【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 象的抽象是類，類的具體化就是對(duì)象，也可以說類的實(shí)例是對(duì)象。 類具有屬性，它是對(duì)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(duì)象的行為的抽象，用操作名和實(shí)現(xiàn)該操作的方法來描述。 （ 3） 消息和方法 對(duì)象之間進(jìn)行通信的結(jié)構(gòu)叫做消息。在對(duì)象的操作中，當(dāng)一個(gè)消息發(fā)送給某個(gè)對(duì)象時(shí)，消息包含接收對(duì) 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(duì)象名、發(fā)送給該對(duì)象的消息名 (即對(duì)象名、方法名 )。一般還要對(duì)參數(shù)加以說明，參數(shù)可以是認(rèn)識(shí)該消息的對(duì)象所知道的變量名，或者是所有對(duì)象都知道的全局變量名。 類中操作的實(shí)現(xiàn)過程叫做方法，一個(gè)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(jī)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(duì)象，簡(jiǎn)單的說，一個(gè)對(duì)象就是一個(gè)封裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的代碼的邏輯實(shí)體。 在一個(gè)對(duì)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(duì)象對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)提供了不同級(jí)別的保護(hù)，以防止程序中無關(guān)的部 6 分意外的改變或錯(cuò)誤的使用了對(duì)象的私有部分。 （ 2） 繼承性 繼承性是子類自動(dòng)共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機(jī)制，這是類之間的一種關(guān)系。在定義和實(shí)現(xiàn)一個(gè)類的時(shí)候，可以在一個(gè)己經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)之上來進(jìn)行，把這個(gè)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(duì)象上并獲得不同的結(jié)果。不同的對(duì)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(duì)象的 Visual 語言概述 VB 是基于對(duì)象的可視化程序開發(fā)工具，它的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快捷、簡(jiǎn)易地建立 Windows 應(yīng)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(diǎn)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(jì)工作?？梢暬幊陶Z言的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(dòng) 。二是程序開發(fā)過程一般遵循以下步驟，即先進(jìn)行界面的繪制工作，再基于事件編寫程序代碼，以響應(yīng)鼠標(biāo)、鍵盤的各種動(dòng)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(gè)基于對(duì)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(gè)概念。 （ 1） 對(duì)象 :是指可以被當(dāng)作一個(gè)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(gè)程序。 （ 2） 屬性 :就是對(duì)象具有的性質(zhì)，以表明對(duì)象的狀態(tài)。 （ 3） 事件 :是指發(fā)生在對(duì)象上的事情。 Windows 應(yīng)用程序?qū)儆凇笆录?qū)動(dòng)”模式，即只有當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，程序才會(huì)運(yùn)行。 （ 4） 方法 :對(duì)象本身包含的函數(shù)和過程 。 （ 5） 過程 :指事件發(fā)生時(shí)要執(zhí)行的代碼。 （ 6） 面向?qū)ο缶幊?(OOP ):以對(duì)象為核心，支持對(duì)象的封裝機(jī)制、多態(tài)機(jī)制和繼承機(jī)制。 （ 7） 事件驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序的進(jìn)程?；谑录幊淌峭ㄟ^ VB 創(chuàng)建軟件系統(tǒng)時(shí)的最主要手段之一。 7 可視化設(shè)計(jì)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(gè)進(jìn)程。本文系統(tǒng)利用命令按鈕控件設(shè)計(jì)了主軸修調(diào)、快速修調(diào)、進(jìn)給修調(diào)、循環(huán)啟動(dòng)和進(jìn)給保持等功能鍵的命令控制。 （ 2） 標(biāo)簽控件 (Label)標(biāo)簽控件是 VB 中最簡(jiǎn)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(biāo)簽控件顯示系統(tǒng)信息，如“加工方式”、“機(jī)床實(shí)際坐標(biāo)”、“輔助機(jī)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(jì)時(shí)輸入的或運(yùn)行時(shí)在代碼中賦予的控件信息。本文系統(tǒng)中坐標(biāo)值、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、輔助機(jī)能、運(yùn)行程序段、報(bào)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(yùn)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(shí)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(biāo)、圖元文件、增強(qiáng)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(diǎn)，設(shè)計(jì)了仿真圖形顯示區(qū)、刀具類型展示區(qū)、 MDI 運(yùn)行界面、坐標(biāo)系 G54 的參數(shù)設(shè)置界面、刀偏表界面和刀補(bǔ)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(gè)工位的刀架圖片。 （ 6） 定時(shí)器控件 (Timer)定時(shí)器是一個(gè)響應(yīng)時(shí)間的控 件。它們獨(dú)立于用戶，編程后可用來在一定的時(shí)間間隔中周期性地執(zhí)行某項(xiàng)操作。在本文系統(tǒng)中，比如顯示系統(tǒng)時(shí)間、刀具沿各坐標(biāo)軸移動(dòng)、卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)、自動(dòng)加工數(shù)控程序等各項(xiàng)操作都是命令給定后，獨(dú)立于用戶周期性地執(zhí)行的操作，都是由定時(shí)器控件完成的。 可視化設(shè)計(jì)高級(jí)控件 （ 1） 公共對(duì)話框控件 (CommonDialog)公共對(duì)話框控件是一種 ActiveX 控件(VB 內(nèi)部控件集合的擴(kuò)充 )，是外部控件，能夠提供一組標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 常規(guī)操作對(duì)話框，例如打開文件對(duì)話框、保存文件對(duì)話框等。在本文系統(tǒng)中，自動(dòng)加工時(shí)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(duì)話框控件。 （ 2） RichTextBox 控件 RichTextBox 控件也是外部控件，和標(biāo)準(zhǔn)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(duì)文本指定格式的 8 功能。本文系統(tǒng)利用 RichTextBox 控件實(shí)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(dāng)用戶和系統(tǒng)進(jìn)行直接交流的時(shí)候，鼠標(biāo)、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(jì) 整個(gè)交互界面由一個(gè)個(gè)窗體按一定的位置，以一定形狀組成。窗體本身是一個(gè)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(yīng)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(yīng)的兩種最主要的系統(tǒng)事件。窗體在加載時(shí)不僅設(shè)置自身的大小位置，同時(shí)也初始化與其上控件相關(guān)的變量 。卸載時(shí)，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(yīng)的系統(tǒng)初始化文件中保存，以備下 次加載時(shí)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?cè)谡麄€(gè)交互過程中始終可見且位置固定，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其大小位置始終不會(huì)隨用戶的操作或系統(tǒng)的響應(yīng)而發(fā)生變化，并且要始終處于操作面板的最前面。而對(duì)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?，另一? 面還要完成相關(guān)參數(shù)信息的接收和傳遞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(yùn)行時(shí)由于用戶的某種特殊功能操作而加載的，如程序檢錯(cuò)過程中提示用戶錯(cuò)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?cè)O(shè)計(jì)成活動(dòng)的，讓用戶可根據(jù)需要隨意拖放關(guān)閉。 控件設(shè)計(jì) 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(biāo)點(diǎn)擊，如文本框接收用戶鍵入的符合或數(shù)字，按鈕響應(yīng)用戶的鼠標(biāo)點(diǎn)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(jìn)入程序編輯 窗體，該窗體上部的程序名 9 標(biāo)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(duì)哪一個(gè)程序進(jìn)行編輯。 控件反饋的信息也相應(yīng)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(biāo)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(jìn)行過程中，標(biāo)簽控件實(shí)時(shí)顯示刀具中心坐標(biāo)點(diǎn)的變化及正在加工的程序代碼，而圖片框則動(dòng)態(tài)顯示走刀軌跡。對(duì)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(jì)事件相應(yīng)過程，不僅結(jié)構(gòu)清晰而且極大地提高了設(shè)計(jì)效率。 交互界面設(shè)計(jì) 交互界面（如圖 21）是用戶與應(yīng)用程序進(jìn)行交互時(shí)的可視部分，在 VB 程序設(shè)計(jì)中，利用窗體設(shè)計(jì)器進(jìn)行窗體設(shè)計(jì)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(biāo)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(jìn)行創(chuàng)建，繪圖區(qū)用 Picturescale()函數(shù)建立。 （ 1） 菜單介紹菜單項(xiàng)“文件”主要包括打開、創(chuàng)建、保存、另存、打印子菜單，完成對(duì) NC 加工程序的輸入及輸出?！熬庉嫛敝饕ㄐ薷?、刪除、插入、列表等 ，可對(duì) NC 加工程序進(jìn)行編輯。點(diǎn)擊“運(yùn)行”菜單，出現(xiàn)對(duì)話框，詢問控制機(jī)型及圖形輸出是工件輪廓還是刀心軌跡 (同時(shí)輸入刀具半徑 )，點(diǎn)擊確定后便在繪圖區(qū)繪圖。菜單項(xiàng)“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(xiàng)“查看”則主要包括放大、縮小，可對(duì)圖形中的細(xì)節(jié)進(jìn)行查看。 （ 2） 工具欄給用戶提供了一個(gè)直觀的圖形界面，用戶可通過它直接使用應(yīng)用程序中，最常見的功能和命令。 10 圖 21 交互界面設(shè)計(jì) 系統(tǒng)界面的整體布局 數(shù)控車床加工環(huán)境由四個(gè)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(dòng)態(tài)加工前先將上述各部件庫中的部件用 VB 語言進(jìn)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(kuò)充的，但為了界面的簡(jiǎn)潔并考慮能夠說明問題，本系統(tǒng)對(duì)于不同的部件庫僅以 2 至 4 個(gè)不同數(shù)目的部件作為實(shí)例進(jìn)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(shí)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(gè)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(gè)菜單項(xiàng)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(diǎn)，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(jì)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(yùn)動(dòng)，刀架沿車床縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壸髦本€運(yùn)動(dòng)，形成刀具的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)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(biāo)同工件被加工回轉(zhuǎn)表面所處 Z坐標(biāo) (回轉(zhuǎn)體軸線 )相對(duì)應(yīng)，刀尖所處的 X 坐標(biāo)取絕對(duì)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(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，得到加工過程任意時(shí)刻的 X, Z 坐標(biāo)信息，利用它們改變工件上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的顯示坐標(biāo)位置，就可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的加工過程，即實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)加工過程的仿真。 程序設(shè)計(jì)的 任務(wù) 由于本課題是對(duì)數(shù)控加工教學(xué)仿真系統(tǒng)進(jìn)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(jì)思路一一“界面總體設(shè)計(jì)，功能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)”的模塊化設(shè)計(jì)方案，分析了設(shè)計(jì)步驟，給出了功能的擴(kuò)充方法。數(shù)控加工教學(xué)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是要設(shè)計(jì)出與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)操作面板完全相同的交互界面，并實(shí)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(gè)設(shè)計(jì)過程涉及多達(dá)幾十個(gè)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(gè)按鈕功能代碼的編寫。為了使設(shè)計(jì)能有條不紊地進(jìn)行，采用“界面總體設(shè)計(jì)，功能單獨(dú)實(shí) 現(xiàn)”的模塊化設(shè)計(jì)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(gè)顯示狀態(tài)下控件的變化或變化規(guī)律設(shè)計(jì)出交互界面，并同時(shí)完成實(shí)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(xué)仿真系統(tǒng)的基本框架。然后針對(duì)不同類型功能按鈕，分別編寫代碼。代碼完成后以獨(dú)立模塊的形式依次添加進(jìn)教學(xué)仿真系統(tǒng)框架中對(duì)應(yīng)功能按鈕的位置，同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)性的測(cè)試和調(diào)試，直至這部分功能穩(wěn)定運(yùn)行。隨著功能代碼的不斷加入，教學(xué)仿真系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)充直到全部功能得以實(shí)現(xiàn)。 車削仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 車削加工仿真的任務(wù) 車削加工仿真 要完成以下幾項(xiàng)任務(wù) :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(gè)重要組成部分，它是仿真系