本發明涉及數控仿真領域，尤其涉及一種數控綜合實訓系統。
背景技術：
數控綜合實訓平臺是以虛擬技術代替實訓教學環節中設備、材料、刀具等方面的損耗以降低教學成本，同時通過真實機床面板操作訓練使學生體會機床操作過程。由于數控專業學生人數通常不多，因此市面上的數控專業平臺不多，主要分為兩種：一種是專門從事數控仿真虛擬化平臺的企業開發的仿真軟件，這種軟件通常是安裝在電腦上，但是這種軟件通常沒有真實操作按鍵，企業的軟件通常也不符合教育的要求；另一種是機床生產廠家為了幫助自身設備的使用開發的仿真機床按鍵的小機器，這種小機器可以達到熟悉操作的聯系效果，但是由于生產廠家沒有三維仿真技術，所以這類小機器通常沒有仿真畫面，即使有，其界面也非常粗糙，只能仿真操作結果，不能仿真操作過程。因此需要一種既有真實的操作按鍵也有真實的仿真畫面，同時具備實訓考核內容的數控綜合實訓平臺。
技術實現要素：
為解決現有的技術問題，本發明提供了一種數控綜合實訓系統。
本發明的具體內容如下：一種數控綜合實訓系統，包括主機、數控機床操作面板和數控仿真軟件，數控仿真軟件設置在主機內部，數控機床操作面板設置在主機外與主機相連接，數控仿真軟件根據數控機床操作面板的指令進行仿真；還包括系統面板，系統面板與數控仿真軟件相連；所述主機還包括顯示器，顯示器實時顯示數控仿真軟件仿真過程。
系統面板控制數控仿真軟件的工作狀態，如選擇不同的仿真模式，設置數控仿真軟件的工作參數如時間、刀具、材料和切削參數等，通過系統面板可以選擇不同的工作環境，有助于學生充分學習各種環境下的數控機床操作。數控機床操作面板由使用者操作，不同的仿真環境對應不同的數控機床操作面板，數控機床操作面板與數控機床的操作一致或者近似，在選擇好仿真種類的環境后使用對應的數控機床，可使使用者親自操作不同的機床，給使用者身臨其境的效果，有助于達到更好的教學效果。數控機床操作面板與主機是機械連接，與數控仿真軟件是軟件連接，數控仿真軟件根據數控機床操作面板上不同按鍵的輸入仿真出對應的工作過程和結果。主機根據不同的環境可設計為不同的樣式如電腦或其他樣式。顯示器可用于顯示數控仿真軟件的工作過程和結果，便于直觀地進行學習。
進一步的，數控機床操作面板和系統面板采用數控機床操作面板標準布局，如FANUC標準布局。使面板更加貼近實際的教學和操作習慣需要，根據具體的教學環境可以結合實際機床操作的需要擴展，并充分考慮人機交互的優化。
進一步的，所述數控仿真軟件包括數控銑仿真、數控車仿真和加工中心仿真。可以通過系統面板切換不同的數控機床，實現不同數控機床的仿真。
進一步的，數控機床操作面板包括數控銑模式、數控車模式和加工中心模式。三種模式分別對應不同的車床的仿真，在選擇某一車床仿真時，使用對應的數控機床操作面板，更加貼合使用需求。
進一步的，數控仿真軟件為雙單片機，系統面板和數控機床操作面板分別通過串口與一單片機實時通訊。數控仿真軟件采用雙單片機通過串口與系統面板和數控機床操作面板相連，進行實時通訊，能夠使系統響應時間不大于20毫秒，大大提高了系統響應的速度和穩定性，
進一步的，還包括教師機，教師機同時與若干主機相連，教師機的優先級高于其他主機。教師機的內部通訊模塊與其他的主機相連，實時通訊，教師機可以監控其他主機的工作情況，可便于課堂教學時教師查看學生的學習情況；教師機的優先級高于其他主機，因此教師機可以總控教室里其他的主機，在進行教學時向其他主機發送教師演示步驟，或者考核時教師機控制其他主機向其發送試題，實現課堂靈活教學。
進一步的，數控仿真軟件設有標準動作模板。學生可以自主參照學習該動作模板，或者對照模板進行練習。
進一步的，數控仿真軟件設有考核系統，考核系統包括理論考核和實操考核，考核系統記錄操作全過程，并與標準動作模板自動進行對比得到考核結果。理論考核主要針對填空、選擇、判斷等理論試題進行考核；實操考核針對加工過程中刀具的選擇、毛坯的裝夾、工藝過程、操作日志、尺寸比對以及考核時間等進行記錄，再自動進行比對評測得到最終考核結果；避免人為因素造成的檢測誤差，實現考核評價自動化。考核系統可以后臺自動記錄學生操作全過程例如：刀具的選擇、毛坯的裝夾、工序及工步的制定、切削參數的設置以及機床誤操作導致的撞刀等數據形成學習日志；通過大規模的學業水平測試，收集多樣、有用的教學實施數據。
進一步的，數控機床操作面板包括顯示裝置、NC鍵盤、機床控制面板、狀態燈和手持單元。顯示裝置根據根據系統狀態和操作命令的不同，顯示正在編輯的程序、正在運行的程序、機床的加工狀態等信息；NC鍵盤即數控編程面板，功能類似于計算機鍵盤的按鍵陣列，NC鍵盤包括軟鍵功能鍵和零件程序的編輯、參數輸入等功能；機床操作面板幾種系統的所有按鈕，狀態燈用于顯示系統狀態，手持單元用于手搖方式增量進給坐標軸。
進一步的，還包括省級監控管理中心、市級監控管理中心和校級監控管理中心，省級管理中心監控市級管理中心，市級管理中心監控校級管理中心，校級管理中心監控主機。可根據主機記錄的學生操作和成績，利用大數據對全省數控專業的教學進行精準分析。
本發明的有益效果：可以實現數控車床操作步驟和結果厄仿真，以虛擬技術代替實訓教學環節中設備、材料、刀具等方面的損耗以降低教學成本，同時通過真實機床面板操作訓練使學生體會機床操作過程，有利于學生更好地學習。
附圖說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步闡明。
圖1為本發明的數控綜合實訓系統的示意圖。
具體實施方式
結合圖1，本發明的一種數控綜合實訓系統，包括主機1、數控機床操作面板2和數控仿真軟件3，數控仿真軟件3設置在主機1內部，數控機床操作面板2設置在主機1外與主機1相連接，數控仿真軟件3根據數控機床操作面板2的指令進行仿真；還包括系統面板4，系統面板4與數控仿真軟件3相連；主機1還包括顯示器11，顯示器11實時顯示數控仿真軟件3仿真過程。
系統面板4控制數控仿真軟件3的工作狀態，如選擇不同的仿真模式，設置數控仿真軟件3的工作參數如時間、刀具、材料和切削參數等，通過系統面板4可以選擇不同的工作環境，有助于學生充分學習各種環境下的數控機床操作。數控機床操作面板2由使用者操作，不同的仿真環境對應不同的數控機床操作面板2，數控機床操作面板2與數控機床的操作一致或者近似，在選擇好仿真種類的環境后使用對應的數控機床，可使使用者親自操作不同的機床，給使用者身臨其境的效果，有助于達到更好的教學效果。數控機床操作面板2與主機1是機械連接，與數控仿真軟件3是軟件連接，數控仿真軟件3根據數控機床操作面板2上不同按鍵的輸入仿真出對應的工作過程和結果。主機1根據不同的環境可設計為不同的樣式如電腦或其他樣式。顯示器11可用于顯示數控仿真軟件3的工作過程和結果，便于直觀地進行學習。本實施例中，數控仿真軟件仿真的三維造型使用Solidworks2014簡體中文版，主機、數控機床操作面板和系統面板等的電路板開發軟件為Altium Designer 2015，各組成部分的通訊程序開發軟件為Keil MDK-ARM 5.14 uVision5。系統的環境為Windows7，64位簡體中文旗艦版，主機的硬件配置可以使系統開啟后15秒內進入到系統桌面環境。進入實驗環境后，無卡頓、死機等現象，系統正常運行。
本實施例優選的，數控機床操作面板2和系統面板4采用數控機床操作面板標準布局，本實施例中采用FANUC標準布局。使面板更加貼近實際的教學和操作習慣需要，根據具體的教學環境可以結合實際機床操作的需要擴展，并充分考慮人機交互的優化。
本實施例優選的，數控仿真軟件3包括數控銑仿真31、數控車仿真32和加工中心仿真33。可以通過系統面板4切換不同的車床，實現不同車床的仿真。
本實施例優選的，數控機床操作面板2包括數控銑模式21、數控車模式22和加工中心模式23。三種模式分別對應不同的車床的仿真，在選擇某一車床仿真時，使用對應的數控機床操作面板2，更加貼合使用需求。
本實施例優選的，數控仿真軟件3為雙單片機，系統面板4和數控機床操作面板2分別通過串口與一單片機實時通訊。數控仿真軟件3采用雙單片機通過串口與系統面板4和數控機床操作面板2相連，進行實時通訊，能夠使系統響應時間不大于20毫秒，大大提高了系統響應的速度和穩定性，
本實施例優選的，還包括教師機，教師機同時與若干主機1相連，教師機的優先級高于其他主機1。教師機的內部通訊模塊與其他的主機1相連，實時通訊，教師機可以監控其他主機1的工作情況，可便于課堂教學時教師查看學生的學習情況；教師機的優先級高于其他主機1，因此教師機可以總控教室里其他的主機1，在進行教學時向其他主機1發送教師演示步驟，或者考核時教師機控制其他主機1向其發送試題，實現課堂靈活教學。
本實施例優選的，數控仿真軟件3設有標準動作模板。學生可以自主參照學習該動作模板，或者對照模板進行練習。
本實施例優選的，數控仿真軟件3設有考核系統34，考核系統包括理論考核35和實操考核36，考核系統34記錄操作全過程，并與標準動作模板自動進行對比得到考核結果。理論考核35主要針對填空、選擇、判斷等理論試題進行考核；實操考核36針對加工過程中刀具的選擇、毛坯的裝夾、工藝過程、操作日志、尺寸比對以及考核時間等進行記錄，再自動進行比對評測得到最終考核結果；避免人為因素造成的檢測誤差，實現考核評價自動化。考核系統34可以后臺自動記錄學生操作全過程例如：刀具的選擇、毛坯的裝夾、工序及工步的制定、切削參數的設置以及機床誤操作導致的撞刀等數據形成學習日志；通過大規模的學業水平測試，收集多樣、有用的教學實施數據。
本實施例優選的，數控機床操作面板2包括顯示裝置、NC鍵盤、機床控制面板、狀態燈和手持單元。顯示裝置根據根據系統狀態和操作命令的不同，顯示正在編輯的程序、正在運行的程序、機床的加工狀態等信息；NC鍵盤即數控編程面板，功能類似于計算機鍵盤的按鍵陣列，NC鍵盤包括軟鍵功能鍵和零件程序的編輯、參數輸入等功能；機床操作面板幾種系統的所有按鈕，狀態燈用于顯示系統狀態，手持單元用于手搖方式增量進給坐標軸。
本實施例優選的，還包括省級監控管理中心、市級監控管理中心和校級監控管理中心，省級管理中心監控市級管理中心，市級管理中心監控校級管理中心，校級管理中心監控主機。可根據主機記錄的學生操作和成績，利用大數據對全省數控專業的教學進行精準分析。
在以上的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是以上描述僅是本發明的較佳實施例而已，本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。