【文章內(nèi)容簡介】 象的抽象是類，類的具體化就是對象，也可以說類的實例是對象。 類具有屬性，它是對象的狀態(tài)的抽象，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述類的屬性。類具有操作，它是對象的行為的抽象，用操作名和實現(xiàn)該操作的方法來描述。 （ 3） 消息和方法 對象之間進行通信的結(jié)構(gòu)叫做消息。在對象的操作中，當一個消息發(fā)送給某個對象時，消息包含接收對 象去執(zhí)行某種操作的信息。發(fā)送一條消息至少要包括說明接受消息的對象名、發(fā)送給該對象的消息名 (即對象名、方法名 )。一般還要對參數(shù)加以說明，參數(shù)可以是認識該消息的對象所知道的變量名，或者是所有對象都知道的全局變量名。 類中操作的實現(xiàn)過程叫做方法，一個方法有方法名、參數(shù)、方法體。 面向?qū)ο蟮娜筇卣? （ 1） 封裝性 封裝機制將數(shù)據(jù)和代碼捆綁到一起，避免了外界的干擾和不確定性。它允許創(chuàng)建對象，簡單的說，一個對象就是一個封裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的代碼的邏輯實體。 在一個對象內(nèi)部，某些代碼和或某些數(shù)據(jù)可以是私有的 ，不能被外界訪問。通過這種方式，對象對內(nèi)部數(shù)據(jù)提供了不同級別的保護，以防止程序中無關(guān)的部 6 分意外的改變或錯誤的使用了對象的私有部分。 （ 2） 繼承性 繼承性是子類自動共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機制，這是類之間的一種關(guān)系。在定義和實現(xiàn)一個類的時候，可以在一個己經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)之上來進行，把這個己經(jīng)存在的類所定義的內(nèi)容作為自己的內(nèi)容，并加入若干新的內(nèi)容。 （ 3） 多態(tài)性 多態(tài)性使指相同的操作或函數(shù)、過程可作用于多種類型的對象上并獲得不同的結(jié)果。不同的對象，收到同一消息可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，這種現(xiàn)象稱為多態(tài)性。 面向 對象的 Visual 語言概述 VB 是基于對象的可視化程序開發(fā)工具，它的優(yōu)點在于能夠快捷、簡易地建立 Windows 應用程序。所謂“可視化”就是支持該語言的 IDE ( IntegratedDevelopment Environment，即集成開發(fā)環(huán)境，通俗點說就是編程工具 )所提供的功能，無須編程，僅通過直觀的操作方式即可完成界面的設(shè)計工作?？梢暬幊陶Z言的特點主要表現(xiàn)在兩個方面 :一是基于面向?qū)ο蟮乃枷?，引入了控件的概念和事件?qū)動 。二是程序開發(fā)過程一般遵循以下步驟，即先進行界面的繪制工作，再基于事件編寫程序代碼，以響應鼠標、鍵盤的各種動作 [12]。 雖然 IDE為我們提供了便捷的開發(fā)環(huán)境，但 VB 是一個基于對象的開發(fā)工具，而不同于傳統(tǒng)的基于過程的編程工具，所以我們必須明確以下幾個概念。 （ 1） 對象 :是指可以被當作一個單元的代碼和數(shù)據(jù)的組合，它可以是程序中的窗體或控件，也可以是整個程序。 （ 2） 屬性 :就是對象具有的性質(zhì)，以表明對象的狀態(tài)。 （ 3） 事件 :是指發(fā)生在對象上的事情。 Windows 應用程序?qū)儆凇笆录?qū)動”模式，即只有當事件發(fā)生時，程序才會運行。 （ 4） 方法 :對象本身包含的函數(shù)和過程 。 （ 5） 過程 :指事件發(fā)生時要執(zhí)行的代碼。 （ 6） 面向?qū)ο缶幊?(OOP ):以對象為核心，支持對象的封裝機制、多態(tài)機制和繼承機制。 （ 7） 事件驅(qū)動模式 :通過事件的發(fā)生來觸發(fā)不同過程中的代碼，以推動程序的進程。基于事件編程是通過 VB 創(chuàng)建軟件系統(tǒng)時的最主要手段之一。 7 可視化設(shè)計基本控件 （ 1） 命令按鈕控件 (Command)命令按鈕控件可以開始、中斷或者結(jié)束一個進程。本文系統(tǒng)利用命令按鈕控件設(shè)計了主軸修調(diào)、快速修調(diào)、進給修調(diào)、循環(huán)啟動和進給保持等功能鍵的命令控制。 （ 2） 標簽控件 (Label)標簽控件是 VB 中最簡單的控件，用于顯示文本說明信息。本文系統(tǒng)中多處采用標簽控件顯示系統(tǒng)信息，如“加工方式”、“機床實際坐標”、“輔助機能”等文字的顯示。 （ 3） 文本框控件 (TextBox)文本框控件用于顯示設(shè)計時輸入的或運行時在代碼中賦予的控件信息。本文系統(tǒng)中坐標值、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、輔助機能、運行程序段、報警信息等內(nèi)容的顯示都是用該控件完成的，毛坯尺寸、 MDI 方式下運行的程序段也是利用該控件輸入的。 （ 4） 圖片框控件 (PictureBox)圖片框控件是用來顯示圖形的，但同時它又可以作為其它控件的容器?？梢栽趫D片框 中顯示的圖片文件有 :位圖、圖標、圖元文件、增強型圖元文件、 JPEG 或 GIF 文件。本文系統(tǒng)利用圖片框控件可以容納其它控件的特點，設(shè)計了仿真圖形顯示區(qū)、刀具類型展示區(qū)、 MDI 運行界面、坐標系 G54 的參數(shù)設(shè)置界面、刀偏表界面和刀補表界面。 （ 5） 圖像控件 (Image )圖像控件是用來顯示圖形的，在使用上和圖片框類似，但是使用的系統(tǒng)資源要比圖片框控件少，而且重新繪圖的速度快。圖像控件不能用做容器。本文系統(tǒng)利用圖像控件在仿真圖形顯示區(qū)中載入了四個工位的刀架圖片。 （ 6） 定時器控件 (Timer)定時器是一個響應時間的控 件。它們獨立于用戶，編程后可用來在一定的時間間隔中周期性地執(zhí)行某項操作。在本文系統(tǒng)中，比如顯示系統(tǒng)時間、刀具沿各坐標軸移動、卡盤轉(zhuǎn)動、自動加工數(shù)控程序等各項操作都是命令給定后，獨立于用戶周期性地執(zhí)行的操作，都是由定時器控件完成的。 可視化設(shè)計高級控件 （ 1） 公共對話框控件 (CommonDialog)公共對話框控件是一種 ActiveX 控件(VB 內(nèi)部控件集合的擴充 )，是外部控件，能夠提供一組標準的 Windows 常規(guī)操作對話框，例如打開文件對話框、保存文件對話框等。在本文系統(tǒng)中，自動加工時選擇的“磁盤程 序”及程序編輯中選擇的“磁盤程序”、文件管理中的“新建文件”子菜單就使用了公共對話框控件。 （ 2） RichTextBox 控件 RichTextBox 控件也是外部控件，和標準文本框相似，但具有更廣泛的用途。它沒有 64K 字符容量的限制，并具有對文本指定格式的 8 功能。本文系統(tǒng)利用 RichTextBox 控件實現(xiàn)了顯示加工程序、編輯加工程序和顯示幫助文件的功能。 常見的用戶觸發(fā)事件 當用戶和系統(tǒng)進行直接交流的時候，鼠標、鍵盤是最可能使用的交互工具。本 文 系 統(tǒng) 使 用 的 用 戶 觸 發(fā) 事 件 有 :Click, DbClick, MouseDown, MouseUp,KeyPress, GotFocus 等 [13]。 窗體的設(shè)計 整個交互界面由一個個窗體按一定的位置，以一定形狀組成。窗體本身是一個容器，主要作用是為各種控件提供框架載體，窗體一般只響應系統(tǒng)事件而不直接處理用戶的仿真操作所激發(fā)的事件?！眉虞d和卸載是窗體所響應的兩種最主要的系統(tǒng)事件。窗體在加載時不僅設(shè)置自身的大小位置，同時也初始化與其上控件相關(guān)的變量 。卸載時，將其上一些控件所獲取的用戶輸入及其它一些參數(shù)值記憶下來，一部分傳入相應的系統(tǒng)初始化文件中保存，以備下 次加載時調(diào)入，一部分傳入到全局變量或模塊變量中，以使其他加載窗體上的控件可以獲取這些信息。 如前所述，操作面板上的窗體可分為固定的和變換的兩種，如操作鍵區(qū)窗體和功能鍵區(qū)窗體，它們在整個交互過程中始終可見且位置固定，在設(shè)計時必須保證其大小位置始終不會隨用戶的操作或系統(tǒng)的響應而發(fā)生變化，并且要始終處于操作面板的最前面。而對于一些變化型窗體，如軌跡顯示窗體，一方面要隨用戶的操作而加載、卸載或變?yōu)椴豢梢姡硪环? 面還要完成相關(guān)參數(shù)信息的接收和傳遞，在設(shè)計時應保證這些窗體的位置始終處于模擬顯示屏內(nèi)，并協(xié)調(diào)好窗體的前后 位置關(guān)系。還有一類窗體是在程序運行時由于用戶的某種特殊功能操作而加載的，如程序檢錯過程中提示用戶錯誤信息的窗體等，這些窗體的加載與卸載有其特定的條件，并且主要是提供某種信息供用戶參考，因此將它們設(shè)計成活動的，讓用戶可根據(jù)需要隨意拖放關(guān)閉。 控件設(shè)計 控件是窗體上用于接收和反饋信息的直接交互窗口，控件接收的信息一部分來自于用戶的鍵盤輸入或鼠標點擊，如文本框接收用戶鍵入的符合或數(shù)字，按鈕響應用戶的鼠標點擊事件 。另一部分則來自于其他控件傳來的信息，如在程序列表窗體的程序名文本框中輸入程序名后進入程序編輯 窗體，該窗體上部的程序名 9 標簽框就接收了這一程序名信息并顯示出來，以提示用戶正在對哪一個程序進行編輯。 控件反饋的信息也相應分為向用戶反饋的和系統(tǒng)反饋的兩種。向系統(tǒng)反饋的主要是其它一些控件所需的參數(shù)或標志信息，向用戶反饋的主要是仿真操作中的加工參數(shù)信息或圖形信息，如軌跡仿真進行過程中，標簽控件實時顯示刀具中心坐標點的變化及正在加工的程序代碼，而圖片框則動態(tài)顯示走刀軌跡。對于一些在外形和功能上相同或相似的控件，采用控件數(shù)組的方式統(tǒng)一設(shè)計事件相應過程，不僅結(jié)構(gòu)清晰而且極大地提高了設(shè)計效率。 交互界面設(shè)計 交互界面（如圖 21）是用戶與應用程序進行交互時的可視部分，在 VB 程序設(shè)計中，利用窗體設(shè)計器進行窗體設(shè)計可以得到很好的界面。 NC 圖形仿真系統(tǒng)的界面主要包括 :標題欄、菜單欄、工具欄、 NC 程序編輯區(qū)和繪圖區(qū)，可分別通過 VB 程序中的菜單編輯器， ToolBar 與 ImageList 控件、 RichTextbox 等控件進行創(chuàng)建，繪圖區(qū)用 Picturescale()函數(shù)建立。 （ 1） 菜單介紹菜單項“文件”主要包括打開、創(chuàng)建、保存、另存、打印子菜單，完成對 NC 加工程序的輸入及輸出。“編輯”主要包括修改、刪除、插入、列表等 ，可對 NC 加工程序進行編輯。點擊“運行”菜單，出現(xiàn)對話框，詢問控制機型及圖形輸出是工件輪廓還是刀心軌跡 (同時輸入刀具半徑 )，點擊確定后便在繪圖區(qū)繪圖。菜單項“設(shè)置”主要包括字體、顏色設(shè)置，用于 NC 程序字體選擇及輪廓圖形、刀心軌跡的區(qū)分。菜單項“查看”則主要包括放大、縮小，可對圖形中的細節(jié)進行查看。 （ 2） 工具欄給用戶提供了一個直觀的圖形界面，用戶可通過它直接使用應用程序中，最常見的功能和命令。 10 圖 21 交互界面設(shè)計 系統(tǒng)界面的整體布局 數(shù)控車床加工環(huán)境由四個部件庫構(gòu)成，它們分別是夾具庫、刀架 庫、刀具庫和工件庫。在 VB 系統(tǒng)中形成車削加工環(huán)境，就是要在模擬動態(tài)加工前先將上述各部件庫中的部件用 VB 語言進行描述，使得各部件能夠以其二維圖形的概貌 (車削主視圖 )顯現(xiàn)在屏幕上。由于加工環(huán)境是多變的，所以各部件庫中的部件理論上都是可以無限擴充的，但為了界面的簡潔并考慮能夠說明問題，本系統(tǒng)對于不同的部件庫僅以 2 至 4 個不同數(shù)目的部件作為實例進行描述。如圖 22 是用 VB語言編寫的界面和在其環(huán)境下調(diào)用部件庫中的部件后形成的加工環(huán)境實例。 11 圖 22 系統(tǒng)界面及加工環(huán)境描述 如圖所示 ，菜單由文件、編輯、視圖、幫助和數(shù)控加工仿真 5 個子菜單構(gòu)成。其中，數(shù)控加工仿真子菜單由部件庫、加工程序選擇、加工過程選擇 3 個菜單項組成。部件庫就是用來生成加工環(huán)境的，其結(jié)構(gòu)層次也是根據(jù)加工環(huán)境的構(gòu)成設(shè)置的。 本章小結(jié) 本章介紹了面向?qū)ο蠹夹g(shù)及其三大特點，結(jié)合本文系統(tǒng)枚舉了幾種VisualBasic 的常用內(nèi)部控件、外部控件以及用戶觸發(fā)事件及其系統(tǒng)界面的整體布局和窗體控件的相關(guān)設(shè)計等。 12 3 數(shù)控車削加工及 NC 代碼的處理 數(shù)控車床加工工件的成形原理 數(shù)控車床加工過程是典型的回轉(zhuǎn)體成形過程。工件 繞主軸作旋轉(zhuǎn)運動，刀架沿車床縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壸髦本€運動，形成刀具的運動軌跡，從而在工件上加工出要求的回轉(zhuǎn)面。數(shù)控程序控制刀架的運動軌跡，實現(xiàn)零件的各種表面加工。 在仿真加工過程中，車刀刀尖的 Z坐標同工件被加工回轉(zhuǎn)表面所處 Z坐標 (回轉(zhuǎn)體軸線 )相對應，刀尖所處的 X 坐標取絕對值就是被加工工件在該處的半徑值。仿真程序通過將數(shù)控程序中的加工信息翻譯并進行插補運算，得到加工過程任意時刻的 X, Z 坐標信息，利用它們改變工件上對應點的顯示坐標位置，就可實現(xiàn)動態(tài)變化的加工過程，即實現(xiàn)了動態(tài)加工過程的仿真。 程序設(shè)計的 任務 由于本課題是對數(shù)控加工教學仿真系統(tǒng)進行研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于Visual Basic 語言環(huán)境的總體設(shè)計思路一一“界面總體設(shè)計，功能單獨實現(xiàn)”的模塊化設(shè)計方案，分析了設(shè)計步驟，給出了功能的擴充方法。數(shù)控加工教學仿真系統(tǒng)的設(shè)計目標，是要設(shè)計出與機床數(shù)控系統(tǒng)操作面板完全相同的交互界面，并實現(xiàn)界面上所有按鈕的功能以及由此引起的顯示狀態(tài)畫面的變化及切換。整個設(shè)計過程涉及多達幾十個窗口的切換及其上各種控件的狀態(tài)變化，還有面板上數(shù)十個按鈕功能代碼的編寫。為了使設(shè)計能有條不紊地進行，采用“界面總體設(shè)計，功能單獨實 現(xiàn)”的模塊化設(shè)計方案。先按照操作面板上所有按鍵及顯示屏顯示的所有狀態(tài)以及每個顯示狀態(tài)下控件的變化或變化規(guī)律設(shè)計出交互界面，并同時完成實現(xiàn)不同窗體間轉(zhuǎn)換這部分基本代碼的編寫，從而構(gòu)造出教學仿真系統(tǒng)的基本框架。然后針對不同類型功能按鈕，分別編寫代碼。代碼完成后以獨立模塊的形式依次添加進教學仿真系統(tǒng)框架中對應功能按鈕的位置，同時進行協(xié)調(diào)性的測試和調(diào)試，直至這部分功能穩(wěn)定運行。隨著功能代碼的不斷加入，教學仿真系統(tǒng)功能不斷擴充直到全部功能得以實現(xiàn)。 車削仿真系統(tǒng)的設(shè)計 車削加工仿真的任務 車削加工仿真 要完成以下幾項任務 :毛坯數(shù)據(jù)模型的建立、刀具庫的建立、 13 刀尖軌跡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、工件截面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、仿真數(shù)據(jù)的記錄、切削加工仿真和仿真結(jié)果檢查。刀具是系統(tǒng)的另一個重要組成部分，它是仿真系