基于EasyXML的數(shù)控弧齒錐齒輪機床人機界面開發(fā)

序言數(shù)控系統(tǒng)人機界面（簡稱HMI）是機床操作用戶和數(shù)控機床的媒介，用于二者之間信息的傳遞[1-4]。數(shù)控機床配置的HMI一般采用標準界面，應用在弧齒錐齒輪加工專用機床中操作會很復雜，這是因為弧齒錐齒輪數(shù)控加工程序需要根據(jù)其不同切齒調整加工參數(shù)[5，6]，若采用標準界面，針對不同產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，操作過程復雜、效率低且容易出錯。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床，進行數(shù)控系統(tǒng)人機界面的開發(fā)，用戶只需輸入加工參數(shù)即可自動生成數(shù)控加工程序。應用開發(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]，弧齒錐齒輪加工機床生產廠家根據(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軟件進行人機界面開發(fā)。2.2EasyXML項目文件結構新開發(fā)的界面通過啟動開發(fā)者創(chuàng)建的配置文件來實現(xiàn)，配置文件使用XML或其他編輯器來創(chuàng)建，其存儲在數(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)會自動編譯并顯示新開發(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標簽“INCLUDE”實現(xiàn)調用；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)的對話框配置相關性的程序代碼關系如圖2所示。圖2文件與用戶二次開發(fā)對話框關系數(shù)控弧齒錐齒輪加工機床界面開發(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)后臺程序根據(jù)輸入的工藝參數(shù)，自動生成數(shù)控加工程序；文件管理模塊主要是對生成的數(shù)控加工程序文件進行新建、更改、刪除和上載等；加工模塊主要顯示當前齒輪的加工信息。圖3弧齒錐齒輪數(shù)控加工機床功能模塊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的XML文件如圖4所示。圖4功能模塊及對應的XML文件（1）主界面系統(tǒng)開機后主界面如圖5所示?！皒mldial.xml”作為用戶啟動初始界面，包含定義軟鍵“加工”“工藝參數(shù)”“文件管理”及對應軟鍵導航，系統(tǒng)啟動圖片及對應文本，并通過“include.xml”文件控制其他界面。圖5系統(tǒng)開機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)形成的文件進行管理，即文件創(chuàng)建功能，可實現(xiàn)文件的更改、新建、上載和刪除等，界面如圖6所示。按下對應功能軟鍵時，會調用對應的功能處理模塊。圖6文件創(chuàng)建界面1）文件管理功能：點擊主界面“文件管理”軟鍵，調用“rcp_manage.xml”文件，即可進入文件管理主界面，讀取文件列表中選定的工藝參數(shù)文件，并自動顯示工藝參數(shù)文件中詳細參數(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：當點擊“更改”軟鍵時，調用“recipe_modify.xml”文件，相關的窗口顯示、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。當點擊軟鍵“刪除”時，系統(tǒng)調用“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。點擊“新建”功能鍵，調用“recipe_new1.xml”文件。在“參數(shù)文件”處輸入新建文件名，默認文件名為“defaultpara.txt”（見圖6），系統(tǒng)默認輸入?yún)?shù)為關聯(lián)程序中參數(shù)，在此基礎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整參數(shù)進行查看，這些調整參數(shù)包括搖臺角、滾比、水平輪位和垂直輪位等，以及輔助加工參數(shù)如床鞍進給退出時間、分度時間和刀具轉速等，這些參數(shù)值已經(jīng)寫入到系統(tǒng)的R參數(shù)中[8]。當按下主界面“工藝參數(shù)”按鈕，即可通過“xmldial.xml”入口進入并調用工藝參數(shù)界面（見圖9）的主程序文件“canshu.xml”。圖9工藝參數(shù)界面程序中讀取調整參數(shù)對應的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>當選擇“上載”功能軟鍵后，數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)圖9界面所顯示的加工調整參數(shù)所對應的R參數(shù)，生成數(shù)控加工程序。（4）加工模塊當按下“加工”軟鍵，系統(tǒng)會切換到加工界面（見圖10），顯示相關的加工參數(shù)，如各個軸的當前坐標值、刀具轉速等。這些參數(shù)值存儲在系統(tǒng)中的關聯(lián)變量中，加工界面參數(shù)值的顯示是通過讀取這些關聯(lián)變量來實現(xiàn)的，其核心代碼如下（以顯示刀具轉速和X軸的當前坐標值為例）。圖10加工界面<!--

刀具轉速

--><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