基于Solidworks的编译型数控系统编译器的研究

摘要

译码模块是数控系统的重要组成部分，其主要功能是将数控代码转换为数控系统可以识别并处理的数据格式。开发功能多样化的开放性译码模块对促进数控系统向开放性和智能化发展有十分重要的意义。
　　编译型数控系统可以有效解决当前基于PC数控系统开放性和实时性的矛盾，通过采用编译方式运行的译码模块，可以实现最大程度的前瞻性控制。编译型数控系统要求其译码模块充分发挥当前计算机存储容量、运算速度和软硬件资源等方面的优势，而传统译码模块以G代码为输入信息，功能比较单一，并不能充分发挥编译型数控系统的优势。
　　基于以上问题，本文提出了一种适用于编译型数控系统的编译器。通过对Solidworks软件进行二次开发，编译器以插件形式运行于Solidworks之内，从Solidworks的零件模型读取加工所需几何信息，并通过人机交互获得加工和系统参数。编译器集成了路径规划、速度控制和插补运算等功能，最终生成插补之后的位置指令。
　　根据编译型数控系统的特点和性能要求，分析编译器的功能需求，选用Solidworks作为编译器开发平台，对编译器的总体架构进行设计，定义编译器功能、组织结构和信息流模型，设计编译器人机交互界面和加工信息读取和存储算法；以二维型腔为主要研究对象，采用环切的加工方式，对环切刀具路径生成算法进行研究，分析路径干涉类型，并提出干涉消除算法，生成无跳刀的二维型腔刀具路径；通过前瞻控制算法和S型加减速控制算法的研究，对刀具路径进行进给速度的规划；针对直线、圆弧和三次B样条曲线加工路径，对其插补算法展开研究，并对插补误差进行分析和补偿；通过对完成速度规划的刀具路径进行插补运算，定义编译器输出的目标代码格式，实现数控位置指令的生成和输出。
　　对编译器输出的目标代码，通过仿真加工试验，得到二维型腔和三次B样条曲线实例的轨迹插补结果，并对其速度曲线、加速度曲线和加加速度曲线进行分析，验证编译器输出的目标代码的准确性。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2开放式数控系统体系结构及编译器研究现状

1.3二维型腔刀具路径规划研究现状

1.4加减速控制和插补算法研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章 编译型数控系统编译器整体方案设计

2.1编译型数控系统编译器功能需求分析

2.2编译器开发平台选择及总体结构设计

2.3本章小结

第3章 二维型腔环切刀具路径生成算法研究

3.1基于顶点的刀具路径偏置算法研究

3.2局部无效边处理算法研究

3.3全局干涉环去除算法研究

3.4偏置环连接算法研究

3.5本章小结

第4章 编译器加减速规划算法和插补算法研究

4.1编译器S型曲线加减速规划算法研究

4.2编译器前瞻控制算法研究

4.3编译型数控系统插补算法研究

4.4编译器目标代码格式设计与生成

4.5本章小结

第5章 编译型数控系统编译器实验研究

5.1二维型腔虚拟加工实验

5.2三次B样条曲线虚拟加工实验

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

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