手持终端控制数控机床软件设计

一、研究背景

数控机床以及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备。但是数控机床在性能大大提高的时候，其操作模式基本上没有什么变化，数控机床的调试和操作仍然束缚着劳动者，主要体现在以下方面：

（1）在数控机床，尤其是大型机床的工作台与操作面板离得较远的情况下，进行机床调试时，往往比较麻烦，因为既要观察运动部件的运动情况（例如，在加工前进行对刀时，要观察刀架的运动情况），又要操作控制面板，要使观察与操作协调一致有时却难以做到，尤其是进行精密调试时，更是如此。

（2）由于数控系统功能结构的局限性，当前数控机床的操作方式仍然束缚着操作者，在实际操作过程中，如果要改变加工过程中机床的工作状态就必须要按动操作面板上的按钮，从而限制了操作者不能离开数控机床，导致人必须围着机床转的局面。

（3）数控加工程序输入不方便，而人工编写的NC加工程序则需要操作者站在机床旁边一条一条地输入数控机床，不仅速度慢，操作也不方便，这样很容易造成操作者疲劳，且容易出错。

开发数控机床专用的手持终端将会给数控机床的操作者带来极大的方便，可以改变人们操作机床的模式，把人们从固定地点和固定姿态的机床操作模式中解放出来，由机器为中心转变为以人为中心。另外，数控手持终端还可以上升为数控PDA（个人数字助理），从而将数控机床提升到一个更高的水平。该数控手持终端采用常用的Android系统，只要熟悉Android操作系统的人员不须任何培训即会使用；通过Wi-Fi方式可以方便地与PC机、数控机床组建局域网，实现数据交换和资源共享；帮助人们获得与加工、编程有关的信息，通过各种通信方式将加工程序发送给加工机床，并操作机床进行零件加工，不仅满足了车间数控系统对手持终端类设备的需要，促进了制造业自动化的发展。同时，由于本系统硬件上具有开放的接口，使得这一系统具有很强的通用性，易于移植，可以广泛用于需要高性能手持终端系统的场合，提供了一种应用广泛的高端手持终端的综合解决方案。

二、设计方案

手持终端的设计包括软件界面设计和如何通过Wi-Fi连接硬件开发板，进而控制数控机床。

首先应该建立开发环境。安装Eclipse软件，Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。为了在这个开发环境开发Android程序，我们安装ADT（Android Development Tools）插件，并配置好JDK环境，安装安卓软件开发包（SDK），在这个包中，包含生成一个安卓虚拟器所需要的所有配置，为了在电脑上进行调试，需要创建AVD，安卓虚拟器可以方便调试，在调试过程中使用虚拟器和实际机器相结合的方法进行调试。然后开始编写Android程序，Android平台采用了软件栈的思想，即软件叠层，主要划分为四层。上层是Java语言编写应用程序；第二层是应用程序框架，是编写核心程序使用的API框架；第三层由C++写的包含虚拟机和函数类库组成的中间件，包含程序库和Android运行时环境；底层以由C写的并且以Linux内核作为基础，包含各种驱动，只是具有最基本的功能的操作系统。

程序分为两层，传输层和应用层，每个层完成不同的配置，在传输层主要完成底层链路的基本连通，而应用层负责与用户进行信息交互，包括接受用户的命令以及信息的读取等功能。

通过Wi-Fi方式连接可以通过路由器转发消息，即手持终端和硬件开发板共同连接到路由器，我们也可以选择直连的方式，通过搭建Ad-Hoc模式直接将手持终端与硬件开发板之间建立物理链路，如图所示：

图1-2连接方式选择

在传输层，我们使用Ad-Hoc模式，提供底层的物理连通，而Android的本身是在Linux系统内核的基础上裁剪而成，然后有一个Java虚拟机执行程序，所以在底层配置Wi-Fi即可保证Android和硬件开发板的物理链路畅通。

在应用层，使用xml设计语言，设计好相应控件，包括按钮和文本显示，然后在具体的Activity中设计按钮响应，如发送命令以及显示工作状态等功能。

在Ecilipse软件上调试完毕，修改bug后，完成了手持终端的软件设计。

三、结语

使用手持终端来控制数控机床后，可以避免以前繁琐的操作，真正将工作人员与机床的距离拉开，工作人员的安全得到保障，而且避免了多次重复输入的繁琐，对于没有经验的操作人员来说，封装了代码，从而避免了误操作的可能性，手持终端真正解放了工作人员的双手，将工作重心转换为验证方案的设计和可靠性，提高工作效率。

参考文献：

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