數控機床解決方案

一、數控機床行業常遇到的如下問題： 
  1．數控機床由於其結構複雜（包含電路、機械、工具備件等內容）、體積龐大，無法觀察到產品的細節和內部構造；

 2．數控機床價格昂貴，身價從幾十萬到上千萬元不等，新人實際操作容易出現失誤，導致機器磨損，產生大量的維護維修費用，給企業造成經濟損失；

  3．售後服務困難，需要長期安排專業的技術人員上門跟蹤服務，而專業技術人才短缺的客觀存在，需要投入大量人力成本；

  4．數控機床生產企業的產品展示局限於產品局部外觀，且不夠生動形象，客戶無法對產品做深層次的了解；

  5．數控機床產品銷售過程中，外地客戶經常需要上門實地考察才能了解機床的運轉等情況，程序複雜，耗時又費力，常會導致與有意向購買的客戶失之交臂；

  6．數控機床培訓大多局限於理論學習，實際操作機會少，培訓效果不明顯；

  7．培訓需要投入大量實體數控機床設備給學員進行實訓，培訓費用高，投資大；

  8．傳統數控機床培訓大多為「一對一」的教學模式，大大增加了培訓投資，且無法同時進行多人培訓，降低了培訓效率；

 9．各種數控機床職業技能鑒定考試限於理論考試，無法真實檢驗學員的學習效果和操作技能；

 10．數控機床工作原理複雜，不夠直觀，培訓師往往需要花大量時間和精力去解釋，且培訓效果不明顯；

 11．傳統數控機床操作人才的的培訓需要3-5年，周期長，且無法隨著各種數控機床的革新而及時有效的熟悉新機床的部件及操作方法……
 

二、我們能為您帶來什麼？
通過創壹軟體全球領先的虛擬現實技術研發的「創壹虛擬數控機床培訓系統」可以實現以下功能：
  1．系統建立逼真的三維互動機床模型，可以通過計算機模擬出各個角度看到的機床的視覺效果（包括內部結構原理展示），從而激發學員的學習興趣，提高學員的動手操作能力；

 2．對數控機床的每一個部件及組裝過程都作動態展示，讓用戶能熟悉機床的構造並能熟練的進行設備的拆裝，同時配合相應的語音文字來介紹產品的性能、狀況；

  3．全真模擬數控機床工作運轉時的動態，並進行操作演示，用戶想看機床的哪個部位就可以看哪個部位，在第一時間內了解機床的工作原理；

  4．對所有的電路進行模擬模擬，全方位的讓學員了解並掌握數控機床的結構及原理；

  5．系統中設置的「虛擬故障模擬系統」，可進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作，從而能夠積累實踐經驗，為您減少售後服務成本；

  6．系統設置了與真實萬用表、示波器一樣的「虛擬萬用表」、「虛擬示波器」，在該電路系統中用戶就可以實現測算、模擬和調試等功能；

  7. 系統支持多人同時在線學習，突破了區域限制，既節約了培訓時間，提供了培訓效率，又能降低對設備的耗損；

  8. 系統具有可擴展性，可以隨時增加數控機床的虛擬拓展模塊，使系統能緊隨市場數控技術最新發展需求；

  9．將該系統放到貴司網站，世界各地的客戶都能通過網路，在逼真的模擬現實環境中熟悉您的機床產品，從而產生興趣，完成銷售；
 10．將我們為您精心製作的創壹虛擬數控機床培訓系統刻錄成光碟，直接傳遞給您的潛在客戶；
 11．運用創壹虛擬數控機床培訓系統方便企業培訓，減少了大量的實體器材成本，便於攜帶，操作方便…..

三、創壹虛擬數控機床培訓系統模塊內容

   創壹虛擬數控機床培訓系統是廈門創壹軟體有限公司以培養數控機床維修、維護的優秀人才為目的而研發的數控機床培訓操作平台。該系統基於「創壹Web3D虛擬現實平台」 運行的網路虛擬實驗3D環境，採用虛擬現實技術製作數控機床主機及其部件，並具有逼真3D互動虛擬實驗、3D動畫演示與相關原理文字自動同步顯示、3D數控機床模型或其部件模型任意方向旋轉及視點變換的功能。能夠實現大量并行用戶快速下載及構建渲染動態3D場景，確保用戶與3D場景互動的即時性，所有部件都可360 度全方位觀看，具有直觀立體，真實互動的效果。

   整個系統包括三個基本模塊：教學模塊、實訓模塊、考核模塊。教學模塊包括數控機床（包含概述、機械原理、機電控制、虛擬實驗、工具備件等）和數控系統（包含FANUC、Siemens、華中、廣數等幾大系統）兩大部分，同時為電路及故障排除提供了一個逼真的三維虛擬環境和符合人們自然交互習慣的人機交互界面。

（一）教學模塊

1.數控機床
   數控機床部分包括概述、機械原理、機電控制、虛擬實驗、工具備件等內容，指導學生進行理論學習及互動操作演示。學員通過該部分的學習，便可在沒有操作實體機床的情況下熟悉數控機床的各零部件，熟悉數控機床的安裝、拆卸流程，進行虛擬實驗，熟悉各種工具備件的應用等，真正實現對學員的虛擬教學，可以大大提高學員的學習興趣和學習效率。
 

（1）概述

   通過對數控機床的原理及功能介紹，讓學員通過對概述的初步了解學習，加深對數控機床的理解。
 

（2）機械原理

   通過對數控機床整機的綜合性詳細演示，學員可以熟練的掌握數控機床的結構原理，對整機進行正確的拆卸與安裝，對機床產品進行虛擬模擬操作，而且還可以進入「虛擬故障模擬系統」進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作，從而能夠積累實踐經驗，為機床企業減少售後服務成本。

   加工中心：加工中心由輸入裝置、數控裝置、伺服與測量反饋系統、機床本體、主軸箱、工作台與進給裝置、刀庫、底座與立柱組成。在對學員進行教學過程中，每一個操作步驟、過程及拆卸工具的選用，系統都有相應的提示，起到了很好的以教促學的作用。
  

   主軸系統：包括主軸與軸承、拉杆裝置、主軸箱四大部分，系統右側為數控機床主軸的拆裝設置了零件工具庫，學員必須選擇正確的工具才能進行正確的安裝，為學員掌握數控機床的主軸系統及熟悉各拆裝工具提供了一個良好的虛擬環境。
  

   工作台進給裝置：系統全真模擬數控機床的工作台進給裝置，主要由工作台、下拖板、底座及進給裝置等構件組成。系統對工作台進給裝置的教學主要分為概述、結構展示、原理演示及工作台拆卸、安裝等幾大部分。學員通過該部分的學習，可以熟練的掌握工作台進給裝置的工作原理、零部件及各種拆裝工具，為學員更深入、更全面的掌握數控機床打下了基礎。
  

   刀庫裝置：刀庫是數控機床自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結構對數控機床的總體設計有很大影響。本系統根據實體數控機床刀庫特點，設置了斗笠式刀庫，主要由刀盤、選刀迴轉裝置、刀庫橫移裝置等構件組成，使學員能很好的掌握數控機床的刀庫裝置，幫助數控機床節省輔助時間，滿足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。
  
 

2.數控系統 

   該模塊包括FANUC、Siemens、華中、廣數等四大系統。
  
   每個系統都包括有概述、系統、操作知識、數據查詢、系統備件等綜合性內容，學員在此模塊既能學到原理基礎知識，又能熟悉各系統的各種操作、電路、故障模擬知識，為將來學員熟練的操作各種品牌各種型號的數控機床奠定堅實的基礎。

（二）實訓模塊

   實訓模塊與教學模塊有鮮明的區別，實訓模塊不再是引導學生認識機床，而是學生通過教學模塊認識完后在這個模塊進行實訓，實訓模塊與教學模塊的不同之處有：

a.拆卸部分零件庫不再是按順序顯示在工具欄里，而是隨機排序。

b.在提示說明欄里，不在是提示下一步該做什麼，主要起到的作用就時判斷學生的操作時候的正確與否。

  實訓模塊整體界面：
  

  點擊各實訓模塊的「查看詳情」，即可學習該模塊的詳細內容。

1.設備拆裝

   針對數控機床加工中心機部分的整機結構、主軸箱、工作台、刀庫的實際拆卸與安裝，進一步鞏固學員對機械部分的實際操作能力；包括概述、整機拆卸、整機安裝、工作台拆卸、工作台安裝、主軸箱拆卸、主軸箱安裝、刀庫拆卸、刀庫安裝等內容。以下對整機拆卸和整機安裝部分做詳細講解。
  
 

（1）整機拆卸
   
   A區顯示拆卸部件的名稱，B區顯示拆卸步驟是否成功，並提示下一步操作步驟。C區為零件庫， 在正常情況下圖標為黑白色，表示零件尚未從設備上拆卸下來，只有拆卸后相應的零件圖片才變亮。零件庫的圖片按照拆卸步驟進行從上到下排列。點擊白色三角形，可以向上或向下瀏覽零件。
  拆卸時，可以根據零件圖自上而下進行，也可以選擇某個零件跳步拆卸。在零件庫中選擇某個零件，點擊零件名稱，3D窗口將相應切換到該零件的拆卸，根據頁面下方的提示文字進行拆卸。
 

（2）整機安裝
  
   A區顯示待組裝部件的名稱，B區顯示組裝步驟是否成功，並提示下一步操作步驟。C區為零件庫， 正常情況下圖標為彩色，表示零件還在零件庫里尚未安裝到設備上，只有安裝完成後相應的零件圖片才變暗。 零件庫的圖片按照安裝步驟進行從上到下排列。點擊白色三角形，可以向上或向下瀏覽零件。

2.電路接線連接 

   系統根據數控機床中的各種電路設置的線路連接，通過該部分的學習實訓，學員可以了解掌握數控機床的電路工作原理和控制原理，包括概述、伺服接線、刀架接線、潤滑接線、面板接線、冷卻接線等，同時系統還設置了與真實萬用表、示波器一樣的「虛擬萬用表」 、「虛擬示波器」，在該電路系統中就可以實現測算，模擬和調試等功能，為用戶掌握電路原理，排除電路故障打下了堅實的基礎。

在這個模塊可以實現：

（1）  電路的連接；

（2）  對任意一個電器元氣件的兩端數據介面的檢測；

（3）  模擬電路測量儀錶的功能狀態；

（4）  模擬數控機床的配電櫃的安裝拆卸過程。
  

   A區顯示介面名，當滑鼠移動到相應的介面時，該區均會顯示相應的結構名；B區顯示操作結果，提示學員的所有接線操作步驟是否正確；C區為線庫，包含了100多種專用備線供學員實訓操作時用，最大限度的幫助學員熟悉掌握數控機床的接線連接。

 3.虛擬實驗操作 

創壹虛擬數控機床培訓系統是根據實際數控機床的3D模型製作的，並可根據需要生成新的設備。該系統可讓用戶進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作，讓其足不出戶便可獲得與真實實驗一樣的體會，有效的規避真實實驗操作所給學員帶來的各種人身風險及減少了對實際數控機床的磨損。

常見的故障通常是由於機床的機電部分的電路連接錯誤導致，該部分模擬各種常見故障，並應用常見的故障排除方法進行互動性教學、實訓。

例如：主電源已通電，但電源按鈕無效。

排除方法：確定三相交流380V總電源是否已進入主電源開關，並檢查電源是否缺相或欠電壓。 如果總電源沒有問題，檢查控制面板上的ON/OFF按鈕接觸是否良好，接線是否正確完好。
  

A為虛擬萬用表，用來驗證數控機床的電路是否能達到設計要求的技術指標，另一方面，又可以通過改變電路中元器件的參數，使整個電路性能達到最佳；B區顯示先好和埠名稱；C區為虛擬萬用表筆觸點；D區顯示各種故障。

（三）考核模塊

  本培訓系統建立了完善的多用戶管理系統，為教師創設了一個人性化的管理考核環境。具有實訓操作考核、實訓基礎知識考核、自動評分、系統計時等功能。

選擇試卷后，頁面顯示相關考試操作、規則說明：
  
 

試例理論考試界面（具體考試題目可由教師自行載入）：
  

接線考試界面：
  

教師考核模塊界面：
  

教師模塊除具有學員模塊的所有功能外，還增加了考題編輯及課件上傳功能。教師可以在此模塊編輯並載入相關考試項目，其管理下的對應學生的考核模塊便會出現相應的考試內容。
 

說明：
  學生進入考試試卷后，首先是彈出一個窗口確認開始考試，點擊「確認」之後，方可進行操作，並開始計時。
  時間以倒計時的方式顯示，考試時間由老師在試卷編輯的時候設置。
  時間到系統將自動提交試卷，並且保存操作數據以便教師審核。學生也可在時間到之前，自行點擊「交卷」結束考試。

  綜上所述，創意虛擬數控機床培訓系統作為數控教育的新秀，以其自身強大的教學優勢和潛力，將會逐漸受到廣大教育工作者的重視和青睞，最終在中國數控教育領域廣泛應用併發揮其重要作用。

四、技術參數

   創壹虛擬數控機床培訓系統採用C++、PHP、Javascript等主流語言程序開發，最後全部通過打包加密后再利用編譯程序進行系統優化，這樣大大加快了系統整體運行速度。在建模方面系統採取的是市場主流的 ISA 為建模工具，其支持的資料庫為：大型的關係型資料庫，如：SQL Server, Oracel，MySQL等。本系統在運行過程中學員操作的3D動畫的動作是通過TCP/IP 協議發送給伺服器端程序的，而該系統中的 TCP/IP 協議採取的是UDP 用戶數據包模式，這樣就保證了數據不會輕易的丟失與延遲。

運行環境

（一） 學生機配置要求 （軟體環境及硬體要求）
  1.硬體運行環境

   CPU：Pentium（R）4  2.0GHz 以上  或同等配置

  內存：1G 以上  硬碟：40G 以上

  2.軟體運行環境

  操作系統：Windows XP 

  瀏覽器： IE6.0以上

  中間件：WEB3D 插件

（二） 伺服器配置要求

  1.硬體運行環境

  CPU：Intel E7200 雙核 2.53G 以上 或同等配置

  內存：2G 以上  硬碟：80G 以上

  2.軟體運行環境

  資料庫：MySQL，SQL Server，Oracle 等

  操作系統：Windows2000或 2003

  中間件：Apache 

五、實施與服務

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