一种数控VR示教仿真系统的制作方法

一种数控vr示教仿真系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种数控vr示教仿真系统，属于数控技术领域。


背景技术：

2.数控技术往往需要技术人员进行操作，而操作前需要对技术人员进行培训。现有的培训一般通过数控仿真系统进行培训。
3.传统的数控仿真系统如图1所示，是一种纯软件的数控仿真系统，在计算机中，构建一套虚拟的数控面板和数控机床，通过显示器进行显示，技术人员通过鼠标点击数控面板，进而实现数控机床的操作，实现了模拟训练。
4.传统的数控仿真系统由于全部都是虚拟，导致与实际操作差别较大，为此提出一种采用数控面板实物进行操作的仿真系统，该仿真系统是在计算机中构建虚拟的数控机床，通过显示器进行显示，同时设计一个模拟的数控面板实物，通过数控面板实物与计算机通信，使得技术人员在操作数控面板实物时，操作计算机中虚拟数控机床，实现模拟训练。
5.然而这种仿真系统中的数控面板实物无法与真实的数控机床连接，无法控制真实的数控机床，导致在计算机中进行培训后，很难通过实际加工进行验证，导致实操体验降低。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种数控vr示教仿真系统，用以解决现有仿真系统实操体验低的问题。
7.为实现上述目的，本技术提出了一种数控vr示教仿真系统的技术方案，包括：
8.pc机和显示器，pc机包括第一通信接口，pc机与显示器连接，pc机中存储有数控机床模型，并在显示器中显示所述数控机床模型；
9.实际数控面板，用于输出控制实际数控机床的脉冲信号；
10.脉冲转接板，包括脉冲输入口、控制器、以及第二通信接口；控制器连接脉冲输入口和第二通信接口；脉冲输入口与实际的数控面板连接；第二通信接口与pc机的第一通信接口匹配连接。
11.本实用新型的数控vr示教仿真系统的技术方案的有益效果是：本实用新型的仿真系统采用实际数控面板，也即真实的数控面板进行仿真操作，由于真实的数控面板输出的控制信号为脉冲信号，因此，通过脉冲转接板对脉冲信号进行信号转换，转换为与pc机匹配的信号，进而控制pc机中虚拟的数控机床模型，实现模拟训练。在训练完成后或者训练的同时，真实的数控面板还可以连接实际的数控机床，以通过实际加工的过程对训练结果进行验证，提高训练的实操性。
12.进一步的，所述脉冲转接板还包括复位按键，所述复位按键连接所述控制器。
13.进一步的，所述脉冲转接板还包括调试接口，所述调试接口连接所述控制器。
14.进一步的，所述脉冲转接板还包括指示灯电路，所述指示灯电路连接所述控制器。
15.进一步的，所述控制器的型号为stm32。
16.进一步的，第二通信接口和第一通信接口为usb接口。
附图说明
17.图1是现有技术中纯软件的数控仿真系统的示意图；
18.图2是本实用新型数控vr示教仿真系统的原理图。
具体实施方式
19.数控vr示教仿真系统实施例：
20.数控vr示教仿真系统的主要构思在于，模拟的数控面板实物无法与实际的数控机床连接，实操体验较低的主要原因在于，实际数控机床所接收的控制信号为脉冲信号，与pc机中数控机床模型接收的信号不同，因此本实用新型通过实际数控面板和脉冲转接板，实现与pc机的连接，进而通过实际数控面板操作pc机中数控机床模型，操作完毕后或者训练的同时，实际数控面板还可以与实际数控机床连接，进而通过实际加工对技术人员的操作进行验证，提高了实操体验。
21.具体的，数控vr示教仿真系统如图2所示，包括实际数控面板、脉冲转接板、pc机、显示器、开关电源和空气开关。220v市电通过空气开关、开关电源为脉冲转接板和实际数控面板供电，并且220v市电通过空气开关为pc机供电，在极端故障情况下，可以对仿真系统形成保护。开关电源为交流220v转直流24v的开关电源。
22.pc机为台式pc机，为本仿真系统的核心处理器，具备独立显卡，高性能gpu和cpu，用于满足数控机床模型的构建。pc机通过vdi接口和数据线与显示器连接；pc机通过网口与外部通信连接，实现远程功能，对接教学云平台；pc机还通过io接口连接键盘和鼠标，以实现人机交互；pc机的机壳面板的右上角设置有启动按键，且带有指示灯，方便开关机。
23.pc机中存储有虚拟的数控机床模型，并在显示器中显示数控机床模型，数控机床模型使用unity构建，种类丰富，外形真实，多种呈现方式，加工过程可通过3d展示、vr展示、ar还原以及云端回顾等形式呈现。数控机床模型的构建过程为现有技术，这里不做过多介绍。
24.脉冲转接板通过屏蔽线与实际数控面板连接，并且通过自身的ubs接口与pc机的ubs接口通信连接，用于接收实际数控面板发出的脉冲信号，根据协议将脉冲信号转换成pc机可接收的对应的协议格式。
25.具体的，脉冲转接板包括控制器、脉冲输入口、调试接口、复位按键、系统晶振、usb接口、若干输出io口、指示灯、电源以及退耦电容，脉冲输入口、调试接口、复位按键、系统晶振、usb接口、若干输出io口、指示灯和电源与控制器连接，退耦电容与电源连接。
26.上述脉冲转接板中，控制器的型号采用stm32，控制器中存储有进行脉冲信号转换对应的协议转换程序，以实现脉冲信号的转换。当然关于控制器的型号本实用新型并不做限制，实现相应的功能即可。
27.脉冲输入接口用于连接实际数控面板，以接收实际数控面板输出的脉冲信号，usb接口用于与pc机的usb接口通信连接，stm32对脉冲信号进行计数存储，然后按照约定的协议格式发送数据帧给pc机。当然脉冲转接板的usb作为第二通信接口，pc机的usb接口作为
第二通信接口，使得第一通信接口和第二通信接口匹配连接，当然，本实用新型对第一通信接口和第二通信接口的具体形式并不做限制，能够匹配连接即可。
28.电源为24v转3.3v的电源，所采用的芯片型号为ic tps5430ddar，该电源与开关电源连接，用于为脉冲转接板的控制器提供电源。
29.退耦电容由若干个并联的电容组成，并联线路的一端连接电源的输出端，另一端接地；用于防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡，有效的消除电路中的寄生耦合的发生。
30.系统晶振，与stm32的内部电路结合，产生stm32所必须的时钟频率，频率越高，stm32的运行速度越快。
31.调试接口用于调试stm32的内部程序。
32.复位按键用于重新启动脉冲转接板，指示灯用于显示脉冲转接板的工作状态。若干输出io口作为备用接口，还可以用于连接其他电路。
33.上述实施例中，为了防止脉冲转接板死机，通过复位按键对脉冲转接板进行重启，作为其他实施方式，在保证脉冲转接板正常工作的情况下，复位按键也可以不设置。
34.上述实施例中，为了更加直观的显示脉冲转接板的工作状态，设置了指示灯，作为其他实施方式，在不需要显示工作状态的情况下，指示灯也可以不设置。
35.本实用新型的仿真系统，通过实际数控面板和脉冲转接板实现了数控机床模型的实际数控面板的操作训练，提高实操体验。如果在联动模式下，实际数控面板会发出脉冲信号，同时驱动pc机中的数控机床模型和实际数控机床，达到真正的虚实结合，虚实同步呈现。
36.数控培训实现ar认知教学，vr实操教学，mr设备安装与维护教学，全方位覆盖式课程体系，包括基本训练、机床结构实训、编程基础实训、基础实验、数控铣床实训、数控车床实训、数控钻床实训、数控磨床实训等多种模拟训练。