数字控制系统的图形显示支援的制作方法

专利名称:数字控制系统的图形显示支援的制作方法
相互对照引用有关的申请文献本发明涉及下列美国专利申请文献1982年9月7日提交的题为“计算机数字控制系统的定制窗”的申请文献，其系列号为415，041;
1984年月日以约瑟夫·E·德克洛茨(JosephE.Dehlotz)及其它人的名义提交的题为“数字控制系统的图形显示产生法”的申请文献，其系列号为(摘要21-NU-3402);以及1984年月日以约瑟夫·E·德克洛茨(JosephE·Deklotz)及其它人的名义提交的题为“数字控制系统的彩色增强型显示”的申请文献，其系列号为(摘要21-NU-3413)。
这些有关的申请文献被转让给本发明的代理人，用以在此进行综合参考。
本发明一般涉及到机床的计算机数字控制系统，尤其关系到这种系统的图形显示部份。
依照数字计算机的操作对机床进行控制的数字控制系统已为人所知。在部件加工程序被装入存贮器后，例如，通过穿孔纸带输入存贮器后上述系统根据存贮器中的一个或多个部件加工程序来控制机械加工操作。一经要求，部件加工程序即通过一系列的加工步骤操纵机器。该机器包括一个切削刀具，工件与切削刀具间的相对移动通常是沿着三条相互垂直的轴，根据控制切削刀具移动的部件加工程序作一系列的直线或环形切割。此外，计算机数控系统(CNC)也宜于控制其它功能，例如变换刀具，主轴速度，冷却液流速，托架选择，视频图形，以及信息产生等。功能的数量及类型在很大程度上根据所控制的机床的类型而变化。过去，控制由专用的硬连线电路来实现，这些电路根据机床的检测状态和部件加工程序中的命令进行操纵。可是，最近，在计算机化的系统中，借助于一组存贮的程序，实现了与机床控制系统有关的逻辑部份，例如软件，用以实行综合控制。软件对于某种个别用途是简单明了的，但也可以进行修改，以满足特殊需要。一个数控系统的可编程序控制还有很多优点，首先，要使控制与某个指定的机器接口，只需改编程序即可。此外，由于指令集的类型是使用过的，并且编辑特性也是现有的，因而，对于用户来说，编写程序是比较容易的。一个计算机化的数字控制可以包括两个独立的软件组，即“数字控制逻辑”(mcmericalcontrollogic)，称为NC软件，其内容大体上是固定的;和“机器控制逻辑”(machinecontrollogic)，称为MCL程序，它是灵活的和可改编的，可根据具体机床定制。在工业上，定制一般由原设备生产厂家(OEM)(originalequipmentmanufac-tuturer)来完成。MCL程序主要控制机床的运行，而NC软件控制部件加工，轴的移动，信息显示及其它辅助功能。在上述题为“计算机数字控制系统的定制窗”的申请文献中，又公布了一个软件接口，即定制窗，它包括一组程序，输入/输出组，以及连接NC软件，MCL程序和机床的状态标志。在提及的申请文献“数字控制系统的图形显示产生法”中，公布了一种定制MCL程序所用的方法，这种方法在机床操作时便产生机器状态信息的图形显示，例如，在机床操作者要求这种显示时即可适用。所提供的图形显示进行周期性动态更新。在涉及的另一个题为“数字控制系统的彩色增强型显示”的申请文献中，公布了为计算机数控系统的字母数字和图形显示补充和增强色彩的方法和装置。
本发明的目的是改善在显示终端上以图形表示信息的方法，这种显示终端与数控系统连用。
简单地说，通过将综合的图形曲线的显示送入在数字控制台上用来显示字母数字和图形信息的阴极射线管视频监视器设备，即可实现上述及其他目的。显示图形曲线文件的图形命令集或换码序列被存贮在一个图形数据文件存贮器中，这种存贮器可以是大容量存贮器。一经要求，这些文件以三种方式之一进行选择并显示，即操作员选择，部件加工程序选择和机器控制逻辑选择，一旦选择好后，存贮的曲线文件中的图形序列被传输到数字控制台，在这里，换码序列被解释，并调用图形原语(图形符号例行程序)来绘出线、圆、弧等等。这些线段被输入数据控制台的显示装置，在此，选择好的曲线文件被写到阴极射线管的荧光屏上。
由于依附并成为说明书一部份的权利要求
书限定了本发明，所以为了更好地理解，参看下面带有附图的说明，其中图1是一个已知计算机化数控系统和同显示曲线文件有关的装置的简化框图图示说明;
图2是图1的CNC系统中软件的概括图示说明;
图3是图2所示CNC系统软件框图的进一步说明;
图4是CNC软件操作步骤的一般框图图示说明;
图5是本发明所推荐实施例的一般框图图示说明;
图6是按照本发明的方法显示曲线文件的流程图说明。
参看图1，在此出示的是一个计算机数字控制(CNC)系统(computrenumericalcontrd)，用于控制机床10。CNC系统包括三个主要的硬件部份数字控制台12，机器控制台14和NC系统机架16。控制系统的计算机被固定在一块电路板上，装入NC系统机架16，在此未予展示。这种配制是通用电气公司(GeneralElectricCompany)的马克·三特利2000(MarkCentury2000)计算机数控系统的图解。该系统能够存贮完整的计算机程序和信息文件集，编辑程序和文件，并按所需的顺序调用它们，用以执行一完整的例行程序集，来完成诸如车床或铣床一类机床上的特定作业。更进一步，设备15的一个分隔片可以被连接到一个脱机的计算机系统上(未示出)，以便将脱机计算机的文件中的数据用图表显示出来，该计算机与机械加工处理或CNC有关。这类设备的一个实例是现有德克特朗尼克斯联合公司(TektronixInc.)的4014图形显示终端，它具有阴极射线显示管17。图形显示终端15具有若干组图形命令序列(其类形是已知的专用类型)用于产生数据显示。例如，辅助机器诊断，部件固定示意图，机器安装示意图，等等。图形显示在某些场合是必要的，例如，加快机器部件操作的安装过程中。
数字控制台包括显示设备18，该设备具有一个阴极射线管和键盘20，其中包括一些特殊功能键用来输入文件，例如，将文件输入存贮器，此后，为程序运行进行文件信息的命令检索。机器控制台14有一组手动控制和按钮开关22，它们可以由机器操作员掌握，以便进行模式选择，区距存取，接合，主轴调速，馈送率，等等控制。
图1中，由控制器实现的功能由内部存贮的软件限定，软件具有三个独立的程序组。如图2所示，这些程序包括数字控制逻辑24(参照下文的NC软件)，MCL窗26，和机器控制逻辑28(参照下文的MCL程序)。NC软件24控制部件加工，机器轴的移动，和在视频监视器18上的信息和图形显示。NC软件具有CNC系统的一个固定或永久部份。另一方面，专门用于控制机床运行的MCL程序28由很多子程序组成，模块型的部份称为程序包，它们允许用户通过原设备生产厂家(CEM)定制。MCL窗26具有一组软件，例如在上述系列号为415，041的申请文献中提到的，该组软件允许MCL程序28与NC软件24互通，并提供到机床10的输入输出访问。
参看图3的进一步说明，MCL程序28由两部份组成，固定部份MCL30和定制部份MCL32。定制部份MCL32包括全部机床程序，用于控制机床10的运行，同时，利用MCL窗26软件提供必要的机器接口。定制部份MCL32可以满足系统运行的特定类型，并可定制CNC以控制特定的机床。另一方面，固定部份MCL30是一组软件，其基本功能是监视并控制机器控制台14(图1)上的控制设备，并用于大多数操作。MCL窗26包括一系列窗过程和功能34，状态标志数组36和输入输出数组38，这些数组通常不能改变，因而，NC软件的完整性就不致在任何用户将功能和编程过程编入MCL28时遭到破坏。
NC软件24由例行程序组成，用于控制部件加工40，轴移动42和控制器显示44，主轴运转、定时器、数学函数，和机器安装数据。所谓机器安装数据，或称MSD，是将数据精确地按公式列表，这些数据以馈送率，固定循环，部件加工程序命令这类特定机床特性来装备系统，并按照有关的系列号为(多克特21-NU-3413Docket21-NU-3413)的申请文献，为系统提供彩色分配，用于在CRT设备18上将信息的6种显示模式以字母数字或/和图形两种形式显示出来。
如图5中所示，系统接通电源后，NC软件24首先运行，重复地调用MCL程序28运行。每次通过MCL程序的结果称为一次扫描，并需调用固定的MCL程序30和定制的MCL程序32。每次MCL扫描之间的时间根据系统当时系统的处理状态和CNC通过MCL窗26从机床10接收到的输入数据所表示的情况而定。CNC软件内的扫描时间基本上根据要求而定。无论什么时候机器的输入发生变化，或MCL窗26的标志之一发生变化，都产生MCL扫描。此外，如果最后一个MCL扫描完成后已经过了一个确定的时间周期，那么新的MCL扫描就开始了。这就是说，MCL程序以预定的最小速率运行，但是如果机床10的效率高，运行速度就快些。
现在看来本发明，如图5所示，“曲线文件”的综合显示可以直接输入CNC系统，以便在数字控制台的CRT18上将它们直接显示出来，这样即可省去图1所示的外加显示设备15。此外，大多数由若干组图形换码序列组成的图形曲线文件存贮设备21。存贮设备21可以是一个适合大容量数据存贮的存贮器，例如磁泡存贮器。图形序列的其他类型，诸如REGIS和NAPLS，也可以利用。
图形换码序列是简单的编码指针或键，二者中的每一个都与希望在CRT18上形成图形元素有关。例如换码序列可以是ASCⅡ序列。在任何情况下，每一序列对应一个图形元素，例如对应一个字母数字字符。可是，更进一步，换码序列可以与一个基本图形的实现相关，例如在点之间画一条线，画一个圆或一段弧。
但是，我们所要求的是把图形数据文件存贮设备21耦合到CNC系统的方法，即采用这种方法，文件选择便可以以三种不同方式中的任何一种来完成(1)操作员选择;(2)部件加工程序选择;或(3)MCL选择。在这种情况下，对图5中图形数据文件存贮设备21的存取访问是由数字控制台12进行的，以便一旦选择完毕，所选文件中的图形命令序列被送回到数字控制台12，在此，换码序列被解释，对所要求的图象信号生成起作用，并且在视频监视器18的CRT上显示出来。
在操作时，使用操作员选择模式，曲线文件选择通过键盘输入，例如键盘20。而相反，部件加工程序选择模式需要从NC软件24中调入图形数据文件存贮设备21。MCL选择则需经MCL窗26从MCL程序28调入图形数据文件存贮设备21。可是，在每一种情况下，选择数据文件一旦从存贮器中检索到，即被传输到数字控制台12的NC软件24，在此，数据文件的内容被翻译解释，并且利用传送的参数调用文件，以产生适当的基本图形，如一条线段、一个圆、一段弧、一个矩形等等，从而在CRT上显示出来。
图6公布了一个流程图，它说明了图形显示产生的过程。三种曲线文件选择模式，46、48，或50分别可由操作员，运行部件加工程序，或从MCL程序28进行窗调用三种方式选择。在任何情况下，每次选择后都跟随检索命令52，对图形数据文件贮存设备21(图5)进行检索，该设备根据图6中的第54步，将曲线文件传输到数字控制台12。这时，图形命令序列被解释(第56步)，以便对特定曲线文件图形所要求的特殊基本图形产生调用。预先选好的例行程序利用这些基本图形产生并传送画图命令给CRT18，如第60步所示。随后，根据第62步的画图命令，CRT显示所选曲线文件的图形结构。在上述摘要中，一旦选择了具有图形换码序列的文件，该换码序列便被传送到NC台12的显示装置。在此对每个序列进行检查，并执行有关的基本图形代码。图形符号作为结果被显示出来。在换码序列和特定基本图形之间是一一对应的。
配属的附录Ⅰ和Ⅱ分别包括一个以代码形式编写的图形选择实例(1)NC部件加工程序，和(2)MCL程序。例如所选的部件加工程序，在机械加工操作期间的某些时刻，部件加工程序中的代码能发屏幕自动显示。在这个例子中，将出现信息“将控制给予单周期并检测”和“对每个安装指令按下周期启动”。随操作员选择的每个“周期启动”，将显示出不同的文件。在此例中，文件包含了被加工部件的资料。
对MCL实例，报警条件，如低温冷却，可以激发屏幕的初始显示，表示出报警的原始状态。然后，可以调用一个文件，以图形表示出报警条件的实际位置。
对于操作员选择来说，操作员可以很简便地在CRT屏幕上显示出文件索引员。随后，所需文件即可被选择并显示。例如，操作员可以要求显示某个欲被加工的部件的有关安装数据的资料。
由此，以上所展示和描述的是一装置，用于在一个计算机数控系统的视频显示设备上直接综合并显示图形曲线文件，以便使该系统的用户能够控制机床，并显示某些数据，例如机器诊断辅助设备，部件安装图，机器安装图等等。
同时还展示并描述了本发明的较佳实施例，此外，对那些本技术领域：
的人来说，作一些修改是容易的。因此，本发明不受上述所展示和描述的特定实施的限制，但是，所有修改，更替和变换都不会超出在权利要求
书上所定义的本发明的精神和范围。
附录ⅠN0010(ID，PROG，TA1010，N0020(DSP，2，10，将控制给予单周期并检测)N0030(DSP，4，10，对每个安装指令按下周期启动)N0040M02N0050(PLOT，3DEOR5)N0060(PLOT，3DPAR2)N0070(PLOT，FIXTO1)N0080(PLOT，FIXTO2)N0090(PLOT，FIXTO3)N0110(DSP，2，10，退出单周期模式，进入自动状态并检测)N0120(DSP，4，10，空运行并绘图)N0130(DSP，6，12，1选择图形显示页)N0140(DSP，7，12，2结束刀具行迹绘图)N0150(DSP，8，12，3若需要，设置新的绘图限制)N0160(DSP，9，12，4选择刀具行迹绘图，并按下周期启动)N9997(MSG，＞＞＞程序结束＜＜＜)N9998M30
N9999(END，PROG)
附录ⅡIFRDIN(a1-PB)THEN--低温冷却条件，显示图形错误-PLOT_NUM_SELECT(LOW_COOLANT_DISPLAY);
MSG＝‘COOLANTLEVELLOW’;
DISP_RETURN＝DISP_PAGE_LINE(90，25，MSG);
ELSIFRDIN(a2-PB)THEN--工具短缺条件，显示图形错误-PLOT_NUM_SELECT(TOOL_ABSENT_DISPLAY);
MSG＝‘TOOLABSENT’;
DISP_RETURN＝DISP_PAGE_LINE(90，25，MSG);
ELSIFRDIN(a3-PB)THEN--托架装入错位，显示图形错误-
PLOT_NUM_SELECT(PALIET_LOAD_DISPAY);
MSG＝PALLETNOTATLOADPOSITON;
DISPRETURN＝DISPPAGELINE(90，25，MSG);
ENDIF;
权利要求
1.为控制机械加工系统的运行，而在计算机数控系统的显示装置上显示曲线文件的方法包括下列步骤在存贮器中至少存贮一个曲线文件的图形命令序列集；选择所述曲线文件图形命令序列以备显示；从所述存贮器中检索图形命令序列；将所述图形命令序列传送到与所述显示装置相耦合的装置，以解释所述命令序列；解释所述图形命令序列，并将图形发生信号提供给所述显示装置，以及将图形发生信号耦合到所述显示装置，利用曲线文件显示给用户提供诸如辅助机器诊断，部件安装示意图和机器安装示意图一类的数据资料。
2.权利要求
1的方法，其中，所述存贮步骤进一步包括存贮多组曲线文件图形命令序列集，此外，所述选择步骤包括曲线文件图形命令序列集中的一集。
3.权利要求
2的方法，其中，所述提供图形发生信号的步骤进一步包括为产生预定基本图形命令信号而调用基本图形过程的步骤，此后，将所述命令信号传输到所述显示装置。
4.权利要求
3的方法，其中，所述显示装置包括所述计算机数据控制系统的数字控制台中的视频型显示设备。
5.权利要求
4的方法，其中，所述显示设备包括一个阴极射线管，它响应于产生所述曲线文件显示的所述命令信号。
6.权利要求
4的方法，其中，所述选择包括操作员选择曲线文件图形命令序列集中的一集的步骤。
7.权利要求
6的方法，其中，所述操作员选择步骤包括在所述数字控制台上选择一曲线文件。
8.权利要求
4的方法，其中，所述选择步骤包括在所述计算机数控系统中以运行部件加工程序方式，选择所述曲线文件图形命令序列集中的一集的步骤。
9.权利要求
4的方法，其中，所述选择步骤包括，在所述计算机数控系统中以运行机器控制逻辑程序的某个子程序的方式，选择所述曲线文件图形序列集中的一集的步骤。
10.权利要求
9的方法，其中，所述子程序包括一个窗调用，它通过一个窗接口，将所述机器控制逻辑程序调入数控逻辑软件。
11.权利要求
1的方法，其中，所述选择步骤包括由操作员选择，由运行部件加工程序运行选择，或由运行机器控制逻辑程序的子程序选择。
12.控制机械加工系统运行的计算机数控系统包括所述系统的综合显示装置，用以提供系统有关数据的可视显示;至少存贮一个曲线文件的装置，该曲线文件由一组预定型图形命令序列组成;从所述存贮装置中提供所述曲线文件的选择和检索的装置;解释预定型图形命令序列，并从其中产生图形发生信号的装置;将至少一个曲线文件的图形命令序列集传送到所述解释和产生装置;以及将所述图形发生信号传输到所述显示装置的装置，由此利用曲线文件为用户显示出诸如辅助机器诊断，部件安装示意图一类的数据资料。
13.权利要求
12定义的系统，其中，所述显示装置包括视频型显示装置。
14.权利要求
12定义的系统中，所述系统包括至少一个控制台，其中所述显示装置包括安装在所述控制台上的观察设备。
15.权利要求
14定义的系统中，所述观察设备包括一个视频型监视器。
16.权利要求
15定义的系统中，所述监视器包括一个阴极射线管，以及其中所述图形发生信号包括在所述阴极射线管上绘出曲线文件的信号。
17.权利要求
16的定义的系统中，所述系统包括一个数字控制台和一个机器控制台，其中首先列举的控制台包括一个数字控制台。
18.权利要求
12定义的系统中，所述存贮装置包括一个存贮器，用于存贮多个曲线文件。
19.权利要求
12定义的系统中，所述选择装置包括操作员选择装置。
20.权利要求
12定义的系统中，所述选择装置包括调用一个正在运行的部件加工程序。
21.权利要求
12定义的系统中，所述选择装置包括调用一个正在运行的机器控制逻辑程序的子程序。
22.权利要求
12定义的系统中，所述系统包括一个数字控制台和一个机器控制台，其中，根据存贮的多个计算机程序的系统操作包括执行数字控制逻辑的第一组程序，和执行机器控制逻辑的第二组程序，其中所述选择和检索装置分别包括在所述数字控制台上的操作员选择装置，显示从所述第一组程序中调用的一个部件加工程序，或显示从所述第二组程序中调用的一个子程序。
专利摘要
图形“曲线文件”的显示被加到计算机数控系统标准视频显示上，以便根据加工部件控制机床的运行来完成特定操作。图形命令集，即产生诸如辅助机器诊断，部件及机器安装示意图一类数据的图形显示的换码序列被存入存贮器。该存贮器存贮具有预定图形命令序列的图形数据文件。曲线文件的选择方式有操作员选择，部件加工程序选择或机器控制逻辑选择。时个文件传送到系统的数字控制台，系统的换码序列在此被解释，并由显示图形命令发出的图形调用显示出曲线文件的预定图形结构，该图形传送到数字控制台的阴极射线管上。
文档编号G06F3/153GK85105491SQ85105491
公开日1987年3月11日 申请日期1985年7月17日
发明者德克洛斯, 曼纽尔, 帕尔默 申请人:通用电气公司