一種基于svg技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法
【專利摘要】本發明屬于數控機床遠程監控相關技術領域，并公開了一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法，包括：為機床面板元件制作對應的SVG面板圖元；對SVG面板文件執行動畫效果的封裝和集成處理，并使其包含有多個接口函數；將包含有接口函數的SVG面板文件存放于仿真數據庫中，同時向該數據庫中傳輸及存放機床實時加工數據；從仿真數據庫中提取SVG面板文件和實時加工數據，并且將實時加工數據設定為SVG面板文件接口函數的參數，由此使得實時加工狀態在SVG面板文件上得以獲得真實反映。通過本發明，能夠以便于操控、高精度和高響應的方式實現對數控機床整體面板的可視化仿真效果，同時具備平臺兼容性好、數據傳輸效率高和可維護性強等優點。
【專利說明】
一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于數控機床遠程監控相關技術領域，更具體地，涉及一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法。
【背景技術】
[0002]隨著CPS(信息物理系統)技術的發展和普及，出現了越來越多的使用計算機和網絡實現功能擴展的物理設備，由此可通過人機交互接口實現和物理進程的交互，并使用網絡化空間以遠程、可靠、實時、安全的方式來協作監控物理實體，推動了工業產品和技術的升級換代，提高了工業領域的競爭力。
[0003]對于數控機床而言，其作為一種集機電液于一體的現代機電加工設備，由于數控技術本身的復雜性，加上數控機床機械加工工藝的多樣性和加工零件的復雜性，使得數控系統的控制參數非常復雜，相應對其遠程監控功能的實現提出了更高的要求。現有技術中已經提出了一些解決方案，如CN201310501805.X中提出了一種基于B/S架構的數控加工生產線跨平臺遠程監控系統，CN201210227823.9提出了一種基于Schema的XML安全視圖查詢方法。
[0004]然而，進一步的研究表明，這些現有技術的關注重點多集中在對加工參數的實時監測和監測單元的布置設計等方面，而缺乏對其數控機床本身操作面板的可視化仿真功能的深入研究，而且傳統的仿真技術通常基于windows系統，平臺兼容性差，通常用于局域網中，網絡傳輸效率差，并存在難以維護、可視化仿真的準確度和效果不足等問題。

【發明內容】

[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法，其中通過結合數控機床操作面板自身的結構及使用特點，選擇基于SVG的技術來制作可準確反映各面板元件的圖元文件，并在此基礎上構建與數控機床實時工況之間的有機結合，相應能夠以便于操控、高精度和高響應的方式實現對數控機床整體面板的可視化仿真效果，同時提高了數據在網絡的傳輸效率和表達能力，并具備平臺兼容性好、可維護性強等優點。
[0006]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法，其特征在于，該方法包括:
[0007](a)針對數控機床自身面板上包括按鍵、旋鈕在內的所有操作元件，分別為其一一制作對應的SVG面板圖元，由此生成原始SVG面板文件；
[0008](b)對步驟(a)所生成的原始SVG面板文件執行動畫效果的封裝和集成處理，由此獲得包含有多個接口函數的優化SVG面板文件，其中各個所述接口函數分別用于操控對應的優化SVG面板文件來執行不同的功能；
[0009](C)將步驟(b)所獲得的包含有多個接口函數的優化SVG面板文件存放于仿真數據庫中；與此同時，利用各種采集器及配套的工控機對數控機床的實時加工狀態進行采集，并將采集得到的實時加工數據同樣傳輸及存放于所述仿真數據庫中，在此過程中，通過網線將數控機床與該工控機信號相連，其中數控機床的服務器IP地址被設置為該工控機的IP地址，該工控機所采集匯總的實時加工數據的指向地址則被設置為所述仿真數據庫的服務器IP地址；
[0010](d)根據遠程監控的需求，從所述仿真數據庫中提取對應的所述優化SVG面板文件和實時加工數據;接著，將該實時加工數據設定為該優化SVG面板文件的所述接口函數的參數，由此使得數控機床的實時加工狀態在各個所述優化SVG面板文件上得以獲得真實反映；
[0011](e)用戶采用PC端或移動端以瀏覽器的方式對數控機床的實時加工狀予以遠程查看和直接操控，從而實現整體的可視化仿真過程。
[0012]作為進一步優選地，在上述步驟(a)中，優選采用組態的方式來制作用于表示各個按鍵或旋鈕的SVG面板圖元。
[0013]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點:
[0014]1、本發明中通過將SVG圖形可視化技術與數控機床實時狀態的監控相結合，不僅可有效實現遠程終端監控數控機床狀態的功能，提高車間機床管理效率，而且能夠充分借助于SVG圖形數據具有統一的標準和開放性的特點，顯著提高了數據在網絡的傳輸效率和表達能力，并表現出更精美的交互圖形效果；
[0015]2、本發明中的優化SVG文件為矢量圖形格式，能夠任意地直接縮放操作而不喪失清晰度，而且無論應用到任何終端設備上都具備良好的自適應性;此外，該SVG文件中已集成了包含按鍵高亮顯示、旋鈕轉向等效果的接口函數，這樣在實際使用中只需要調用對應的接口函數即可輕松設置圖元的動態效果，具備很好的封裝性和可維護性；
[0016]3、本發明中還進一步對數控機床實時加工數據與優化SVG文件之間的結合方式，以及數控機床內嵌服務器、用戶使用端與仿真數據庫服務器之間的信號連接設置等重要方面做出了研究和優化設計，相應能夠達到在瀏覽器端高精度、動態地顯示機床面板元件的實時效果，從而完成遠程監控數控機床的功能。
【附圖說明】
[0017]圖1是按照本發明所構建的基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的工藝流程圖；
[0018]圖2示范性顯示了采用組態方式制作SVG面板圖元的原理框圖；
[0019]圖3顯示了按照本發明的工藝方法的典型應用示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0021]圖1是按照本發明所構建的基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的工藝流程圖。下面將以華中數控股份有限公司的8型數控機床為例，進一步具體解釋其面板操作可視化仿真過程。
[0022]首先，該數控機床的面板被劃分為不同區域和多個操作元件，但這些元件都可被歸入按鍵或旋鈕兩種基本類型，相應地，本發明中專門提出了采用SVG技術來對這些按鍵或旋鈕來制作各自對應的SVG面板圖元，其中圖元的各個組成部分包括矩形、文本、指針、線條等均可參照操作元件的設計模板來予以適當組合，并在制作過程中即形成一個整體以便后期開發人員和用戶進行調用，由此生成原始SVG面板文件。
[0023]作為本發明中的關鍵改進之一，由于機床面板的各個操作元件均被制作成SVG圖元，這樣一方面可以充分利用XML語言的跨平臺性和可擴展性，在圖形重用性取得顯著改善，另一方面可準確反映各個操作元件的狀態及調節，同時用戶或開發人員能夠任意縮放圖像而不會破壞其清晰度;此外，SVG文件的存儲量要比GIF或JPEG格式小得多，這樣在用戶采用瀏覽器向服務器請求時可以獲得高響應，使網頁具備良好的用戶體驗。最后，由于SVG完全支持D0M(文檔對象模型)，因而SVG文件可以通過一致的接口規范，并且SVG及其物件元素均完全可以通過腳本語言來接收外部事件的驅動，例如鼠標點擊、拖動等。
[0024]此外，按照本發明的一個改進所在，優選采用組態的方式來構建用于表示各個按鍵或旋鈕的SVG面板圖元。如圖2中所示，該處理方式具體可描述如下:
[0025]創建基本圖元，譬如矩形，文本，圓形，箭頭等，通過這些基本圖元制作針對華中數控8型數控機床操作面板按鍵和旋鈕的圖元模型，將繪制好的面板單元(按鍵，旋鈕，箭頭等)集成在圖元庫中，開發人員和用戶在繪制操作面板SVG圖時可以從上述已經創建好的圖元庫里選擇所需圖元，拖放至繪圖區并制作自身所需的操作面板圖，并對圖元進行屬性上的編輯，這樣節省了開發人員繪制面板按鍵，旋鈕等圖元的時間，提高了開發效率。
[0026]接著，對已經生成的原始SVG面板文件執行動畫效果的封裝和集成處理，由此獲得包含有多個接口函數的優化SVG面板文件，其中各個所述接口函數分別用于操控對應的優化SVG面板文件來執行不同的功能。
[0027]接著，將所獲得的包含有多個接口函數的優化SVG面板文件存放于仿真數據庫中，例如存放于數據庫中反映機床型號數據表的操作面板字段中；與此同時，利用各種采集器及配套的工控機對數控機床的實時加工狀態進行采集，并將采集得到的實時加工數據同樣傳輸及存放于所述仿真數據庫中，在此過程中，通過網線將數控機床與該工控機信號相連，其中數控機床的服務器IP地址被設置為該工控機的IP地址，而工控機所采集匯總的實時加工數據的指向地址被設置為仿真數據庫服務器的IP地址，這樣既實現了實時加工數據在數控機床與仿真數據庫之間的通信，而且使得后續能夠為優化SVG面板文件的接口函數提供更為準確、實時的參數值。
[0028]接著，根據用戶遠程監控的各類需求，從所述仿真數據庫中提取對應的優化SVG面板文件和實時加工數據;并將該實時加工數據設定為該優化SVG面板文件的接口函數的參數，由此使得數控機床的實時加工狀態在各個優化SVG面板文件上得以獲得真實反映。
[0029]最后，用戶可采用PC端或移動端(如手機、Ipad)等方式，以瀏覽器的方式對數控機床的實時加工狀予以遠程查看和直接操控，從而實現整體的可視化仿真過程。
[0030]在實際應用時，具體如圖3所示，用戶可直接采用PC端或移動端，優選為具備便攜性和輕便型的手機或Ipad等，向web服務器提交查詢機床操作面板狀態圖的請求，web服務器對同時包含有SVG面板文件和實時加工數據的仿真數據庫進行查詢與提取，然后反饋給瀏覽器，相應通過瀏覽器對SVG的支持，將其解析為可視化的圖形。為了實時顯示面板按鍵的狀態，瀏覽器每隔固定時間向后臺請求數據，在數據采集器及其中控機的配合下，web服務器可調用數控系統API來獲取寄存器值、進給速率。主軸速率等信息，同時從數據庫獲取機床運行狀態(如離線，報警，空閑，運行等狀態信息)，所有這些信息由web服務器譬如以Key/Value的JSON格式數據返回給瀏覽器，通過SVG面板文件集成的接口函數設置對應的按鍵或旋鈕的狀態，由此達到在網頁端實時顯示機床面板按鍵和旋鈕狀態的效果，完成遠程監控數控機床狀態功能。
[0031]綜上，通過本發明，在數控機床聯網的條件下，用戶可以僅通過瀏覽器的方式即輕松實現數控機床遠程仿真的功能，遠程監控數控機床的實時狀態，將現場數控機床與虛擬的網絡世界聯系起來。并且這種基于SVG的技術實現數控機床面板操作可視化仿真方法較之傳統的基于windows的C/S模式有很大的優勢，例如體積小，可縮放，適用PC端、手機、Pad等多種設備，因此具有良好的用戶體驗，此外由于速度快、開發效率高，便于用戶組態不同的仿真界面等特點。
[0032]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于SVG技術實現數控機床面板操作可視化仿真的方法，其特征在于，該方法包括: (a)針對數控機床自身面板上包括按鍵、旋鈕在內的所有操作元件，分別為其一一制作對應的SVG面板圖元，由此生成原始SVG面板文件； (b)對步驟(a)所生成的原始SVG面板文件執行動畫效果的封裝和集成處理，由此獲得包含有多個接口函數的優化SVG面板文件，其中各個所述接口函數分別用于操控對應的優化SVG面板文件來執行不同的功能； (c)將步驟(b)所獲得的包含有多個接口函數的優化SVG面板文件存放于仿真數據庫中；與此同時，利用各種采集器及配套的工控機對數控機床的實時加工狀態進行采集，并將采集得到的實時加工數據同樣傳輸及存放于所述仿真數據庫中，在此過程中，通過網線將數控機床與該工控機信號相連，其中數控機床的服務器IP地址被設置為該工控機的IP地址，該工控機所采集匯總的實時加工數據的指向地址則被設置為所述仿真數據庫的服務器IP地址。 (d)根據遠程監控的需求，從所述仿真數據庫中提取對應的所述優化SVG面板文件和實時加工數據;接著，將該實時加工數據設定為該優化SVG面板文件的所述接口函數的參數，由此使得數控機床的實時加工狀態在各個所述優化SVG面板文件上得以獲得真實反映； (e)用戶采用PC端或移動端以瀏覽器的方式對數控機床的實時加工狀予以遠程查看和直接操控，從而實現整體的可視化仿真過程。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在上述步驟(a)中，優選采用組態的方式來制作用于表示各個按鍵或旋鈕的SVG面板圖元。
【文檔編號】G05B19/418GK105892424SQ201610203107
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】楊建中, 黃斌, 余曉龍, 晏嫚, 梅樹奎, 管琳, 張博
【申請人】華中科技大學