数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质与流程

1.本公开总体说来涉及数控机床技术领域，更具体地讲，涉及一种数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.随着机床行业对零件多样化和加工工艺的复合化及降低操作者劳动强度的需求不断增长，面向多道工序加工的且带自动化上下料的工具机床已经成为数控技术的重要技术特征。
3.车铣中心自动上下料装置是机加工自动化生产线上工序流转的重要组成部分，其在机床加工的同时机械臂运送零件，直接把被加工零件从上一道工序输送到下一道工序。该种机型要求操作简单、方便、维护便利，采用生产线附加信息化生产管理系统与智能化监控系统，实现了设备互联与集中控制，为创建数字化工厂打下了坚实的基础。这类集自动化、柔性化和智能化于一体的制造模式将是今后制造业发展的趋势，智能技术和智能制造系统的示范应用，提高了生产率，优化了生产要素配置，增强了企业的核心竞争力。利用自动化带来的优势，以组建智能化制造工厂为目标，改变了传统的制造生产模式。
4.控制面板是数控机床与操作者的交互平台，是数控机床的重要部件，操作者对整机的操控都是通过控制面板完成的，因此，面板信号的处理方式会直接影响操作者的工作效率。


技术实现要素：

5.本公开提供一种数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质，通过在执行控制程序的每个扫描周期中执行完一级程序后再执行二级程序，能够在不影响执行结果的情况下，保证一级程序响应的实时性，提高了控制面板的操作灵敏性，从而提高了面板操作者的工作效率。
6.在一个总的方面，提供一种数控机床控制面板的信号处理方法，控制面板的信号通过在多个扫描周期中周期性地执行控制程序来进行处理，所述控制程序包括一级程序和二级程序，其中，所述信号处理方法包括：针对所述多个扫描周期中的任意一个扫描周期，在该扫描周期中完整地执行所述一级程序；在所述一级程序执行完成之后，再执行所述二级程序，其中，在所述二级程序在该扫描周期中未执行完成的情况下，在下一个扫描周期中继续执行所述二级程序中未执行完成的部分。
7.可选地，所述二级程序包括预设数量个程序段，以通过有序地执行所述程序段来周期性地执行所述二级程序。
8.可选地，所述在所述一级程序执行完成之后，再执行所述二级程序，包括：在所述一级程序执行完成之后，确定该扫描周期的剩余时间，并在所述剩余时间中有序执行所述程序段，以通过在每个扫描周期的剩余时间中有序执行所述程序段来周期性地执行所述二级程序。
9.可选地，所述控制面板包括键盘输入区，其中，所述完整地执行所述一级程序，包括：遍历执行以下步骤：响应于心跳信号，获取所述键盘输入区的按键输入信号，其中，所述心跳信号的周期等于所述扫描周期；利用sub8指令对所述按键输入信号进行处理，并将处理后的按键输入信号存储至输入映像存储区；在输出映像存储区中获取按键状态信号，并将所述按键状态信号输出至所述键盘输入区；检测急停信号和就绪信号，以确定是否有急停需求；在确定没有急停需求的情况下，利用sub51指令获取数控机床机械臂伺服轴的坐标信号，并将所述坐标信号存储至坐标寄存器。
10.可选地，所述坐标信号包括x轴坐标信号、y轴坐标信号和z轴坐标信号，其中，所述将所述坐标信号存储至坐标寄存器，包括：将所述x轴坐标信号存储至x轴坐标寄存器，将所述y轴坐标信号存储至y轴坐标寄存器，并且将所述z轴坐标信号存储至z轴坐标寄存器。
11.可选地，所述控制面板还包括机床操作区，其中，所述周期性地执行所述二级程序，包括：在执行所述二级程序的任意一个周期中，遍历执行以下步骤：响应于开机脉冲，针对所述处理后的按键输入信号，执行sub36指令，以对所述键盘输入区的每行按键相应的信号进行扫描，并将扫描结果存储至所述输出映像存储区；执行sub33指令，以对所述键盘输入区的每列按键相应的信号进行扫描，并将扫描结果存储至所述输出映像存储区，其中，利用sub4指令来确定扫描按键列数的最大值，以及利用sub40指令来确定扫描按键列数的最小值；针对所述机床操作区的波段开关操作信号，执行sub27指令，以基于转换表对所述波段开关操作信号进行数据转换，从而得到进给速度倍率信号，并存储至所述输出映像存储区。
12.可选地，所述键盘输入区包括左机床键盘区、右机床键盘区和自动化键盘区，所述机床操作区包括左机床波段开关、右机床波段开关和自动化波段开关，其中，所述波段开关操作信号包括左机床操作信号、右机床操作信号和自动化操作信号，其中，所述对所述波段开关操作信号进行数据转换，从而得到进给速度倍率信号，包括：对所述左机床操作信号进行数据转换，得到第一手动进给速度倍率信号和第一自动进给速度倍率信号；对所述右机床操作信号进行数据转换，得到第二手动进给速度倍率信号和第二自动进给速度倍率信号；对所述自动化操作信号进行数据转换，得到第三手动进给速度倍率信号和第三自动进给速度倍率信号。
13.在另一总的方面，提供一种数控机床控制面板的信号处理系统，所述信号处理系统包括：控制面板；数控机床控制器，配置有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的数控机床控制面板的信号处理方法。
14.可选地，所述控制面板包括键盘输入区、机床操作区、第一电路板和第二电路板，其中，所述第一电路板与所述键盘输入区和所述机床操作区电连接，用于采集所述键盘输入区的按键输入信号和所述机床操作区的波段开关操作信号；所述第二电路板与所述第一电路板和所述数控机床控制器电连接，用于处理所述第一电路板采集的按键输入信号和波段开关操作信号，并与所述数控机床控制器相互通信，以通过操作所述控制面板来对数控机床进行操控。
15.在另一总的方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的数控机床控制面板的信号处理方法。
16.根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质，通
过在执行控制程序的每个扫描周期中执行完一级程序后再执行二级程序，能够在不影响执行结果的情况下，保证一级程序响应的实时性，从而只需将要求快速响应的程序作为一级程序，而将其他不要求快速响应的程序作为二级程序，便能够有效地提高控制面板的操作灵敏性，进而提高了面板操作者的工作效率，实现了数控机床的高效率运转。
17.将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
18.通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法的流程图；图2是示出根据本公开的实施例的执行一级程序的流程图；图3是示出根据本公开的实施例的执行二级程序的流程图；图4是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理系统的框图；图5是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理系统的结构示意图。
具体实施方式
19.提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本技术的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
20.在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本技术的公开之后将是清楚的。
21.除非另有定义，否则在此使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语（诸如，在通用词典中定义的术语）应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。
22.此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。
23.下面将参照图1至图5对根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质进行详细描述。
24.根据本公开的实施例的控制面板的信号可通过在多个扫描周期中周期性地执行控制程序来进行处理。这里，控制程序可以是pmc(programmable machine controller，可编程控制器)程序，进一步地，控制程序可包括一级程序和二级程序，两者处理的优先级别不同。更进一步地，扫描周期可以但不限于是8ms。另外，控制面板可以但不限于包括键盘输入区和机床操控区，键盘输入区可设置有功能性键盘，机床操控区可设置有用于调节进给
速度倍率的波段开关，从而控制面板的信号可包括键盘输入区的按键输入信号和机床操控区的波段开关操作信号。下面参照图1描述根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法的步骤。
25.图1是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法的流程图。
26.参照图1，在步骤s101中，可针对多个扫描周期中的任意一个扫描周期，在该扫描周期中完整地执行一级程序。下面参照图2描述根据本公开的实施例的在任意一个扫描周期中执行一级程序的步骤。
27.图2是示出根据本公开的实施例的执行一级程序的流程图。
28.参照图2，在任意一个扫描周期中，可通过遍历执行以下步骤s201至步骤s205，来执行一级程序：步骤s201：响应于心跳信号，获取键盘输入区的按键输入信号，其中，心跳信号的周期等于扫描周期。这里，心跳信号可用作为一个扫描周期的开始信号，从而一级程序能够响应于心跳信号，在一个扫描周期开始时优先执行。
29.步骤s202：利用sub8指令对按键输入信号进行处理，并将处理后的按键输入信号存储至输入映像存储区。这里，sub8指令即move指令，可对按键输入信号进行逻辑乘运算，以将按键输入信号进行转码处理。进一步地，输入映像存储区可以是预先设置的多个寄存器，但本公开对此不作限制。
30.步骤s203：在输出映像存储区中获取按键状态信号，并将按键状态信号输出至键盘输入区。这里，通过将按键状态信号输出至键盘输入区，可通过不同的标识（例如但不限于不同颜色的按键背光灯）来指示相应按键的状态，从而对不同操作状态的按键作出区分。进一步地，输出映像存储区可以是预先设置的多个寄存器，但本公开对此不做限制。
31.步骤s204：检测急停信号和就绪信号，以确定是否有急停需求。作为示例，急停信号可以是控制面板上的急停按钮信号，就绪信号可以是数控机床控制器或者上位机发出的信号，用于指示数控机床的就绪状态，这里，就绪状态可包括已就绪状态和未就绪状态。进一步地，可在检测到急停信号以及就绪信号指示未就绪状态时，确定有急停需求；在检测到急停信号以及就绪信号指示已就绪状态或者未检测到急停信号和/或就绪信号时，确定没有急停需求。
32.步骤s205：在确定没有急停需求的情况下，利用sub51指令获取数控机床机械臂伺服轴的坐标信号，并将坐标信号存储至坐标寄存器。这里，sub51指令即windr（高速响应窗口读）指令，利用该指令能够实时读取数控机床机械臂伺服轴的坐标信号。进一步地，坐标信号可包括x轴坐标信号、y轴坐标信号和z轴坐标信号，从而可将x轴坐标信号存储至x轴坐标寄存器，将y轴坐标信号存储至y轴坐标寄存器，并且将z轴坐标信号存储至z轴坐标寄存器。
33.在执行一级程序时，通过遍历执行如上所述的步骤s201至步骤s205，能够在不影响执行结果的情况下精简控制程序的结构，保证控制面板的输入输出信号的实时性，实时更新输入映像存储区和输出映像存储区，确保了操作者在操作控制面板时，按键响应灵敏，操作顺畅无卡顿，指示无滞后现象；从安全性角度来讲，能够及时响应外部操作，或异常情况下的紧急停机需求，在考虑到设备在整个生产环节中的工艺要求和匹配工序间衔接的连贯性要求的情况下，能够实时准确地读取机械臂各个轴的坐标信号，有利于零件在上/下道
工序间安全顺利流转。
34.返回参照图1，在步骤s102中，可在一级程序执行完成之后，再执行二级程序，其中，在二级程序在该扫描周期中未执行完成的情况下，在下一个扫描周期中继续执行二级程序中未执行完成的部分。这里，二级程序可包括预设数量个程序段，以通过有序地执行程序段来周期性地执行二级程序。进一步地，在一级程序执行完成之后，可确定该扫描周期的剩余时间，并在剩余时间中有序执行程序段，以通过在每个扫描周期的剩余时间中有序执行程序段来周期性地执行二级程序。更进一步地，预设数量可由本领域技术人员根据一级程序的长短来确定，以确保在任意一个扫描周期中能够完整地执行一级程序。下面参照图3描述根据本公开的实施例的在执行二级程序的任意一个周期中执行二级程序的步骤。
35.图3是示出根据本公开的实施例的执行二级程序的流程图。
36.参照图3，在执行二级程序的任意一个周期中，可通过遍历执行以下步骤s301至步骤s303，来执行二级程序：步骤s301：响应于开机脉冲，针对处理后的按键输入信号，执行sub36指令，以对键盘输入区的每行按键相应的信号进行扫描，并将扫描结果存储至输出映像存储区。这里，开机脉冲可用于触发控制面板进入开机默认状态。进一步地，sub36指令即addb指令，利用该指令可实现1字节二进制数的加法运算，从而可利用该指令实现多行按键的逐行扫描，作为示例，按键行数可以但不限于为10。
37.步骤s302：执行sub33指令，以对键盘输入区的每列按键相应的信号进行扫描，并将扫描结果存储至所述输出映像存储区，其中，利用sub4指令来确定扫描按键列数的最大值，以及利用sub40指令来确定扫描按键列数的最小值。这里，sub33指令即sft指令，该指令可使2字节的数据左移1位，移动后空缺的位置补0；sub4指令即dec指令，该指令可用于bcd（binary-coded decimal）数据类型的m或t指令译码运算，实现对扫描按键列数的上限范围控制，作为示例，扫描按键列数的最大值可以但不限于为12；sub40指令即numeb指令，该指令可实现2字节二进制常数定义，实现对扫描按键列数的下限范围控制，作为示例，扫描按键列数的最小值可以但不限于为1。
38.步骤s303：针对机床操作区的波段开关操作信号，执行sub27指令，以基于转换表对波段开关操作信号进行数据转换，从而得到进给速度倍率信号，并存储至输出映像存储区。这里，sub27指令即codb指令，该指令可将二进制格式的数据转换为2字节的二进制数据，相应地，转换表的数据格式也为2字节的二进制格式，作为示例，转换表的数据容量可以但不限于是16个。
39.根据本公开的实施例，键盘输入区可包括左机床键盘区、右机床键盘区和自动化键盘区，机床操作区可包括左机床波段开关、右机床波段开关和自动化波段开关，相应地，波段开关操作信号可包括左机床操作信号、右机床操作信号和自动化操作信号。这里，在对波段开关操作信号进行数据转换，从而得到进给速度倍率信号时，可对左机床操作信号进行数据转换，得到第一手动进给速度倍率信号和第一自动进给速度倍率信号；对右机床操作信号进行数据转换，得到第二手动进给速度倍率信号和第二自动进给速度倍率信号；对自动化操作信号进行数据转换，得到第三手动进给速度倍率信号和第三自动进给速度倍率信号。通过设置左机床键盘区、右机床键盘区和自动化键盘区，以及左机床波段开关、右机床波段开关和自动化波段开关，能够实现数控机床的多通道操控，提高了数控机床的工作
效率。
40.在执行二级程序时，通过遍历执行如上所述的步骤s301至步骤s303，能够确保响应性要求不高的逻辑程序设置于二级程序中，并且剔除了冗余的语句及低响应指令，从而降低了控制程序执行装置的负载率。
41.根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法，通过在执行控制程序的每个扫描周期中执行完一级程序后再执行二级程序，能够在不影响执行结果的情况下，保证一级程序响应的实时性，从而只需将要求快速响应的程序作为一级程序，而将其他不要求快速响应的程序作为二级程序，便能够有效地提高控制面板的操作灵敏性，进而提高了面板操作者的工作效率，实现了数控机床的高效率运转。
42.图4是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理系统的框图。
43.参照图4，根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理系统400可包括控制面板410和数控机床控制器420。数控机床控制器420配置有计算机程序，具体而言，数控机床控制器420可包括处理器和存储器，由处理器执行的计算机程序存储于存储器中，存储器可包括高速随机存取存储器和/或非易失性计算机可读存储介质，处理器可包括（但不限于）中央处理器（cpu）、数字信号处理器（dsp）、微型计算机、现场可编程门阵列（fpga）、片上系统（soc）、微处理器、专用集成电路（asic）等。当计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的数控机床控制面板的信号处理方法。
44.根据本公开的实施例，由于控制面板输入输出信号数量较多，采用控制面板与数控机床控制器直连的方式会占用系统较多io信号资源，通讯线缆的数量也需要成倍增加，同时故障率也会提高，为后期排除故障带来了不便。因此，可采用前、后级电路板对控制面板的信号进行整合，前级电路板负责采集控制面板的按键和波段开关信号输出至后级电路板，同时依据后级电路板发送的输出信号驱动按键指示灯点亮；后级电路板负责处理前级电路板采集的输入信号，同时与数控机床控制器等io设备互相通信，根据控制程序的执行结果，实时将状态信号输出至前级电路板，以指示操作状态信号。
45.图5是示出根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理系统的结构示意图。
46.参照图5，控制面板410可包括键盘输入区510、机床操作区520、第一电路板530和第二电路板540。
47.如图5所示，第一电路板530与键盘输入区510和机床操作区520电连接，可用于采集键盘输入区510的按键输入信号和机床操作区520的波段开关操作信号；第二电路板540与第一电路板530和数控机床控制器420电连接，可用于处理第一电路板530采集的按键输入信号和波段开关操作信号，并与数控机床控制器420相互通信，以使操作者能够通过操作控制面板来对数控机床进行操控。
48.作为示例，第一电路板530可以是pcb（printed circuit boards，印制电路板），第二电路板540可以是mcu（micro controller unit，单片机），mcu可通过独立提供的24v电源来供电。
49.通过采用上述第一电路板和第二电路板的前、后级电路板的结构，能够节约系统的io信号资源占用，减少了需要设置的通讯线缆数量，降低了系统的故障率，并且为后期排除故障带来了便利。
50.根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法可被编写为计算机程序并被存储在计算机可读存储介质上。当所述计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的数控机床控制面板的信号处理方法。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器（rom）、随机存取可编程只读存储器（prom）、电可擦除可编程只读存储器（eeprom）、随机存取存储器（ram）、动态随机存取存储器（dram）、静态随机存取存储器（sram）、闪存、非易失性存储器、cd-rom、cd-r、cd r、cd-rw、cd rw、dvd-rom、dvd-r、dvd r、dvd-rw、dvd rw、dvd-ram、bd-rom、bd-r、bd-r lth、bd-re、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器（hdd）、固态硬盘（ssd）、卡式存储器（诸如，多媒体卡、安全数字（sd）卡或极速数字（xd）卡）、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，所述任何其他装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行所述计算机程序。在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。
51.根据本公开的实施例的数控机床控制面板的信号处理方法、系统及存储介质，通过在执行控制程序的每个扫描周期中执行完一级程序后再执行二级程序，能够在不影响执行结果的情况下，保证一级程序响应的实时性，从而只需将要求快速响应的程序作为一级程序，而将其他不要求快速响应的程序作为二级程序，便能够有效地提高控制面板的操作灵敏性，进而提高了面板操作者的工作效率，实现了数控机床的高效率运转。
52.虽然已表示和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。