基于智能平板的显控一体设备及其数据通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控装置的显示及控制终端，特别涉及一种基于智能平板的显控一体设备及其数据通信方法。
【背景技术】
[0002]在生产生活中，数控设备在促进工业生产、推动社会生产力、提高人民生活水平中起到了重要作用，数控设备的发展在某种意义上标志着国家工业的发展水平，同时以数字控制为基础的医疗设备的发展也将给人们带来更好的医疗条件，面对疾病也将有更有效的治疗方案。
[0003]现阶段数控设备的显示与操作过于复杂，人机交互不友好。通常数控系统包含操作面板、显示器面板和主控器。所有的操作需要在操作面板上进行，通过对操作面板的操作，实现对主控器相关寄存器数据的修改，从而实现对数控设备的参数设置和编辑，以及执行其他的相关操作。显示器面板主要用来显示设备运行状态、以及运动轨迹或运动参数信息等。现有技术中，采用硬件操作面板来控制设备运动以及各种开关动作，采用硬件键盘来设置参数、编辑和运行零件程序及PLC程序，采用硬件按钮来切换数控显示及设置菜单，通过数控系统的视频输出接口，将相应的显示界面输出到显示器进行显示。
[0004]用户在进行不同操作时所需的按键不同，但操作面板需要包含所有的功能按键，这样就导致了用户学习成本较高，容易错误输入，同时使用操作面板进行操作，由于常用按键经常使用，容易导致硬件故障、失灵，而操作面板的维修成本高。当产品需要进行升级维护时，需要对操控面板进行重新定制，而该过程相对复杂。这些都是数控设备向前发展的一大阻力。
[0005]专利号为CN101894279A的专利申请提出了一种完全基于触摸屏的数控操作界面，该发明提出由一个触摸显示器和一个计算机构成一种完全基于触摸屏的数控操作面板，触摸显示器中设置有显示装置、触摸信号输入屏和触摸信号输出接口，计算机中设置有处理器、输入输出接口、显示驱动接口和存储器，输入输出接口、显示驱动接口和存储器与处理器连接，显示驱动接口与显示装置连接，输入输出接口与触摸信号输出接口连接，存储器中设置有人机交互图形化界面数据，触摸显示器上设置有电源开关盒紧急停止按钮开关。人机交互图形化界面数据中包含有虚拟按键、虚拟旋钮、虚拟主控台、虚拟键盘、虚拟指示灯和数据或图形显示窗，显示装置显示虚拟按键、虚拟旋钮、虚拟主控台、虚拟键盘、虚拟指示灯，触摸信号输入屏检测虚拟按键、虚拟旋钮、虚拟主控台和虚拟键盘位置处的输入动作，并将动作信号通过触摸信号输出接口传递到计算机中的输入输出接口，计算机将虚拟按钮、虚拟旋钮、虚拟主控台、虚拟键盘和虚拟只是等的状态变化通过显示装置继续显示，同时将对应的控制信号送往被控电器，虚拟主控台永远驻留在人机交互图形化界面前台，并显示主要信息以及一键快速切换数控操作面板和人机交互图形化界面。但是该发明存在以下缺陷:
[0006]I)稳定性较差。该方案彻底摒弃了传统的开关操作面板，用于处理触摸屏接收到的用户操作和触摸屏实现的图形化界面的核心设备均为计算机主机，同时该主机还用于控制被控设备。整套系统的安全性取决于计算机主机的稳定性，当计算机主机出现故障，极易导致不可预见且不可逆错误。
[0007]2)无法快速响应突发状况。在数控系统的操作过程中，可能会发生突发情况，传统的操控方法都会留有急停按钮，快速传递急停信号给被控设备，并执行对应的急停操作。而该方案中，所有输入均由触摸屏接收，用户对触摸屏进行操作，再由主机控制被控设备，假若其中某个环节出现问题都将导致事故发生。
[0008]3)数据处理效率低。控制信号与数据信号均通过相同的数据线进行通信，当数控设备需要传输的状态数据过多，容易导致数据阻塞，控制数据无法及时传递到被控装置。
[0009]4)界面开发难度大。该方案的人机交互界面由计算机进行存储运算，判断触摸屏接收到的触摸信号，并反馈相应的界面变化。这样的人机界面开发方式不利于系统界面升级、二次开发。开发人员需要花费大量的时间处理不同的触摸信号，实现界面也需花费大量时间精力。
【发明内容】
[0010]根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是:提供一种设计简单，使用方便，能够使用触摸方式对数控系统进行控制及数据显示，便于二次开发升级，增强了触摸控制方式的鲁棒性和安全性，提高了系统中的数据传输效率的基于智能平板的显控一体设备及其数据通信方法。
[0011]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0012]所述的基于智能平板的显控一体设备，包括智能平板主机和安全电路模块，智能平板主机连接安全电路模块的智能平板接口，智能平板接口连接安全电路模块的处理芯片，处理芯片还连接数据指示灯、执行按钮和急停按钮，安全电路模块上设置有与被控设备主控器相连接的操作接口，操作接口连接处理芯片。
[0013]所述的基于智能平板的显控一体设备通过智能平板主机作为数控设备的显示操作装置，能够实时通过触摸屏对数控系统进行控制及数据显示，优化了人机交互界面，提高了系统中数据的传输效率，并且智能平板主机方便开发和二次升级，可以减低开发难度，降低开发成本，配合安全电路模块，在安全电路中设置有急停按钮，在系统出现故障时可以快速做出处理，提高了系统了安全性，保证了设备的正常运行，降低了设备的损坏率，降低了产品的维护费用，结构简单，使用方便。
[0014]进一步地优选，智能平板主机采用android操作系统或windows操作系统或Iinux操作系统，智能平板主机设置有与被控设备主控器相连接数值数据接口、与安全电路模块相连接的安全电路接口、触摸屏、人机交互模块、电源开关和电源指示灯。智能平板主机是该设备的主体，能够实时接收来自被控设备主控器的数据，并实时显示；操作人员通过与人机交互程序进行交互，编辑相应数据或执行相应操作。当用户编辑相应数据后，智能平板主机通过数值数据接口，按照可靠的数据通信规则，同步被控设备主控器的寄存器和存储器，进行数据显示和控制，该智能平板能够满足设备所需要的功能。
[0015]智能平板主机的系统，接收用户对触摸屏进行的相关操作，传递给人机交互程序，完成相应的操作，人机交互程序为定制的应用程序，通过调用数值数据接口获取被控设备实时状态，在平板上进行显示，并接收对应的用户操作，完成相应的处理。在不同的界面，用户可以执行的操作不同，对用户的相关操作，进行处理，分析用户将要执行的操作。当接收到对应的用户动作后，完成相应的数据交互、执行操作等。
[0016]当产品升级，如系统支持新的操作、添加新的配件参数时，可以通过更新应用程序进行升级，就可以实现对新的操作的支持，以及新配件参数的解析，无需像传统方案更换整个操作面板实体，升级成本较低，同时智能平板更易于二次开发，以形成更好的人机交互界面。
[0017]进一步地优选，安全电路模块的智能平板接口采用双向通信接口，操作接口采用串口 RS-232或串口 RS-285或网口，处理芯片采用型号为atmega 1280或atmega 2560或stm32的单片机模块。
[0018]智能平板接口与智能平板主机上的安全电路接口相连接，用于接收来自智能平板电脑的操作指令，以及反馈操作执行结果。智能平板接口采用近距离稳定有线的双向通信接口，例如usb、串口等，用于接收来自智能平板电脑的操作编码，操作编码为一个字节数据，用于标识将执行什么操作，当安全电路接收到操作编码之后，通过led显示灯显示对应操作码，同时反馈一个两字节的反馈信息用于告知智能平板接收到的数据。反馈数据第一个字节为十六进制Oxaa，第二个字节为所接收到的操作编码，智能平板接口对应的与处理芯片的接口相连接。
[0019]操作接口用于和被控设备主控器进行通信，接口类型可以根据被控设备进行相应的变化，如串口 RS-232、串口 RS-285、网口等。
[0020]由于安全电路模块需要接收来自智能平板电脑的操作码信号，并根据操作码在指示灯上进行相应显示，当接收到执行按钮后，根据操作码通过操作接口，向被控设备发送数据进行相应操作。当接收到急停按钮被按下的信号时，中断当前操作，