练器。

背景技术：

目前，市面上已有的虚实结合数控系统训练器，都是一套硬件设备只能操控一种型号数控机床的虚拟仿真软件，这就造成了多种数控机床就需要多套硬件设备，给职业院校带来了较大的硬件采购成本，同时也给学生在学习操控多款数控机床时带来了不便，影响了学习效率和学习效果。

技术实现要素：

本发明提供一种可更换控制面板贴膜支持多种数控系统的多功能数控综合训练器，其目的是解决现有技术存在的缺点，降低数控机床教学的设备成本，提高学习效率和学习效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可更换控制面板贴膜支持多种数控系统的多功能数控综合训练器，其特征在于：具有机柜，机柜上安装有屏幕、处理器、按键底板，处理器与屏幕连接并控制屏幕；处理器内安装有数控机床模拟操控系统；按键底板上固设有按键电路板，按键电路板上固设有按键硅胶片，按键硅胶片上设有按键，按键按下时触发按键电路板上对应的触点向处理器发出对应的按键电信号；具有按键控制面板贴膜，按键控制面板贴膜上印刷有控制按钮图形，控制按钮图形上印刷有指示符号；按键控制面板贴膜覆盖并吸附在按键硅胶片上之后，控制按钮图形下方具有按键；按下按键控制面板贴膜上的控制按钮图形而按下其下方的按键，所发出的按键电信号显示在控制指令显示屏，同时该按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到屏幕显示出三维可视的图形化效果或数字化效果；按下按键控制面板贴膜上的未印刷控制按钮图形的位置而按下按键后，所发出的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

按键底板上还设有旋钮电路板，旋钮电路板上的旋钮转动后位于对应档位时，旋钮电路板向处理器发出对应的旋钮档位电信号；控制面板贴膜上对应旋钮位置设有旋钮通孔，通孔周边印刷有旋钮档位图形；旋钮控制面板贴膜覆盖并吸附在位于按键底板上的旋钮控制面板板筋上之后，旋钮穿过旋钮通孔并露出控制面板贴膜之外；旋转旋钮，转到印刷有旋钮档位图形的位置所发出的旋钮档位电信号显示在控制指令显示屏，同时该旋钮档位电信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到屏幕显示出三维可视的图形化效果或数字化效果；旋钮转到没有旋钮档位图形的位置所发出的旋钮档位电信号，被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

处理器内安装一个以上的数控机床模拟操控系统，每个数控机床模拟操控系统对应一套包括按键控制面板贴膜和旋钮控制面板贴膜的控制面板贴膜；使用一套控制面板贴膜时，从处理器中选择该套控制面板贴膜对应的数控机床模拟操控系统。

按键硅胶片上设有按键硅胶片磁性件，按键控制面板贴膜后表面对应位置设有按键控制面板贴膜磁性件，按键控制面板贴膜贴设在按键硅胶片上时，按键硅胶片磁性件和按键控制面板贴膜磁性件相互吸合。

旋钮控制面板板筋上设有旋钮控制面板板筋磁性件，旋钮控制面板贴膜后表面对应位置设有旋钮控制面板贴膜磁性件，旋钮控制面板贴膜贴设在旋钮控制面板板筋上时，旋钮控制面板贴膜磁性件和旋钮控制面板板筋磁性件相互吸合。

按键硅胶片磁性件为磁铁时控制面板贴膜磁性件为铁件，或者按键硅胶片磁性件为铁件时控制面板贴膜磁性件为磁铁。

旋钮控制面板板筋磁性件为磁铁时旋钮控制面板贴膜磁性件为铁件，或者旋钮控制面板板筋磁性件为铁件时旋钮控制面板贴膜磁性件为磁铁。

机柜上还安装有与处理器连接的键盘、手轮。

屏幕为触摸式屏幕，屏幕可触摸后发送信号给处理器。

处理器是数控机床专用处理器，或者是计算机。

本发明的有益之处在于：

在只简单的更换硬件数控面板贴膜的情况下，就能通过硬件数控面板操控多种数控系统(如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌的加工中心、铣床、车床等数控系统)的虚拟数控机床仿真操作，实现虚实结合的数控机床实训操作，从而提升实训效果，让学生学习效率和学习的便利性更高，也让学校节省了许多硬件上的采购成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是未贴膜初始状态整机图；

图2是未贴膜初始状态屏幕图；

图3是为未贴膜初始状态按键底板区域图；

图4是FANUC车床屏幕图；

图5是FANUC加工中心控制面板贴膜正面图

图6是FANUC加工中心控制面板贴膜背面图

图7是FANUC加工中心整机图；

图8是FANUC加工中心屏幕图；

图9是FANUC车床控制面板贴膜正面图；

图10是FANUC车床整机图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

附图中图形上的文字、数字、符号等均为实际使用时的屏幕、面板、贴膜上所显示的，是为了直观说明所用。

如图1所示，本发明是一种数控机床训练器。其外形具有立柜式的机柜1，机柜1上方安装有触摸式屏幕2，机柜1中部有一个空腔11，其中可抽出一个键盘 12，机柜1上用磁铁吸附一个手轮13。

机柜1内安装有处理器，处理器是数控机床专用处理器，或者是计算机。处理器也可以是数个训练器连接一个教学中心计算机统一进行管理。处理器内安装一个以上的数控机床模拟操控系统，如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌的加工中心、铣床、车床等数控机床模拟操控系统。

上述键盘12、手轮13、屏幕2均与处理器连接并发出信号给处理器，如图2 所示，屏幕2上有图像和菜单21，图像和菜单21包括选择数控机床模拟操控系统的设置选项等，屏幕2可触摸后发送信号给处理器，处理器也可以在屏幕2上显示处理后的图形文字。

如图1、图3所示，机柜1在对应屏幕2处有一个可开关的门14，门14上装的是硬件数控系统控制面板60，硬件数控系统控制面板包含按键控制面板61和旋钮控制面板62，按键控制面板61的结构为在门14的内表面有按键底板，按键底板上固设有电路板，电路板上固设有按键硅胶片3(按键底板和电路板图中被遮挡)，按键硅胶片3上设有若干个按键31(按键31指的是按键硅胶片上所有按键的统称)，按键31按下时触发电路板上对应的触点向处理器发出对应的按键电信号。

按键硅胶片3上嵌设有数个磁铁30。

门14的内表面还安装有一个控制指令显示屏6，其中显示有数控控制指令内容，这些控制指令是可以编辑的，与相应型号真机数控系统显示的内容一样。

旋钮控制面板62上设有旋钮电路板，旋钮电路板上安装有若干个旋钮32 (旋钮32指的是旋钮控制面板上所有旋钮的统称)，旋钮电路板上的旋钮32转动后位于对应档位时，旋钮电路板向处理器发出对应的旋钮档位电信号。

旋钮电路板上还安装有急停按键及指示灯。

以下以FANUC数控机床为例来描述说明本发明的技术方案实现方式：如图2 所示，如果选择FANUC加工中心的数控机床模拟操控系统，在三维机床模型显示屏2上就会显示相应的FANUC加工中心数控机床的3D模型和菜单63。

如图5所示的FANUC加工中心的按键控制面板贴膜4，按键控制面板贴膜上印刷有控制按钮图形41(按钮图形41指的是按键控制面板贴膜中所有按钮图形的统称)，控制按钮图形41上印刷有指示符号；按键控制面板贴膜4覆盖并吸附在按键硅胶片3上之后，控制按钮图形41下方具有按键31。

如图6所示，FANUC加工中心的按键控制面板贴膜4后表面对应位置设有铁片 40，按键控制面板贴膜4贴设在按键硅胶片3上时，按键硅胶片3上的磁铁30和铁片40相互吸合，按键控制面板贴膜4就贴合在按键硅胶片3上。

旋钮控制面板贴膜64上对应旋钮32位置设有旋钮通孔42，通孔42周边印刷有旋钮档位图形43(旋钮档位图形43指的是旋钮控制面板贴膜上所有旋钮档位图形的统称)；旋钮控制面板贴膜64覆盖并吸附在旋钮控制面板板筋65上之后，旋钮32穿过旋钮通孔42并露出旋钮控制面板贴膜64外。实际使用时：

如图7，按下按键控制面板贴膜4上的控制按钮图形41而按下其下方的按键 31，所发出的按键电信号显示在控制指令显示屏6，同时该按键信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到三维机床模型显示屏2显示出可视的图形化效果或数字化效果；按下按键控制面板贴膜4 上的未印刷控制按钮图形的位置而按下按键31后，所发出的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

例如，按下图7也即图5中按键控制面板贴膜4上的控制按钮图形49，对应按下图1也即图3中的按键位置39，按键位置39所触发的按键电信号显示在控制指令显示屏6，同时该按键信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即控制按钮图形49上印刷的指示符号“主轴降速”，处理后得到的“主轴降速”操作效果发送到三维机床模型显示屏2显示出可视的图形化效果或数字化效果。如果按下图7也即图5中控制面板贴膜4上的位置48，对应按下图1也即图3中的按键位置38，但是控制面板贴膜4上的位置48未印刷控制按钮图形，则按键位置38 所触发的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

旋转旋钮32，转到印刷有旋钮档位图形43的某个档位位置所触发的旋钮档位电信号显示在控制指令显示屏6，同时该旋钮档位信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到屏幕显示出可视的图形化效果或数字化效果；旋钮32转到没有旋钮档位图形的位置所发出的旋钮档位电信号，被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

例如，图7也即图5中旋钮32旋转到旋钮档位位置47，所触发的旋钮档位电信号显示在控制指令显示屏6，同时该旋钮档位信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即此处印刷的旋钮档位图形“回参考点”，处理后得到的“回参考点”操作效果发送到三维机床模型显示屏2显示出可视的图形化效果或数字化效果。如果图7也即图5中旋钮32旋转到旋钮档位位置46，这个位置没有印刷旋钮档位图形，则所触发的旋钮档位电信号，被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

在控制指令显示屏6显示有与相应型号真机数控系统显示的内容一样的控制指令内容。

这样，学生就可以操作数控机床训练器，得到直观的操作效果，学习到相应数控系统的操作方法。

如图4，如果要学习FANUC车床的操作方法，只要选择FANUC车床的数控机床模拟操控系统，在三维机床模型显示屏2上就会显示相应的FANUC数控车床的3D 模型和工具菜单66。

如图10，取下按键控制面板贴膜4，将FANUC车床的按键控制面板贴膜5贴合在按键硅胶片3上，取下各旋钮和旋钮控制面板贴膜64，将FANUC车床的旋钮控制面板贴膜67贴合在旋钮控制面板板筋65上。按下控制面板贴膜5上的按钮图形 41而按下其下方的按键31，所发出的按键电信号显示在控制指令显示屏6，同时该按键信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到三维机床模型显示屏2显示出可视的图形化效果或数字化效果；按下控制面板贴膜5上的未印刷控制按钮图形的位置而按下按键31后，所发出的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

例如，按下图10也即图9中控制面板贴膜5上的控制按钮图形59，对应按下图1也即图3中的按键位置39，按键位置39所触发的按键电信号显示在控制指令显示屏6，同时该按键信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即控制按钮图形59上印刷的指示符号“冷却”，处理后得到的“冷却”操作效果发送到屏幕2显示出可视的图形化效果或数字化效果。如果按下图10也即图9中控制面板贴膜5上的位置58，对应按下图1也即图3中的按键位置38，但是控制面板贴膜5上的位置58未印刷控制按钮图形，则按键位置38所触发的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

旋转旋钮32，转到印刷有旋钮档位图形43的某个档位位置所发出的旋钮档位电信号显示在控制指令显示屏6，同时该旋钮档位信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果，处理后得到的操作效果发送到三维机床模型显示屏2 显示出可视的图形化效果或数字化效果；旋钮32转到没有旋钮档位图形的位置所发出的旋钮档位电信号，被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

例如，图10也即图9中旋钮32旋转到档位位置57，所发出的旋钮档位电信号显示在控制指令显示屏6，同时该旋钮档位信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即此处印刷的旋钮档位图形“编辑”，处理后得到的“编辑”操作效果发送到三维机床模型显示屏2显示出可视的图形化效果或数字化效果。如果图10也即图9中旋钮32旋转到档位位置56，这个位置没有印刷旋钮档位图形，则所发出的旋钮档位电信号，被数控机床模拟操控系统处理为无操作效果。

在控制指令显示屏6显示有与相应型号真机数控系统显示的内容一样的控制指令内容。

这样，学生就可以操作数控机床训练器，得到直观的操作效果，学习到FANUC 车床的操作方法。

处理器内安装一个以上的数控机床模拟操控系统，如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等不同品牌的加工中心、铣床、车床等数控机床模拟操控系统。每个数控机床模拟操控系统对应一套按键控制面板贴膜和旋钮控制面板贴膜；使用一套数控控制面板贴膜时，从处理器中选择该控制面板贴膜对应的数控机床模拟操控系统。

为了实现只用一套固定的按键电路板和旋钮电路板支持多种型号数控控制面板，本发明将电路板上的每个按键/旋钮作为无固定的按键名/旋钮名，而只抽象用不同的ID号来表示，当用户操作数控控制面板上的按键或旋钮时，可根据当前选择的数控系统型号以及配套的数控控制面板贴膜，通过处理器解析用户所操作的数控控制面板按键或旋钮的名称，进而获取相应的按键或旋钮指令信息控制显示在控制指令显示屏6上的内容，并控制数控机床模拟操作的可视图形化效果在屏幕2上显示，这样即可实现一套固定的按键电路板和旋钮电路板上同一位置上的按键/旋钮可以对应不同型号的数控系统面板上的不同按键/旋钮。即每个按键按下时触发电路板上对应的触点向处理器发出对应的按键电信号是相同的，但是，经过不同数控机床模拟操控系统处理后得到的操作效果却不同，操作效果与控制按键/旋钮图形上显示的内容是对应的。

例如：同一个按键位置39，当用FANUC加工中心的按键控制面板贴膜4，并在处理器中选择FANUC加工中心时，按下按键控制面板贴膜4上的控制按钮图形 49，其对应按键电路板上位置为按键位置39，它所触发的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即控制按钮图形49上印刷的指示符号“主轴降速”；而当用FANUC车床的控制面板贴膜5，并在处理器中选择FANUC车床时，按下控制按钮图形59，其对应按键电路板上位置也为按键位置39，但它所触发的按键电信号被数控机床模拟操控系统处理为相应的操作效果也即控制按钮图形59上印刷的指示符号“冷却”。

旋钮也是同样原理，用到的档位对应就有旋钮档位图形，没有旋钮档位图形的档位就没有用到，旋钮旋到没有旋钮档位图形的档位没有操作效果，不同的控制面板贴膜，对应于不同的数控机床模拟操控系统，因此转到同样的旋钮位置，得到的操作效果是不同的。

本发明是为解决多种品牌/型号数控系统设备(如西门子、FANUC、华中、广数等品牌不同型号的加工中心、铣床、车床等数控系统)能够在同一套硬件设备上与相应型号的三维虚拟仿真软件进行互动加工操作而设计的，其特征在于：

1)硬件上，电路板、手轮、按键硅胶、机柜、显示屏幕都是固定同一套无须更换，只要更换控制面板贴膜，即可切换到相应型号的数控系统；

2)控制面板贴膜可以根据各种型号的数控机床所用的数控系统进行更换，控制面板贴膜与按键硅胶片/旋钮面板板筋通过磁铁相吸，更换简单；

3)控制面板贴膜与各种型号数控机床所用的数控系统一一对应，通过简单的更换，就能通过指令控制面板操作相应型号的三维虚拟仿真机床，并进行虚拟仿真加工。这套设备的设计使用方式在国内属首次，填补了国内类似教学设备在一套硬件设备不能兼容多种品牌/型号数控机床、多种数控系统的空白。

本发明具有如下优点：

1)电路板上的按键、指示灯等数量兼容多种数控系统(如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌不同型号的加工中心、铣床、车床等数控系统)的控制面板，旋钮的数量也兼容多种数控系统的旋钮数，做到一套电路板、控制电路以及旋钮区从数量上能够兼容多种数控系统；

2)电路板上的按键硅胶片在指定位置埋入磁铁，同时，在控制面板贴膜的背面且与按键硅胶上的磁铁所相对应的位置上固定上能与磁铁相吸的小铁片；

3)控制面板贴膜通过磁铁与铁片相吸的方式将控制面板贴膜吸附到按键硅胶上；旋钮控制面板贴膜通过磁铁与铁片相吸的方式将旋钮控制面板贴膜吸附到旋钮控制面板板筋上；因为是通过磁铁相吸的方式，所以可以方便且容易的更换控制面板贴膜，而每套控制面板贴膜代表一种具体型号的数控机床指令控制面板，从而达到了在仅更换控制面板贴膜而不更换其他硬件配件的情况下，就能操控多种不同型号的加工中心、铣床、车床等机床的虚拟仿真软件。

4)多种数控系统(如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌不同型号的加工中心、铣床、车床等数控系统)的控制面板功能，在虚拟仿真软件上已都实现，电路板上的各种按键、旋钮、开关，根据用户选择的数控系统型号以及配套的数控控制面板贴膜，通过处理器解析用户所操作的数控控制面板按键或旋钮的名称，进而获取相应的按键或旋钮指令信息从而控制触发相应的数控仿真软件功能。

本发明克服市面上现有的一套硬件设备只能操控一种型号的数控系统虚拟仿真软件的不足，本发明提供一种兼容多种数控系统(如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌不同型号的加工中心、铣床、车床等数控系统)的数控面板电路，并带有可更换的控制面板贴膜，从而在一套硬件设备的情况下，通过更换数控系统控制面板的贴膜，就能够操控多种数控系统(如西门子、FANUC、华中数控、广州数控等品牌不同型号的加工中心、铣床、车床等数控系统)的虚拟仿真软件，提高了学生的学习效率和便利性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。