专利名称：一种用于数控设备的二维点位数据输入方法
技术领域：
本发明涉及一种数控设备的数据输入方法，属控制技术领域。
背景技术：
随着工业产品机械化加工水平的不断提高，数控设备已经广泛地应用到工业生产的各个领域，这些种类繁多的数控车床、数控铣床、加工中心、数控线切割机床等现代化设备极大地提高了工业生产的技术水平和生产效率，是实现精密加工设备现代化、自动化取得的重要成就。伴随着数控设备的大量涌现，数控设备的操作人员和数控程序的编程人员大量缺乏，远远不能满足生产的需求。其主要原因是所有这些数控设备的操作以及数控程序的编程工作都需要有较高的专业知识和经过专门的技术培训，这就需要相关人员具有相当的文化水平才能掌握这些技术和技能。
目前国际通用的数控编程方法是ISO国际标准数控G、M代码式编程方法。数控程序由程序字组成，程序字由英文字母代表的地址码和地址码后的数字和符号组成。每个程序字都代表着一个特殊功能，如G00代表点位控制，G33代表等螺距螺纹切削，M05代表主轴停转等。一般情况下，一条数控加工指令是若干个程序字组成的，如N012G00G49X070Y055T21中的N012代表第12条指令，G00代表点位控制，G49代表刀补准备功能，X070和Y055代表X和Y的坐标值，T21代表刀具编号指令。整个指令的意义是快速运动到点(70，55)，一号刀取2号拨盘上刀补值。用这种编程方法表达复杂曲面零件的加工会很繁琐，且不易表达，而对于加工平面二维的点位控制图形，又比较复杂，容易出错。为了方便零件的数控加工的编程，人们又提出了很多种编程方法，比较常见的有利用CAM如Master CAM软件进行数控编程、利用Pro/engineer NC模块进行图像交叉式自动编程、基于UG或STEP-NC的多种CAD/CAM软件辅助数控编程等。所有这些编程方法对于数控编程是容易了，但对于操作编程人员的知识层次则要求就更高了。
由于数控设备的操作以及数控程序的编程工作都需要有较高的专业知识和较高的文化水平，而在目前中小企业中，能够掌握上述各种编程方法的专业人员十分缺乏，而培养这方面的人才的周期又较长，其数量也很难满足如此众多企业的需求，再加上新产品更新换代频繁，需要频繁地更新数控程序的数据，因此，当前最好的解决方法是开发出一种简单、实用、易学习、易掌握、安全可靠性高的数据输入方法，使广大中小企业的一般操作人员和技术人员都能以此对数控设备进行编程和操作，满足生产的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于二维平面上孤立点的准确定位及数控加工的简单、实用、易学习、易掌握、安全可靠性高的用于数控设备的二维点位数据输入方法。
解决上述问题的技术方案是一种用于数控设备的二维点位数据输入方法，它采用如下步骤进行编程a.平面图形解析按照零件的形状尺寸、原料的大小和加工工艺要求，预先排出每一个加工点的准确位置，将所有Y坐标相同的点定义为一行，将平面上的所有待加工点归纳为不同的行，确定行间距；b.起始点坐标定位及输入在平面二维工作台上确定原料装夹的定位点，将其作为平面二维坐标的原点，然后确定X轴和Y轴的方向，确定加工起始点在平面上的位置，找出该点在直角坐标系中的坐标值，使用起始点定位指令将其输入数控系统；c.相对坐标确定及输入确定所有待加工某一点相对于前一点位置的相对坐标，即确定行起点位置、等间距的点数、点与点的距离诸参数，将这些坐标依次输入数控系统；若行中点的间距和数目相同，则采用程序循环指令描述相同行的数目；d.数据输入及存储确定已输入的各待加工点的坐标无误后，将数据送入存储器进行存储。
上述用于数控设备的二维点位数据输入方法，所述数据输入采用引导式数据编制输入法，设定7层操作界面，分别为初始界面、起初位置输入界面、程序输入界面、循环输入界面、程序运行界面、基本参数设定界面、清除用户程序界面。
上述用于数控设备的二维点位数据输入方法，所述初始界面设定“编程”、“运行”、“调试”、“参数”4种模式选择，分别与起初位置输入界面、程序运行界面、清除用户程序界面、基本参数设定界面相链接。
本发明主要针对二维平面上孤立点的准确定位及数控加工，包括冲压、钻孔、点焊等工作，它的数据编程输入十分简单，仅由起始点定位、行描述、程序循环、数据输入及存储等四大步骤构成，数据的编制要求简单易懂。数据的输入设计为引导式输入模式，操作人员只需将参数按照提示一步一步地输入数据即可完成程序的编制工作，因此操作人员不需掌握一般数控编程所需的专业知识，只要具备直角坐标系的基本知识就可以编制加工数据，这对于技术力量相对薄弱的中小企业应用数控机床进行生产提供了很大的便利。
图1是本发明用于冲压零件实施例的冲压位置预排列示意图(图中的矩形为待冲压钢板原材、图案为待冲压零件形状)；图2是起始点坐标输入界面示意图；图3是起始行坐标输入界面示意图；图4是下一行坐标输入界面示意图；图5是循环输入界面示意图。
具体实施例方式
本发明是针对平面二维点位数字控制系统的数据输入方法，所谓平面二维点位数字控制，是指要求平面二维数控工作台从平面上的某一点移动到同一平面上的另一点，仅要求定位精度，对于移动过程中的轨迹和速度不作过多要求。我们知道，任何复杂的点位控制平面定点分布图形，都可以通过行列排布的方式将其排成若干行或若干列的标准模式，都可以用“每一行上有几个点”、“点与点之间的间距”、“这样的行有几行”、“行与行之间的距离是多少”四个参数表达出来。基于这种表达方法，就可以实现一种简便实用的数控编程语言，其由4条主要语句构成起始点定位语句(平面上预加工第一点的绝对坐标值)；行描述语句(其参数有行起点位置、等间距的点数、点与点的距离等)；程序循环语句(相同行的数目)；结束语句。
按照这种思路，本发明设计的专用于数控设备的二维点位数据输入方法，它采用四步进行编程a.平面图形解析；b.起始点坐标定位及输入；c.相对坐标确定及输入；确定所有需要加工的加工点的坐标，将这些坐标依次输入数控系统。输入时可以采用直接输入每一个待加工点的相对坐标值，或采用“行描述指令”和“程序循环指令”。对一行上若干个有等距离的加工点和若干个相同行进行输入。“行描述指令”的参数有行起点位置、等间距的点数、点与点的距离等，这样一条指令可以描绘出等间距排列在某一行的一组点的坐标值；“程序循环指令”是考虑到在实际加工中，有一些行中的点的间距和数目是相同的，用以描述相同行的数目。这两条指令可以大大简化操作者的编程和输入工作量，使得程序编制更加简捷方便。
d.数据输入及存储操作者确定输入的各点坐标无误后，执行“结束指令”，一方面将数据送入存储器中储存起来，另一方面将数据送到数控系统的解释程序中，由解释程序将其转换为执行机构的驱动信号，驱动平面二维工作台带动加工工件运动到用户要求的位置，进行加工操作。
在上述数据输入方法中，采用引导式程序编制方法，设有7层操作界面，分别为初始界面(主菜单)、起初位置输入界面、程序输入界面、循环输入界面、程序运行界面、基本参数设定界面、清除用户程序界面。
初始界面有“编程”、“运行”、“调试”、“参数”4个键，它们分别与起初位置输入界面、程序运行界面、清除用户程序界面、基本参数设定界面相链接。按下“编程”键，进入起初位置输入界面；按下“运行”键，进入程序运行界面；按下“调试”键，进入清除用户程序界面；按下“参数”键，进入基本参数设定界面。
当按下“编程”键，进入起初位置输入界面，在起初位置输入界面有加工起始点的X轴和Y轴的坐标数据输入栏，使用者要输入所要加工的第一个(冲压、焊接、钻孔)工件的中心位置，该位置是以钢板支撑组件表面一点(通常为钢板一角)为原点的绝对坐标位置，以后的加工工件中心位置都以它为相对坐标原点。在起初位置输入界面的下方还有“忽略”、“确认”键，按下它们后，系统进入程序输入界面。
程序输入界面有间隔步长、重复次数、X向下一起点、Y向下一起点4个数据输入栏和“退出”、“结束”、“显示”、“循环”、“确定”键。间隔步长和重复次数两个数据输入栏用于设置等间距连续在X方向可以连续冲(焊、钻)孔多少次，以及每相邻两个孔之间的距离；X向下一起点、Y向下一起点两个数据输入栏用于设置第一个非等距孔与刚才那一组等间距孔的最后一个孔的相对坐标位置。按下“退出”键，返回进入初始界面；按下“结束”键，表示此次编程结束，准备执行程序，操作系统也返回初始界面；按下“显示”键，自动转入下一条指令；按下“循环”键，进入循环输入界面；按下“确定”键，系统将该指令存储到指定的存储空间中，操作界面进入下一条指令的程序输入界面，指令号自动加1。
循环输入界面有循环起始指令号和循环体运行次数2个数据输入栏，还有“取消”、“确定”键。操作者可以通过输入循环起始指令号确定从哪一条指令开始到当前指令为止构成一个循环体进行循环执行，再通过输入循环体运行次数确定循环体共执行几次。按下“取消”键，取消本次操作，返回程序输入界面；按下“确定”键，承认这次操作，返回程序输入界面，继续编写程序。
操作者通过上述步骤编制加工程序，直到将所有指令输入完毕后，按“结束”键保存信息，返回主菜单(初始界面)；若想放弃编写或修改，则按“退出”键，不保存信息，返回主菜单。
操作者在初始界面上按“运行”键，系统进入程序运行界面，程序运行界面有显示工作台位置坐标的X、Y数据栏，还有“退出”、“回零”、“单步”、“起动”、“点动”5个键，操作者用来选择执行程序。按下“退出”键，返回初始界面；按下“回零”键，系统的机械部分回到初始位置；按下“单步”键，该键文字变为“连续”，在文字为“连续”时按下该键，文字则变为“单步”，在该按键为“单步”(或“连续”)时，按下“起动”键，系统按照“单步”(或“连续”)命令运行，按下“点动”键，系统将“单步”运行，每次动作后都会暂停，并将“单步”“连续”文字均改为“单步”。
下面以冲压零件实施例介绍如何利用本发明的输入方法进行编程。
1.平面图形解析过程图1显示加工零件的预排列位置，共3行，每行6个零件，行间距为70mm，列间距也为70mm。
2.起始点坐标定位及输入过程设置钢板左下角为装夹定位基准点，即坐标原点。坐标原点右方，沿钢板长边方向为X坐标正方向；坐标原点向上，沿钢板短边方向为Y坐标正方向。将钢板上距离坐标原点最近的加工零件上的一点作为“加工起始点”，该点的坐标为(50、40)。将这个坐标值通过起初位置输入界面输入数控系统，如图2所示。
3.相对坐标确定及输入过程首先输入图1中最下边的一行(有加工起始点零件的一行)的待加工点的坐标值输入系统，具体做法如下a.设置输入本行坐标的指令号01，将其输入图3；b.输入间隔步长，即本行中等间距相邻两点之间的距离70.0；c.输入重复次数，即本行包括第一点在内共需冲压几个孔6；d.输入X向下起点坐标，即本行所加工的最后一个点的坐标的X值与下一行第一点的坐标的X值之差-350.0；(在此设下一行的第一点为第二行最左边被加工零件与第一个被加工零件的起始点相同的一点)e.输入Y向下起点坐标，即本行所加工的最后一个点的坐标的Y值与下一行第一点的坐标的Y值之差70.0；f.若按下“确定”键表示承认这次操作，系统进入下一条指令的输入界面，继续编写下一行坐标值的输入程序，指令号自动加1，如图4所示；
g.由于本次加工的三行点的相对坐标完全相同，故可以采用“循环”输入方法，一次性输入其余两行的坐标值，如图5所示；h.在“循环”方式输入程序的过程中，指令号已经自动加1，为02，该指令号一般不必改变；在“循环起始指令号”中输入自01号指令开始到本指令为止进行循环；在“循环体运行次数”中输入除了起始行还要加工多少行，输入02，如图5所示。
4.结束过程在所有点的坐标值都输入系统后，点击“结束”键，系统将所有数据保存至“用户程序数据库”，并由数控系统的解释程序进行解释。在机床工作时，由执行系统从数据库中依次取出每一个点的坐标值，并将其翻译成执行机构驱动电机所需的执行信号，驱动平面二维工作台带动加工工件运动到用户要求的位置，进行冲压加工。
权利要求
1.一种用于数控设备的二维点位数据输入方法，其特征在于它采用如下步骤进行数据输入a.平面图形解析按照零件的形状尺寸、原料的大小和加工工艺要求，预先排出每一个加工点的准确位置，将所有Y坐标相同的点定义为一行，将平面上的所有待加工点归纳为不同的行，确定行间距；b.起始点坐标定位及输入在平面二维工作台上确定原料装夹的定位点，将其作为平面二维坐标的原点，然后确定X轴和Y轴的方向，确定加工起始点在平面上的位置，找出该点在直角坐标系中的坐标值，使用起始点定位指令将其输入数控系统；c.相对坐标确定及输入确定所有待加工某一点相对于前一点位置的相对坐标，即确定行起点位置、等间距的点数、点与点的距离诸参数，将这些坐标依次输入数控系统；若行中点的间距和数目相同，则采用程序循环指令描述相同行的数目；d.数据输入及存储确定已输入的各待加工点的坐标无误后，将数据送入存储器进行存储。
2.根据权利要求1所述的用于数控设备的二维点位数据输入方法，其特征在于所述数据输入采用引导式数据编制输入法，设定7层操作界面，分别为初始界面、起初位置输入界面、程序输入界面、循环输入界面、程序运行界面、基本参数设定界面、清除用户程序界面。
3.根据权利要求2所述的用于数控设备的二维点位数据输入方法，其特征在于所述初始界面设定“编程”、“运行”、“调试”、“参数”4种模式选择，分别与起初位置输入界面、程序运行界面、清除用户程序界面、基本参数设定界面相链接。
全文摘要
一种用于数控设备的二维点位数据输入方法，属控制技术领域，用于解决数控设备数据输入的简单化问题。其技术方案是它采用平面图形解析、起始点坐标定位及输入、相对坐标确定及输入、数据输入及存储等四个步骤进行数据输入，它的输入方法十分简单，仅由起始点定位数据、行描述数据、程序循环数据及结束数据等构成，输入界面设计为引导式式，操作人员只需按照提示一步一步地输入数据即可完成数据的编制工作。操作人员不需掌握一般数控编程所需的专业知识，只要具备直角坐标系的基本知识就可以编写数控程序，这给中小企业应用数控机床进行生产提供了很大的便利。
文档编号G05B19/18GK1694023SQ200510012498
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月11日 优先权日2005年5月11日
发明者任有志, 张弛, 袁贵栋, 娄晨辉, 张永立, 陈继荣, 蔡建军, 路增立 申请人:河北科技大学