专利名称：用于cad/cam的多功能一体化微机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成CAD和CAM的人机界面以及实验操作环境的微型 计算机装置。
技术背景CAD技术和CAM技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基 础技术，它是提高产品质量、提高劳动生产率不可少的手段，其技术水平和普 及程度的高低己成为衡量一个国家机械制造业现代化水平的重要标志。 CAD/CAM技术的推广应用，需要大批高素质的专业人才，因此CAD/CAM理 论和教学处于十分重要的地位。CAD技术和CAM技术有着相当紧密的联系， 国内外大量的经验表明，CAD技术的效益往往不是从其本身，而是通过CAM 系统体现出来；反过来，CAM技术如果没有CAD技术的支持，花巨资引进 的设备往往很难得到有效地利用。因此，在CAD/CAM专业人才的培养中， CAD技术和CAM技术的实验教学也密不可分。无论是CAD技术教学，还是CAM技术教学，除了必要的理论讲解外， 大部分实践作业都要在具有相应功能的硬件设备上完成。然而由于这些设备， 特别是数控机床的价格、体积、安全性、使用成本以及所处空间的限制，CAD 技术教学和CAM技术教学往往各自单独进行，从而导致两者的脱节。为了弥补数控机床在价格、体积、安全性以及使用成本上的不足，出现了 一些数控机床实验教学软件系统，这种软件系统以PC机为硬件平台，仿真数 控机床的操作和运行过程，其不足主要表现在由于这种实验教学系统在硬件 上直接采用PC机的传统人机界面和结构，被培训者无法体验数控加工和编程 过程操作的实际感受，影响实验教学的效果。为了增强数控加工和编程操作的实际感受，出现了一些专门用于数控机床 实验教学的设备，这种设备以PC机为硬件平台，并采用数控机床操控面板作 为其唯一的人机界面，其不足主要表现在由于这种设备只能用于CAM技术 培训，未能弥补CAM实际操作和CAD实际操作两者脱离的不足。这种设备 和用于CAD技术培训计算机都以传统PC机的体系结构为基础，造成了资源浪费。以上现有设备缺点在于CAM实际操作和CAD实际操作两者脱离，其次 是设备成本高的问题。 发明内容本发明为了解决现有设备中CAM实际操作和CAD实际操作两者脱离和 设备成本高的问题，本发明提供了一种用于CAD/CAM的多功能一体化微机 装置。本发明包括数控编程显示器1、加工仿真显示器2、双显示器显示卡3、 微型计算机4、鼠标5、键盘6、单片机7、数控机床编程键盘编码电路8、数 控机床编程键盘9、数控机床操作面板指示灯译码电路10、数控机床操作面板 11、数控机床面板编码电路12和通讯接口 13;数控编程显示器1和加工仿真 显示器2的输入端分别连接双显示器显示卡3的两个输出端，双显示器显示卡 3的串口连接微型计算机4的第一串口上，微型计算机4.的第二串口至第四串 口分别连接在鼠标5的串口、键盘6的串口和通讯接口 13的一个串口上，通 讯接口 13的另一个串口连接单片机7的第一串口上，单片机7的第二串口至 第四串CI分别连接数控机床编程键盘编码电路8的一个串口 、数控机床操作面 板指示灯译码电路10的一个串口和数控机床面板编码电路12的一个串口上， 数控机床编程键盘编码电路8的另一个串口连接数控机床编程键盘9的串口 上，数控机床操作面板指示灯译码电路10的另一个串口和数控机床面板编码 电路12的另一个串口分别连接数控机床操作面板11的两个串口上。本发明具有CAD/CAM操作的功能，又提供数控加工实验的操作环境， 既弥补了数控加工实验与CAD/CAM实际操作两者脱离的不足，又比较真实 地模拟了数控加工操作环境和操作过程，结构简单、成本低、使用方便、适用 性强的特点。本发明和基于传统微型计算机的数控机床实验教学软件系统相比，通过硬 件对CAM操作环境和操作过程模拟的真实感有很大程度的提高。本发明和以微型计算机为硬件平台、采用数控机床操控面板作为其唯一人 机界面的实验教学设备相比，既节约了硬件资源，又弥补了CAM实际操作和 CAD实际操作两者脱离的不足。同时由于这种用于CAD/CAM的多功能一体化微机装置的体系结构仍是 以微型计算机体系结构为基础的，所以不但大大方便了与外部设备的通讯，而 且可以在作为专用设备执行实验教学任务之余，作为普通微型计算机的用途服 务大众。因此，本发明既具有CAD操作的功能，又提供CAM操控界面，既 弥补了 CAM实际操作和CAD实际操作两者脱离的不足，又比较真实地模拟 了CAM操作环境和操作过程，结构简单、成本低、使用方便、适用性强，具 有经济、高效、通用的优点。
图1是本发明的电气连接框图；图2是本发明的结构示意图；图3是本发 明的下桌面15-1、左上桌面15-2和右上桌面15-3连接结构示意图；图4是本 发明数控机床操作控制面板14的结构示意图；图5是本发明数控机床操作控 制面板14的键盘托架展开后的结构示意图；图6本发明数控机床操作控制面 板14的纵向剖视图；图7是本发明的数控编程显示器1、数控机床编程键盘9 和数控机床操作面板11的位置关系图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图l和图2说明本实施方式，本实施方式它由数控编程显示器l、加工仿真显示器2、双显示器显示卡3、微型计算机4、鼠标5、 键盘6、单片机7、数控机床编程键盘编码电路8、数控机床编程键盘9、数控 机床操作面板指示灯译码电路10、数控机床操作面板ll、数控机床面板编码 电路12和通讯接口 13组成；数控编程显示器1和加工仿真显示器2的输入端 分别连接双显示器显示卡3的两个输出端，双显示器显示卡3的串口连接微型 计算机4的第一 串口上，微型计算机4的第二串口至第四串口分别连接在鼠标 5的串口、键盘6的串口和通讯接口 13的一个串口上，通讯接口 13的另一个 串口连接单片机7的第一串口上，单片机7的第二串口至第四串口分别连接数 控机床编程键盘编码电路8的一个串口、数控机床操作面板指示灯译码电路 10的一个串口和数控机床面板编码电路12的一个串口上，数控机床编程键盘 编码电路8的另一个串口连接数控机床编程键盘9的串口上，数控机床操作面 板指示灯译码电路10的另一个串口和数控机床面板编码电路12的另一个串口 分别连接数控机床操作面板11的两个串口上。
具体实施方式
二结合图2、图4、图5、图6和图7说明本实施方式， 本实施方式与具体实施方式
一不同点在于它增加了数控机床操作控制面板 14，数控机床操作控制面板14由面板主框架14-1和键盘托架14-2组成；加 工仿真显示器2的下端铰接在面板主框架14-1的后边缘；面板主框架14-1设 置有数控编程显示区14-1-1、数控机床编程键盘区14-1-2和数控机床操作面板 区14-1-3;面板主框架14-1的左上角位置为数控编程显示区14-1-1，面板主 框架14-1的右上角位置为数控机床编程键盘区14-1-2，数控编程显示区14-1-1 和数控机床编程键盘区14-1-2的下方为数控机床操作面板区14-1-3;数控编程 显示区14-1-1内设置有数控编程显示器l，数控机床编程键盘区14-1-2内设置 有数控机床编程键盘9，数控机床操作面板区14-1-3内设置有数控机床操作面 板11，数控机床操作面板区14-1-3下方为键盘托架14-2，键盘托架14-2由折 叠扣板和固定板组成，折叠扣板和固定板的宽度分别为键盘宽度的一半，固定 板固接在面板主框架14-1上，折叠扣板的一个长边铰接在固定板的外边缘上， 固定板的外边缘与面板主框架14-1的外边缘之间设置有肩台，折叠扣板展开 置于肩台内。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一不同点在于它增加了桌面体15，桌面体15由下桌面15-1、左上桌面 15-2、右上桌面15-3、主机箱体15-4和底座15-5组成；左上桌面15-2和右上 桌面15-3为长方体桌面，下桌面15-1的凸台上设置有凹槽15-8，凹槽15-8 内放置有数控机床操作控制面板14，左上桌面15-2右侧边与下桌面15-1凸台 的左侧上边缘固定连接，右上桌面15-3左侧边与下桌面15-1凸台的右侧上边 缘固定连接，右上桌面15-3与下桌面15-1之间的空间为键盘存储空间15-6， 右上桌面15-3的上表面开设有鼠标存储空间15-7，下桌面15-1下部固定连接 有主机箱体15-4，主机箱体15-4内安装有微型计算机4，主机箱体15-4的底 部固定连接有底座15-5。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。工作原理本发明具有两种工作模式，即CAM作业模式和CAD作业模 式。在CAM作业模式下，操作者通过数控编程显示器1来进行数控程序编辑、 程序调用、存储操作的显示，运用数控机床编程键盘9的控制键输入信息，微 型计算机4通过仿真软件仿真与操作者输入信息相对应的CAM加工过程，并将加工过程转化为视频信息传送到加工仿真显示器2，加工仿真显示器2将加 工过程视频显示给操作者。这个过程中，操作者通过传统的CAM操控界面实 体进行操作，又能在显示屏中观察与操作相对应的CAM加工过程，这与现实 中的CAM操作过程是完全相符的。同时，由于CAM作业模式不用鼠标5、 键盘6作为输入设备，鼠标5放置于鼠标存储空间15-7，键盘6放置于键盘存 储空间15-6。在普通CAD作业模式下，通过操作者对鼠标5、键盘6的操作 获取输入信息，传到微型计算机4系统，微型计算机4将CAD软件界面通过 加工仿真显示器2显示给操作者。由于CAD作业模式下操作者用鼠标5、键 盘6做为输入设备，鼠标5操作在右上桌面15-3的表面进行，键盘托架14-2 打开放置键盘6。
权利要求
1、一种用于CAD/CAM的多功能一体化微机装置，其特征在于它包括数控编程显示器(1)、加工仿真显示器(2)、双显示器显示卡(3)、微型计算机(4)、鼠标(5)、键盘(6)、单片机(7)、数控机床编程键盘编码电路(8)、数控机床编程键盘(9)、数控机床操作面板指示灯译码电路(10)、数控机床操作面板(11)、数控机床面板编码电路(12)和通讯接口(13)；数控编程显示器(1)和加工仿真显示器(2)的输入端分别连接双显示器显示卡(3)的两个输出端，双显示器显示卡(3)的串口连接微型计算机(4)的第一串口上，微型计算机(4)的第二串口至第四串口分别连接在鼠标(5)的串口、键盘(6)的串口和通讯接口(13)的一个串口上，通讯接口(13)的另一个串口连接单片机(7)的第一串口上，单片机(7)的第二串口至第四串口分别连接数控机床编程键盘编码电路(8)的一个串口、数控机床操作面板指示灯译码电路(10)的一个串口和数控机床面板编码电路(12)的一个串口上，数控机床编程键盘编码电路(8)的另一个串口连接数控机床编程键盘(9)的串口上，数控机床操作面板指示灯译码电路(10)的另一个串口和数控机床面板编码电路(12)的另一个串口分别连接数控机床操作面板(11)的两个串口上。
2、 根据权利要求1所述的一种用于CAD/CAM的多功能一体化微机装置， 其特征在于它还包括数控机床操作控制面板(14)，数控机床操作控制面板(14) 由面板主框架(14-l)和键盘托架(14-2)组成；加工仿真显示器(2)的下端铰接在 面板主框架(14-1)的后边缘；面板主框架(14-1)设置有数控编程显示区(14-1-1)、 数控机床编程键盘区(14-l-2)和数控机床操作面板区(14-l-3);面板主框架(14-1) 的左上角位置为数控编程显示区(14-1-1)，面板主框架(14-1)的右上角位置为数 控机床编程键盘区(14-l-2)，数控编程显示区(14-1-1)和数控机床编程键盘区 (14-1-2)的下方为数控机床操作面板区(14-1-3);数控编程显示区(14-1-1)内设置 有数控编程显示器(l)，数控机床编程键盘区(14-l-2)内设置有数控机床编程键 盘(9)，数控机床操作面板区(14-1-3)内设置有数控机床操作面板(11)，数控机 床操作面板区(14-l-3)下方为键盘托架(14-2)，键盘托架(14-2)由折叠扣板和固 定板组成，折叠扣板和固定板的宽度分别为键盘宽度的一半，固定板固接在面 板主框架(14-1)上，折叠扣板的一个长边铰接在固定板的外边缘上，固定板的 外边缘与面板主框架(14-1)的外边缘之间设置有肩台，折叠扣板展开置于肩台 内。
3、根据权利要求2所述的一种用于CAD/CAM的多功能一体化微机装置， 其特征在于它还包括桌面体(15)，桌面体(15)由下桌面(15-1)、左上桌面(15-2)、 右上桌面(15-3)、主机箱体(15-4)和底座(15-5)组成；左上桌面(15-2)和右上桌面 (15-3)为长方体桌面，下桌面(15-l)的凸台上设置有凹槽(15-8)，凹槽(15-8)内放 置有数控机床操作控制面板(14)，左上桌面(15-2)右侧边与下桌面(15-1)凸台的 左侧上边缘固定连接，右上桌面(15-3)左侧边与下桌面(15-1)凸台的右侧上边缘 固定连接，右上桌面(15-3)与下桌面(15-l)之间的空间为键盘存储空间(15-6)， 右上桌面(15-3)的上表面开设有鼠标存储空间(15-7)，下桌面(15-1)下部固定连 接有主机箱体(15-4)，主机箱体(15-4)内安装有微型计算机(4)，主机箱体(15-4) 的底部固定连接有底座(15-5)。
全文摘要
用于CAD/CAM的多功能一体化微机装置，本发明涉及微型计算机装置。它解决了现有设备中CAM实际操作和CAD实际操作两者脱离和设备成本高的问题。它的数控编程显示器和加工仿真显示器通过双显示器显示卡连微型计算机上，微型计算机还连有鼠标、键盘，微型计算机通过通讯接口连单片机上，单片机还分别连数控机床编程键盘编码电路、数控机床操作面板指示灯译码电路和数控机床面板编码电路，数控机床编程键盘编码电路连数控机床编程键盘上，数控机床操作面板指示灯译码电路和数控机床面板编码电路连数控机床操作面板上。它真实地模拟了数控加工操作环境和操作过程，结构简单、成本低、使用方便、适用性强的特点，能够适用于高校、职业技校或者工厂中的教学试验。
文档编号G05B19/414GK101315552SQ20081006470
公开日2008年12月3日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者姚英学, 孟圣达, 磊 朱, 李建广 申请人:哈尔滨工业大学