开放式数控系统专用加工代码功能的设计与实施

摘要

开放式数控系统是各发达国家在20世纪90年代开始争先发展的新型控制器。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用、封闭、开环控制模式向通用、开放、实时动态、全闭环控制模式发展。改善代码的解析及添加新的加工控制手段是开放式控制系统下一步的重要任务。 本课题源自华南理工大学先进数控设备实验室及广东省自然科学基金资助的科技攻关项目--“基于RTLinux的先进数控系统设计项目”,实验室在RTLinux平台下对开放式数控系统软件进行了长期而有效的研究,并通过与设备生产商的合作建立了一套完备的三轴运行数控系统。本文的专用加工代码解析器课题正是在此情况下提出的。 本文运用数控系统加工代码解析器原理对解析器需求和功能进行分析,引入了行译码块和解析器配置块的数据概念,重构了解析器内部结构,结合数控系统各模块之间的通讯机制合理地对词法、语法和语义与解析器的联系做出探讨,重新设计实现了新的专用代码解析器架构；并在新的专用代码解析器架构的基础上,添加了有关于增强代码可操作性与人机交互为主的专用代码。各类专用代码提升了操纵机床的用户和加工代码以及外围加工硬件的可操作性；增强了NC代码设计者对加工代码编写的灵活性；让用户可自主扩展解析器自定义功能。 本文还结合整个数控系统的其它外部联机模块,对专用代码在系统中的应用提出并实施了扩展的方案；将专用代码解析器有机地融合到整个数控系统中,拓展了系统利用代码解析器的范围；从模块之间的交互入手,清晰地剖析专用代码解析器与其它模块的联接。 此外,本文还就运用专用代码解析器的数控系统整机的组装运行作了问题分析与改进。通过联机的测试,检验专用代码的正确性的同时,对专用代码解析器应用于不同的加工条件下的加工效果作了分级评定,提供了控制分析意见。 专用代码解析器代表了数控系统代码处理功能发展的新方向,是今后数控系统乃至其它机械加工系统处理标准加工代码的关键模块。本文对实现专用代码解析器所作的尝试已经得以投入现场试用,对以后专用代码解析器的进一步完善意义重大,对尽快实现专用代码数控系统的产业化发展也具有重要的参考价值和意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 开放式数控系统

1.1.1 概述

1.1.2 系统结构特征和基本原理

1.1.3 数控专用加工代码的技术与应用现状

1.1.4 系统发展趋势

1.2 本文的主要研究范围和工作思路

1.2.1 本文的研究范围

1.2.2 本文的工作思路

第2章数控系统加工代码解析器的原理

2.1 需求分析和功能描述

2.1.1 需求分析

2.1.2 功能描述

2.2 数控加工代码解析器的构成

2.2.1 解析器内部构成

2.2.2 解析器与外部模块的接口

2.2.3 解析器与外部模块之间的通讯方式

2.3 数控加工代码解析器功能实施的相关因素

2.3.1 开发环境的选取

2.3.2 加工指令代码的词法、语法、语义分析

2.3.3 安全与纠错的考虑

2.4 解析器的实现

2.5 本章小结

第3章专用加工代码功能的软件优化设计与实施

3.1 软件设计基础

3.1.1 两个重要的结构

3.2 用户对加工代码可操作性的改善

3.2.1 O代码简介

3.2.2 goto强行跳转语句优化设计

3.2.3 条件语句优化设计

3.2.4 子程序或宏程序的处理

3.3 强化的人机交互功能实施

3.3.1 用户自定义控制代码的设计

3.3.2 操作面板按钮控制功能扩展

3.4 本章小结

第4章专用加工代码解析器与外部功能模块的联接

4.1 控制外部器件状态的功能实施

4.2 对刀程序的功能实施

4.3 断点执行功能实施

4.3.1 断点执行功能的提出

4.3.2 断点执行功能的实现

4.4 图形用户界面的功能实施

4.4.1 图形用户界面和解析器的联接

4.4.2 代码文本处理器功能

4.4.3 代码检查功能和模拟执行功能

4.4.4 其它辅助功能

4.5 联机组装的问题改进与加工效果分析

4.5.1 专用代码解析器的安装

4.5.2 I/O状态的问题与改进

4.5.3 联机加工效果分析

4.6 本章小结

第5章数控系统专用加工代码功能的验证

5.1 功能测试平台

5.2 加工代码解析器功能测试

5.2.1 基本加工测试条件

5.2.2 各种条件下的加工测试

5.3 专用加工代码功能测试

5.3.1 代码的单元测试

5.3.2 系统集成测试

5.4 存在问题

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间完成的学术论文

致谢

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