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虚拟数控加工过程控制系统的设计与实现

作　者: 王尚斌
导　师: 李家霁；王品
学　校: 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
专　业: 计算机系统结构
关键词: 虚拟数控 NC代码解释时效性数字采样法
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

论文在深入了解虚拟制造技术发展现状的基础上,对虚拟数控加工过程控制技术进行了研究。虚拟数控加工过程控制技术是虚拟制造技术中的重要组成单元,主要包含对NC代码解释、刀具补偿、轨迹插补等环节,其中NC代码解释是控制技术的关键环节,它设计的好坏会直接影响整个虚拟数控系统的可用性。论文结合当前国内研究现状和虚拟数控加工过程控制技术研发的实际情况,设计采用资源重叠流水线控制方法来实现NC代码解释器。通过总结数控NC代码特点,设计并实现了语法分析模块、解释执行模块。在实现中引入函数指针数组和表达式求值算法,很好的解决了数控系统的可扩展性,通过采用关键字信息表在一定程度上提高了解释器的通用性。控制系统采用数字采样法实现了对直线和圆弧的轨迹插补。在虚拟数控加工过程控制技术的研究中,系统的时效性是一个亟待解决的问题,论文通过采用RCS通信机制和Windows系统的线程机制及定时机制很好的解决了模块间通信问题,并使控制系统的效率得到了提高。论文在此基础上,以蓝天数控系统LT210系统为仿真对象,结合三维机床仿真系统构建了数控加工仿真系统。最后通过仿真系统对虚拟加工过程控制系统进行了测试。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-9
第一章绪论  9-17
  1.1 虚拟制造概述  9-10
    1.1.1 虚拟制造产生的背景  9
    1.1.2 虚拟制造的发展现状  9-10
  1.2 虚拟制造技术与虚拟数控  10-11
  1.3 虚拟数控加工技术  11-15
    1.3.1 虚拟数控加工仿真技术  11-12
    1.3.2 虚拟数控加工过程控制技术  12-13
    1.3.3 国内外研究概况  13-15
  1.4 课题的研究目的和意义  15
  1.5 本文的工作内容和组织结构  15-17
第二章虚拟数控加工过程控制系统结构的设计  17-23
  2.1 系统的设计目标  17
  2.2 系统的设计思想  17-19
  2.3 系统的结构设计  19-20
    2.3.1 系统结构设计的依据  19
    2.3.2 系统的整体结构  19-20
  2.4 系统的控制流程及模块划分  20-22
    2.4.1 系统控制流程  20
    2.4.2 系统的模块划分  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章虚拟数控加工过程控制系统中关键技术的实现  23-47
  3.1 NC 代码解释的原理与具体实现  23-39
    3.1.1 NC 代码解释技术概述  23-26
    3.1.2 解释器的结构设计  26-27
    3.1.3 语法分析模块的实现  27-35
    3.1.4 解释执行模块的实现  35-36
    3.1.5 解释器扩展性与通用性设计与实现  36-39
  3.2 刀具补偿原理  39-43
    3.2.1 刀具长度补偿  39-40
    3.2.2 刀具半径补偿  40-43
  3.3 轨迹插补的原理与实现  43-46
    3.3.1 直线插补算法  43-44
    3.3.2 圆弧插补算法  44-45
    3.3.3 插补算法误差分析  45-46
  3.4 小结  46-47
第四章控制系统中模块间接口的设计及时效性研究  47-55
  4.1 RCS 及其通信机制概述  47
  4.2 模块间通信接口  47-50
    4.2.1 任务调度与人机界面的接口  48-49
    4.2.2 任务调度与轨迹控制的接口  49
    4.2.3 任务调度与解释器  49-50
  4.3 控制系统时效性的研究与实现  50-54
    4.3.1 进程与线程  50-52
    4.3.2 Windows 定时机制  52-53
    4.3.3 系统实现  53-54
  4.4 小结  54-55
第五章系统的界面设计及系统验证测试  55-61
  5.1 系统界面设计  55-58
    5.1.1 系统界面的结构设计  55-56
    5.1.2 虚拟操作面板  56-57
    5.1.3 虚拟机床仿真  57-58
  5.2 测试验证  58-60
  5.3 小结  60-61
结束语  61-62
参考文献  62-64
发表文章  64-65
致谢  65

虚拟数控加工过程控制系统的设计与实现

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