一、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)
人與機(jī)器之間的信息交流和控制活動(dòng)都發(fā)生在人機(jī)界面上，機(jī)器通過(guò)各種信息展示作用于人，實(shí)現(xiàn)機(jī)與人的信息傳遞。人通過(guò)眼、耳等感覺(jué)器官接收來(lái)自機(jī)器的信息，經(jīng)過(guò)人腦的加工處理，做出反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)人一機(jī)信息交互。因此，可以把人機(jī)界面看作是 一個(gè)交互系統(tǒng)， 泡沫切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面就是 操作者、數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)。在分析人機(jī)界面系統(tǒng)時(shí)，首先建立并分析人的行為模型，進(jìn)而建立并分析人機(jī)界面系統(tǒng)。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到人機(jī)關(guān)系的合理性，明確人機(jī)界面是 給人用的，必須符合人機(jī)工程的要求，充分考慮人的因素，以人為本。
人機(jī)界面中的字符和圖形是 最為重要的信息表現(xiàn)方式，人類(lèi)通過(guò)視覺(jué)獲取信息。外界80%的信息都是 通過(guò)視覺(jué)獲得的，屏幕也是 人機(jī)系統(tǒng)中用得最多的人機(jī)界面。聽(tīng)覺(jué)是 僅次于視覺(jué)的重要感知，因?yàn)檎Z(yǔ)言是 人們自然交往的媒介，它也是 一種合適的機(jī)器控制手段。人類(lèi)從外界獲得的信息有近15%是 通過(guò)耳朵得到的，但將聲音應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的人機(jī)界面還需要技術(shù)上的突破。人機(jī)界面還包括各種手動(dòng)和腳動(dòng)操作裝置，如按鍵、旋鈕、鼠標(biāo)、操縱桿、手柄和踏板等。好的人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單、美觀、易懂，且具有引導(dǎo)功能，使操作者不僅感覺(jué)方便而且偷悅，從而提高使用效率。
由于一般數(shù)控系統(tǒng)是 面向通用機(jī)床的控制，而不同機(jī)床制造商所開(kāi)發(fā)的機(jī)床類(lèi)型和應(yīng)用領(lǐng)域有所不同，所以為了提供良好的人機(jī)界面，就需要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行客戶化人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)工作。主要有以下幾方面的應(yīng)用需求：
1)專(zhuān)用機(jī)床的使用。專(zhuān)用機(jī)床，如專(zhuān)用磨床、專(zhuān)用銑床等，配套技術(shù)復(fù)雜，典型的機(jī)床操作界面往往不能滿足要求，所以需要有自己的專(zhuān)用界面，以便于對(duì)特定設(shè)備的操作和管理。
2)特殊結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。在生產(chǎn)實(shí)際中，許多機(jī)床都有其自身特有的部分，不僅需要相關(guān)專(zhuān)用人機(jī)界面，而且往往需要對(duì)其數(shù)控核心進(jìn)行配置，甚至二次開(kāi)發(fā)。
3)簡(jiǎn)化操作的需要。根據(jù)機(jī)床的具體使用環(huán)境，通過(guò)智能化的界面可大大簡(jiǎn)化操作過(guò)程，減少操作失誤，提高機(jī)床的工作效率。
目前，全球領(lǐng)先的機(jī)床制造商對(duì)高端數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面進(jìn)行個(gè)性化的研究，以滿足特定需求，實(shí)現(xiàn)特定功能。他們和數(shù)控系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)廠商緊密合作，不但將人機(jī)界面客戶化，而且深入內(nèi)核開(kāi)發(fā)出特色功能。例如，日本大限公司將抑制振動(dòng)的加工導(dǎo)航和防碰撞功能集成到數(shù)控系統(tǒng)中。馬扎克公司在三菱數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，融入馬扎克在數(shù)控設(shè)備制造方面的經(jīng)驗(yàn)，形成了自有品牌的Mazatrol數(shù)控系統(tǒng)。牧野公司在發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，圍繞機(jī)床特點(diǎn)進(jìn)行了全新的開(kāi)發(fā)，在鈦合金加工領(lǐng)域發(fā)揮自己的獨(dú)特優(yōu)越性。
國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)由于主要面向中低端數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，大多數(shù)系統(tǒng)生產(chǎn)商不給用戶和機(jī)床制造商提供人機(jī)界面的二次開(kāi)發(fā)方法。如果客戶有修改界面的需要，可以向數(shù)控系統(tǒng)廠商提出想法與具體要求，廠商會(huì)按照客戶的具體要求給出相應(yīng)的方案，代為進(jìn)行人機(jī)界面的二次開(kāi)發(fā)，提供按用戶要求定制的界面。
二、圖形化和軟鍵化
圖形是 工程師和技術(shù)人員表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和操作過(guò)程的主要工具，在科學(xué)技術(shù)中圖形所包含的內(nèi)容遠(yuǎn)比文字語(yǔ)言豐富和簡(jiǎn)潔得多，形象直觀的圖形幾乎沒(méi)有國(guó)家之間的差異，而且便于學(xué)習(xí)和記憶，所以圖形是 實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面最為有效的交互工具。隨著計(jì)算機(jī)處理能力和展示技術(shù)的發(fā)展，圖形化的人機(jī)界面成為數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，特別是 蘋(píng)果iPad及iPhone在人機(jī)界面上取得的巨大成功，推動(dòng)了圖形化人機(jī)界面在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用。將多點(diǎn)觸摸屏和多媒體技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面，無(wú)疑會(huì)大大促使機(jī)床操作更加簡(jiǎn)單和方便。采用圖形化的信息提示、圖形化的軟鍵等實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)圖形化人機(jī)界面是 新一代數(shù)控系統(tǒng)的重要特征。
國(guó)內(nèi)外的中高端數(shù)控系統(tǒng)已普遍采用圖形模擬來(lái)驗(yàn)證零件加工程序，先進(jìn)的還采用三維實(shí)體模型進(jìn)行加工過(guò)程模擬，借助縮放旋轉(zhuǎn)功能觀察加工過(guò)程的細(xì)節(jié)，并給出加工所需的時(shí)間，便于用戶進(jìn)行加工規(guī)劃。高端數(shù)控系統(tǒng)甚至將CAM功能集成到系統(tǒng)中，便于用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程或?qū)庸こ绦蜻M(jìn)行修改。三、數(shù)控系統(tǒng)的智能化
泡沫切割設(shè)備的智能化是 數(shù)字控制進(jìn)一步的發(fā)展，借助各種傳感器，對(duì)加工過(guò)程和機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使機(jī)床具有感知、推理、決策和自學(xué)習(xí)等功能。智能化將機(jī)床從被動(dòng)的“動(dòng)作執(zhí)行者”向自主的“任務(wù)承擔(dān)者”轉(zhuǎn)變。數(shù)控設(shè)備智能化涉及的領(lǐng)域和層次，涵蓋以下4個(gè)方面。
1)操作智能化。圖形化操作界面、圖形化按鈕及觸摸屏的采用，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程和對(duì)操作者的培訓(xùn)，甚至發(fā)展到用語(yǔ)音識(shí)別操控機(jī)床。測(cè)量自動(dòng)循環(huán)能快速檢測(cè)工件的定位信息，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)定位信息獲取工件的實(shí)際位置，從而采用正確的刀具路徑進(jìn)行加工，減少了機(jī)床的輔助時(shí)間和調(diào)整時(shí)間。
2)加工智能化。對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自主地對(duì)工況變化進(jìn)行決策，調(diào)整加工參數(shù)以適應(yīng)這種變化，最大限度地發(fā)揮機(jī)床和刀具的潛力，提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)刀具的壽命。數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)溫度、聲音和振動(dòng)等外部信號(hào)，以及對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流、功率及加速度等內(nèi)部信息的采集，分析加工過(guò)程進(jìn)行的狀態(tài)，進(jìn)行在線優(yōu)化，必要時(shí)對(duì)故障進(jìn)行診斷，以保障加工任務(wù)高效而可控地順利完成。
3)維護(hù)智能化。合理的維護(hù)管理不但能夠延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，而且能夠提高設(shè)備的使用率，降低使用成本。例如，西門(mén)子基于互聯(lián)網(wǎng)的“電子產(chǎn)品服務(wù)(ePS)”軟件，可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)Sinumerik系列數(shù)控系統(tǒng)，借助其狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)各控制軸的狀態(tài)和PLC狀態(tài)，從而評(píng)估機(jī)床工作狀況，分析相關(guān)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和維修服務(wù)，防止早期故障引起的意外停機(jī)，減少檢修停工期，增強(qiáng)可靠性，提高生產(chǎn)力，降低維護(hù)費(fèi)用。
4)管理智能化。數(shù)控設(shè)備能夠接受來(lái)自上面管理層的命令信息，同時(shí)將自己的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋，并且能夠?qū)Φ毒摺⒐A具、工件以及零件加工程序等進(jìn)行有效的管理，減少輔助時(shí)間，從而發(fā)揮機(jī)床的最大效益。例如，西門(mén)子公司為其數(shù)控系統(tǒng)828D和840Dsl提供機(jī)床管理擴(kuò)展功能(EasyExtend)的選項(xiàng)，可方便地在機(jī)床制造廠預(yù)先完成必需的基本配置工作。在現(xiàn)場(chǎng)安裝選項(xiàng)部件后，只需按下一個(gè)按鈕，所有配置就可自動(dòng)運(yùn)行，并與用戶的車(chē)間信息化系統(tǒng)連接。此外，通過(guò)短信功能(EasyMessage)可使刀具需求信息、警示信息、機(jī)床維護(hù)信息能夠以短信的形式通知操作者和服務(wù)人員，從而大大縮短了機(jī)床等待服務(wù)的時(shí)間。
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