基于EasyXML的數(shù)控弧齒錐齒輪機(jī)床人機(jī)界面開發(fā)

序言數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)界面（簡稱HMI）是機(jī)床操作用戶和數(shù)控機(jī)床的媒介，用于二者之間信息的傳遞[1-4]。數(shù)控機(jī)床配置的HMI一般采用標(biāo)準(zhǔn)界面，應(yīng)用在弧齒錐齒輪加工專用機(jī)床中操作會(huì)很復(fù)雜，這是因?yàn)榛↓X錐齒輪數(shù)控加工程序需要根據(jù)其不同切齒調(diào)整加工參數(shù)[5，6]，若采用標(biāo)準(zhǔn)界面，針對不同產(chǎn)品種類的弧齒錐齒輪，需根據(jù)新的加工工藝修改加工程序中的R變量，操作過程復(fù)雜、效率低且容易出錯(cuò)。本文基于EasyXML采用配置西門子數(shù)控系統(tǒng)828D的弧齒錐齒輪加工專用機(jī)床，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)界面的開發(fā)，用戶只需輸入加工參數(shù)即可自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。應(yīng)用開發(fā)環(huán)境介紹2.1EasyXML在數(shù)控系統(tǒng)界面開發(fā)中的特點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)是開放式數(shù)控系統(tǒng)[7]，弧齒錐齒輪加工機(jī)床生產(chǎn)廠家根據(jù)加工需求開發(fā)出專用數(shù)控加工界面，根據(jù)控制軸數(shù)的要求，可選用西門子828D和840Dsl數(shù)控系統(tǒng)，采用EasyXML軟件進(jìn)行人機(jī)界面開發(fā)。2.2EasyXML項(xiàng)目文件結(jié)構(gòu)新開發(fā)的界面通過啟動(dòng)開發(fā)者創(chuàng)建的配置文件來實(shí)現(xiàn)，配置文件使用XML或其他編輯器來創(chuàng)建，其存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)制造商文件目錄“/系統(tǒng)CF卡/oem/sinumerik/hmi”中（見圖1），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)編譯并顯示新開發(fā)界面。圖1西門子數(shù)控系統(tǒng)制造商文件目錄創(chuàng)建的腳本文件“xmldial.xml”通過XML標(biāo)簽“INCLUDE”控制用戶開發(fā)的對話框窗口以及SINUMERIKOperate上操作區(qū)“CUSTOM”中的對話框屏幕；其他用戶創(chuàng)建的XML文件，用于顯示用戶自定義的其他對話框窗口，通過在控制文件“xmldial.xml”中插入XML標(biāo)簽“INCLUDE”實(shí)現(xiàn)調(diào)用；位圖文件（系統(tǒng)支持BMP格式和PNG格式）用于顯示用戶界面中所需顯示的圖片。其中創(chuàng)建的“xmldial.xml”文件和其他XML格式文件存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)制造商目錄“/系統(tǒng)CF卡/oem/sinumerik/hmi/appl”中，位圖文件存儲(chǔ)在“/系統(tǒng)CF卡/oem/sinumerik/hmi/ico”中。文件與用戶二次開發(fā)的對話框配置相關(guān)性的程序代碼關(guān)系如圖2所示。圖2文件與用戶二次開發(fā)對話框關(guān)系數(shù)控弧齒錐齒輪加工機(jī)床界面開發(fā)3.1

功能模塊根據(jù)數(shù)控弧齒錐齒輪加工工藝要求，數(shù)控系統(tǒng)界面主要包括工藝參數(shù)、文件管理和加工3個(gè)主要模塊（見圖3）。工藝參數(shù)模塊主要是輸入基本切齒加工工藝參數(shù)，系統(tǒng)后臺(tái)程序根據(jù)輸入的工藝參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控加工程序；文件管理模塊主要是對生成的數(shù)控加工程序文件進(jìn)行新建、更改、刪除和上載等；加工模塊主要顯示當(dāng)前齒輪的加工信息。圖3弧齒錐齒輪數(shù)控加工機(jī)床功能模塊3.2

界面開發(fā)樹基于弧齒錐齒輪功能模塊開發(fā)的專用加工界面及對應(yīng)的XML文件如圖4所示。圖4功能模塊及對應(yīng)的XML文件（1）主界面系統(tǒng)開機(jī)后主界面如圖5所示?！皒mldial.xml”作為用戶啟動(dòng)初始界面，包含定義軟鍵“加工”“工藝參數(shù)”“文件管理”及對應(yīng)軟鍵導(dǎo)航，系統(tǒng)啟動(dòng)圖片及對應(yīng)文本，并通過“include.xml”文件控制其他界面。圖5系統(tǒng)開機(jī)主界面其核心代碼如下。<DialogGui>……<menuname="main"><open_formname="main_form"/><softkeyPOSITION="2"picture="f:/appl/ico/canshu.png"><caption>工藝%n參數(shù)</caption><navigation>menu_rparameterform</navigation></softkey>……<formname="main_form"><paint><imgxpos="0"ypos="23"width="620"height="400"AspectRatioMode="Ignore"name="f:/appl/ico/jcmt_manufacture.jpg"/></paint></form><?includesrc="f:\appl\jiagong.xml"?>……</DialogGui>（2）文件管理界面文件管理主要是對工藝參數(shù)形成的文件進(jìn)行管理，即文件創(chuàng)建功能，可實(shí)現(xiàn)文件的更改、新建、上載和刪除等，界面如圖6所示。按下對應(yīng)功能軟鍵時(shí)，會(huì)調(diào)用對應(yīng)的功能處理模塊。圖6文件創(chuàng)建界面1）文件管理功能：點(diǎn)擊主界面“文件管理”軟鍵，調(diào)用“rcp_manage.xml”文件，即可進(jìn)入文件管理主界面，讀取文件列表中選定的工藝參數(shù)文件，并自動(dòng)顯示工藝參數(shù)文件中詳細(xì)參數(shù)。文件管理窗口顯示代碼如下。<formname="recipemain_form"color="#c0c0c0"><init><caption>文件管理</caption>……<controlname="sp_0_name"xpos="265"ypos="70"width="80"height="18"fieldtype="readonly"refvar="sp_namevar0"hotlink="true"color_bk="#767171"/><functionname="init_func"/><requestname="index"function="readpara_subfunc"/></init>……</form>窗口中顯示出的工藝文件中調(diào)整參數(shù)的讀取是通過以下函數(shù)體完成。<function_bodyname="readpara_subfunc"><functionname="doc.readfromfile"return="paralist_readall">currentconfifigfifile_path</function><functionname="string.split"return="paralist_splitname">paralist_readall,_T";",value_num</function>……<type_castname="paralist_splitname[1]"type="flfloat"/><op>sp_namevar0=paralist_splitname[1]</op>……</function_body>2）文件更改功能：當(dāng)點(diǎn)擊“更改”軟鍵時(shí)，調(diào)用“recipe_modify.xml”文件，相關(guān)的窗口顯示、參數(shù)讀取代碼與文件管理功能代碼類似，其主要差別是將參數(shù)編輯框字段類型設(shè)置為可編輯狀態(tài)（fieldtype=“edit”）。文件更改系統(tǒng)主界面如圖7所示。文件更改功能增加“保存”軟鍵，用于保存輸入?yún)?shù)。其保存功能代碼如下。<functionname="doc.writetofile">currentconfigfile_path,writecontextall</function>圖7文件更改系統(tǒng)主界面3）文件刪除功能：該程序段在“rcp_manage.xml”中，用于刪除不要的文件，其界面如圖8所示。當(dāng)點(diǎn)擊軟鍵“刪除”時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用“delete_func”函數(shù)體，該函數(shù)體中刪除功能代碼如下。<functionname="doc.remove">currentconfigfile_path</function>圖8刪除文件界面4）文件新建功能：該程序段在“rcp_manage.xml”中。點(diǎn)擊“新建”功能鍵，調(diào)用“recipe_new1.xml”文件。在“參數(shù)文件”處輸入新建文件名，默認(rèn)文件名為“defaultpara.txt”（見圖6），系統(tǒng)默認(rèn)輸入?yún)?shù)為關(guān)聯(lián)程序中參數(shù)，在此基礎(chǔ)上輸入用戶所需參數(shù)后，保存文件即可。（3）工藝參數(shù)界面該界面主要用于對選定的文件中即將加工的弧齒錐齒輪調(diào)整參數(shù)進(jìn)行查看，這些調(diào)整參數(shù)包括搖臺(tái)角、滾比、水平輪位和垂直輪位等，以及輔助加工參數(shù)如床鞍進(jìn)給退出時(shí)間、分度時(shí)間和刀具轉(zhuǎn)速等，這些參數(shù)值已經(jīng)寫入到系統(tǒng)的R參數(shù)中[8]。當(dāng)按下主界面“工藝參數(shù)”按鈕，即可通過“xmldial.xml”入口進(jìn)入并調(diào)用工藝參數(shù)界面（見圖9）的主程序文件“canshu.xml”。圖9工藝參數(shù)界面程序中讀取調(diào)整參數(shù)對應(yīng)的R參數(shù)的核心代碼如下（以讀取滾比為例）。<formname="R_PARAMETER_LIST"><init><caption>當(dāng)前工藝參數(shù)</caption><data_accesstype="true"/><controlname="c05"xpos="163"ypos="230"refvar="nck/Channel/Parameter/R[153]"hotlink="true"fifieldtype="Readonly"format="%.0f"</init><paint><textxpos="23"ypos="230">滾比</text></paint></form>當(dāng)選擇“上載”功能軟鍵后，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)圖9界面所顯示的加工調(diào)整參數(shù)所對應(yīng)的R參數(shù)，生成數(shù)控加工程序。（4）加工模塊當(dāng)按下“加工”軟鍵，系統(tǒng)會(huì)切換到加工界面（見圖10），顯示相關(guān)的加工參數(shù)，如各個(gè)軸的當(dāng)前坐標(biāo)值、刀具轉(zhuǎn)速等。這些參數(shù)值存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)變量中，加工界面參數(shù)值的顯示是通過讀取這些關(guān)聯(lián)變量來實(shí)現(xiàn)的，其核心代碼如下（以顯示刀具轉(zhuǎn)速和X軸的當(dāng)前坐標(biāo)值為例）。圖10加工界面<!--

刀具轉(zhuǎn)速

--><controlname="RR03"xpos="290"ypos="155"refvar="nck/Channel/Parameter/R[112]"hotlink="true"width="80"fieldtype="readonly"format="%6.3f"/><!--

軸位置

--><controlname="edit01"xpos="60"ypos="60"refvar="nck/Channel/GeometricAxis/actProgPos[1]"hotlink="true"w