一种基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的方法

摘要

本发明属于数控机床远程监控相关技术领域，并公开了一种基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的方法，包括：为机床面板元件制作对应的SVG面板图元；对SVG面板文件执行动画效果的封装和集成处理，并使其包含有多个接口函数；将包含有接口函数的SVG面板文件存放于仿真数据库中，同时向该数据库中传输及存放机床实时加工数据；从仿真数据库中提取SVG面板文件和实时加工数据，并且将实时加工数据设定为SVG面板文件接口函数的参数，由此使得实时加工状态在SVG面板文件上得以获得真实反映。通过本发明，能够以便于操控、高精度和高响应的方式实现对数控机床整体面板的可视化仿真效果，同时具备平台兼容性好、数据传输效率高和可维护性强等优点。

说明书

技术领域

本发明属于数控机床远程监控相关技术领域，更具体地，涉及一种基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的方法。

背景技术

随着CPS(信息物理系统)技术的发展和普及，出现了越来越多的使用计算机和网络实现功能扩展的物理设备，由此可通过人机交互接口实现和物理进程的交互，并使用网络化空间以远程、可靠、实时、安全的方式来协作监控物理实体，推动了工业产品和技术的升级换代，提高了工业领域的竞争力。

对于数控机床而言，其作为一种集机电液于一体的现代机电加工设备，由于数控技术本身的复杂性，加上数控机床机械加工工艺的多样性和加工零件的复杂性，使得数控系统的控制参数非常复杂，相应对其远程监控功能的实现提出了更高的要求。现有技术中已经提出了一些解决方案，如CN201310501805.X中提出了一种基于B/S架构的数控加工生产线跨平台远程监控系统，CN201210227823.9提出了一种基于Schema的XML安全视图查询方法。

然而，进一步的研究表明，这些现有技术的关注重点多集中在对加工参数的实时监测和监测单元的布置设计等方面，而缺乏对其数控机床本身操作面板的可视化仿真功能的深入研究，而且传统的仿真技术通常基于windows系统，平台兼容性差，通常用于局域网中，网络传输效率差，并存在难以维护、可视化仿真的准确度和效果不足等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的方法，其中通过结合数控机床操作面板自身的结构及使用特点，选择基于SVG的技术来制作可准确反映各面板元件的图元文件，并在此基础上构建与数控机床实时工况之间的有机结合，相应能够以便于操控、高精度和高响应的方式实现对数控机床整体面板的可视化仿真效果，同时提高了数据在网络的传输效率和表达能力，并具备平台兼容性好、可维护性强等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的方法，其特征在于，该方法包括：

(a)针对数控机床自身面板上包括按键、旋钮在内的所有操作元件，分别为其一一制作对应的SVG面板图元，由此生成原始SVG面板文件；

(b)对步骤(a)所生成的原始SVG面板文件执行动画效果的封装和集成处理，由此获得包含有多个接口函数的优化SVG面板文件，其中各个所述接口函数分别用于操控对应的优化SVG面板文件来执行不同的功能；

(c)将步骤(b)所获得的包含有多个接口函数的优化SVG面板文件存放于仿真数据库中；与此同时，利用各种采集器及配套的工控机对数控机床的实时加工状态进行采集，并将采集得到的实时加工数据同样传输及存放于所述仿真数据库中，在此过程中，通过网线将数控机床与该工控机信号相连，其中数控机床的服务器IP地址被设置为该工控机的IP地址，该工控机所采集汇总的实时加工数据的指向地址则被设置为所述仿真数据库的服务器IP地址；

(d)根据远程监控的需求，从所述仿真数据库中提取对应的所述优化SVG面板文件和实时加工数据；接着，将该实时加工数据设定为该优化SVG面板文件的所述接口函数的参数，由此使得数控机床的实时加工状态在各个所述优化SVG面板文件上得以获得真实反映；

(e)用户采用PC端或移动端以浏览器的方式对数控机床的实时加工 状予以远程查看和直接操控，从而实现整体的可视化仿真过程。

作为进一步优选地，在上述步骤(a)中，优选采用组态的方式来制作用于表示各个按键或旋钮的SVG面板图元。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本发明中通过将SVG图形可视化技术与数控机床实时状态的监控相结合，不仅可有效实现远程终端监控数控机床状态的功能，提高车间机床管理效率，而且能够充分借助于SVG图形数据具有统一的标准和开放性的特点，显著提高了数据在网络的传输效率和表达能力，并表现出更精美的交互图形效果；

2、本发明中的优化SVG文件为矢量图形格式，能够任意地直接缩放操作而不丧失清晰度，而且无论应用到任何终端设备上都具备良好的自适应性；此外，该SVG文件中已集成了包含按键高亮显示、旋钮转向等效果的接口函数，这样在实际使用中只需要调用对应的接口函数即可轻松设置图元的动态效果，具备很好的封装性和可维护性；

3、本发明中还进一步对数控机床实时加工数据与优化SVG文件之间的结合方式，以及数控机床内嵌服务器、用户使用端与仿真数据库服务器之间的信号连接设置等重要方面做出了研究和优化设计，相应能够达到在浏览器端高精度、动态地显示机床面板元件的实时效果，从而完成远程监控数控机床的功能。

附图说明

图1是按照本发明所构建的基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的工艺流程图；

图2示范性显示了采用组态方式制作SVG面板图元的原理框图；

图3显示了按照本发明的工艺方法的典型应用示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明所构建的基于SVG技术实现数控机床面板操作可视化仿真的工艺流程图。下面将以华中数控股份有限公司的8型数控机床为例，进一步具体解释其面板操作可视化仿真过程。

首先，该数控机床的面板被划分为不同区域和多个操作元件，但这些元件都可被归入按键或旋钮两种基本类型，相应地，本发明中专门提出了采用SVG技术来对这些按键或旋钮来制作各自对应的SVG面板图元，其中图元的各个组成部分包括矩形、文本、指针、线条等均可参照操作元件的设计模板来予以适当组合，并在制作过程中即形成一个整体以便后期开发人员和用户进行调用，由此生成原始SVG面板文件。

作为本发明中的关键改进之一，由于机床面板的各个操作元件均被制作成SVG图元，这样一方面可以充分利用XML语言的跨平台性和可扩展性，在图形重用性取得显著改善，另一方面可准确反映各个操作元件的状态及调节，同时用户或开发人员能够任意缩放图像而不会破坏其清晰度；此外，SVG文件的存储量要比GIF或JPEG格式小得多，这样在用户采用浏览器向服务器请求时可以获得高响应，使网页具备良好的用户体验。最后，由于SVG完全支持DOM(文档对象模型)，因而SVG文件可以通过一致的接口规范，并且SVG及其物件元素均完全可以通过脚本语言来接收外部事件的驱动，例如鼠标点击、拖动等。

此外，按照本发明的一个改进所在，优选采用组态的方式来构建用于表示各个按键或旋钮的SVG面板图元。如图2中所示，该处理方式具体可描述如下：

创建基本图元，譬如矩形，文本，圆形，箭头等，通过这些基本图元制作针对华中数控8型数控机床操作面板按键和旋钮的图元模型，将绘制好的面板单元(按键，旋钮，箭头等)集成在图元库中，开发人员和用户在绘制操作面板SVG图时可以从上述已经创建好的图元库里选择所需图元，拖放至绘图区并制作自身所需的操作面板图，并对图元进行属性上的编辑，这样节省了开发人员绘制面板按键，旋钮等图元的时间，提高了开发效率。

接着，对已经生成的原始SVG面板文件执行动画效果的封装和集成处理，由此获得包含有多个接口函数的优化SVG面板文件，其中各个所述接口函数分别用于操控对应的优化SVG面板文件来执行不同的功能。

接着，将所获得的包含有多个接口函数的优化SVG面板文件存放于仿真数据库中，例如存放于数据库中反映机床型号数据表的操作面板字段中；与此同时，利用各种采集器及配套的工控机对数控机床的实时加工状态进行采集，并将采集得到的实时加工数据同样传输及存放于所述仿真数据库中，在此过程中，通过网线将数控机床与该工控机信号相连，其中数控机床的服务器IP地址被设置为该工控机的IP地址，而工控机所采集汇总的实时加工数据的指向地址被设置为仿真数据库服务器的IP地址，这样既实现了实时加工数据在数控机床与仿真数据库之间的通信，而且使得后续能够为优化SVG面板文件的接口函数提供更为准确、实时的参数值。

接着，根据用户远程监控的各类需求，从所述仿真数据库中提取对应的优化SVG面板文件和实时加工数据；并将该实时加工数据设定为该优化SVG面板文件的接口函数的参数，由此使得数控机床的实时加工状态在各个优化SVG面板文件上得以获得真实反映。

最后，用户可采用PC端或移动端(如手机、Ipad)等方式，以浏览器的方式对数控机床的实时加工状予以远程查看和直接操控，从而实现整体的可视化仿真过程。

在实际应用时，具体如图3所示，用户可直接采用PC端或移动端，优 选为具备便携性和轻便型的手机或Ipad等，向web服务器提交查询机床操作面板状态图的请求，web服务器对同时包含有SVG面板文件和实时加工数据的仿真数据库进行查询与提取，然后反馈给浏览器，相应通过浏览器对SVG的支持，将其解析为可视化的图形。为了实时显示面板按键的状态，浏览器每隔固定时间向后台请求数据，在数据采集器及其中控机的配合下，web服务器可调用数控系统API来获取寄存器值、进给速率。主轴速率等信息，同时从数据库获取机床运行状态(如离线，报警，空闲，运行等状态信息)，所有这些信息由web服务器譬如以Key/Value的JSON格式数据返回给浏览器，通过SVG面板文件集成的接口函数设置对应的按键或旋钮的状态，由此达到在网页端实时显示机床面板按键和旋钮状态的效果，完成远程监控数控机床状态功能。

综上，通过本发明，在数控机床联网的条件下，用户可以仅通过浏览器的方式即轻松实现数控机床远程仿真的功能，远程监控数控机床的实时状态，将现场数控机床与虚拟的网络世界联系起来。并且这种基于SVG的技术实现数控机床面板操作可视化仿真方法较之传统的基于windows的C/S模式有很大的优势，例如体积小，可缩放，适用PC端、手机、Pad等多种设备，因此具有良好的用户体验，此外由于速度快、开发效率高，便于用户组态不同的仿真界面等特点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。