專利名稱：一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)與方法及其數(shù)據(jù)控制流文件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及先進(jìn)控制與先進(jìn)制造領(lǐng)域，具體是涉及數(shù)字控制信息制造 系統(tǒng)及其制造數(shù)字控制信息的方法，以及一種標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字控制信息產(chǎn)品 ——數(shù)據(jù)控制流文件。
背景技術(shù)：
信息時(shí)代使現(xiàn)代制造業(yè)迅速邁向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化。在這一歷 史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)扮演了關(guān)鍵角色?，F(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)控制下的插補(bǔ)迭代技術(shù)。 插補(bǔ)模塊是現(xiàn)有數(shù)字控制系統(tǒng)的核心模塊。插補(bǔ)周期是現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控 制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。插補(bǔ)周期越短，插補(bǔ)點(diǎn)距越小，零件的加工精度也就越高。高精度加工要求插補(bǔ)周期達(dá)到O.lms的數(shù)量級(jí)?，F(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)已邁向高速、高精度、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)控制， 納米插補(bǔ)技術(shù)、NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline，非統(tǒng)一有理B樣 條)插補(bǔ)技術(shù)成為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的熱點(diǎn)。直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和 NURBS插補(bǔ)這三種插補(bǔ)技術(shù)分別對(duì)應(yīng)零件模型的一階表示、二階表示、三 階(以上)表示。納米插補(bǔ)涉及64位處理器與64位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。NURBS 插補(bǔ)涉及曲線的曲率，是三階甚至三階以上的差分方程，其計(jì)算過(guò)程異常 復(fù)雜，需要超高速微處理器。在現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)中， 一旦工作機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度提高、或運(yùn)動(dòng) 精度提高、或聯(lián)動(dòng)軸增加、或聯(lián)動(dòng)參數(shù)增加，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的插補(bǔ)周期必 然以指數(shù)形式增大，從而需要更多位數(shù)、更高速度的CPU以及實(shí)時(shí)性更強(qiáng) 可靠性更高的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。因此，采用64位高速超高速微處理器與插補(bǔ) 周期達(dá)到0.1毫秒甚至微秒級(jí)的64位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成為現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。換言之，在實(shí)質(zhì)上，現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)的技術(shù) 進(jìn)步取決于微處理器的芯片技術(shù)。本申請(qǐng)人的在先專利申請(qǐng)《計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制方法與體系結(jié)構(gòu)》(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710124304.9)針對(duì)常規(guī)正交離散坐標(biāo) 系提出了一種數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制方法(Data- flow Related Control,簡(jiǎn)稱DRC控制)，取消了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與插補(bǔ)迭代算法的實(shí)時(shí)控制功能，清除了微處 理器芯片與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)數(shù)字控制系統(tǒng)的一切負(fù)面影響，使數(shù)字控制系 統(tǒng)告別了插補(bǔ)時(shí)代。DRC控制方法簡(jiǎn)述如下根據(jù)工作機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)和工藝參數(shù)(如進(jìn)給 量、進(jìn)給速度等)，首先確定優(yōu)化目標(biāo)，包括短程逼近、最小偏差逼近、最 少拐點(diǎn)逼近等，再根據(jù)刀具路徑文件庫(kù)中的刀具路徑，選擇相應(yīng)的算法對(duì) 輪廓運(yùn)動(dòng)進(jìn)行整體優(yōu)化；在常規(guī)正交離散坐標(biāo)系進(jìn)行數(shù)值計(jì)算生成輪廓運(yùn) 動(dòng)的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流并予以局部?jī)?yōu)化；將控制工藝參數(shù)的開(kāi)關(guān)視為虛擬坐 標(biāo)軸，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算生成工藝參數(shù)對(duì)主動(dòng)軸數(shù)據(jù)流的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) 流并予以局部?jī)?yōu)化；生成多軸多參數(shù)的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。DRC控制將復(fù)雜的多軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)迭代控制問(wèn)題、工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)控 制問(wèn)題以及確定性誤差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償問(wèn)題統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)化為PC系統(tǒng)中離線進(jìn)行的 信息處理問(wèn)題，納米插補(bǔ)與NURBS插補(bǔ)同樣轉(zhuǎn)化為PC系統(tǒng)中離線進(jìn)行的 信息處理問(wèn)題，從而將數(shù)字控制信息的制造過(guò)程軟件化，將數(shù)字控制技術(shù) 軟件化。但是上述DRC控制技術(shù)還存在不完善之處，主要表現(xiàn)在1、 采用DRC控制方法的PC系統(tǒng)將數(shù)字控制信息的制造過(guò)程軟件化， 也將數(shù)字控制技術(shù)軟件化，這就意味著，所述PC系統(tǒng)是一個(gè)可以獨(dú)立生產(chǎn)、 獨(dú)立使用的用于制造數(shù)字控制信息的裝置，可稱之為數(shù)字控制信息制造系 統(tǒng)。關(guān)于所述數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與功能還須進(jìn)一步改進(jìn)。2、 開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)的基本內(nèi)涵是，用戶不必依賴于制造廠商，可 以自主開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)數(shù)字控制信息的應(yīng)用軟件，并對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用軟件進(jìn)行置換和擴(kuò)展。這就要求基于PC構(gòu)建的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)必須是一個(gè)開(kāi)放 式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從而使數(shù)字控制信息制造過(guò)程進(jìn)一步完全軟件化，使數(shù)字 控制技術(shù)進(jìn)一步完全軟件化。3、 對(duì)于開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)，歐盟的OSACA計(jì)劃規(guī)定了3個(gè)層次的 開(kāi)放程度人機(jī)界面開(kāi)放、內(nèi)核有限開(kāi)放、全開(kāi)放。在人機(jī)界面層，開(kāi)放 式數(shù)字控制系統(tǒng)應(yīng)能夠提供一致性好的人機(jī)界面，對(duì)于降低人員培訓(xùn)費(fèi)用， 降低系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用都具有比較重要的意義。從方法上講，所謂一致性好的 人機(jī)界面涉及用戶描述控制作業(yè)的方式或用戶程序所使用的高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)該 與數(shù)字控制系統(tǒng)中的控制程序具有一定的一致性，包括用戶指令與控制程 序中的控制指令在形式上的一致性以及在語(yǔ)義結(jié)構(gòu)上的一致性。4、 現(xiàn)有數(shù)字控制技術(shù)都建立在笛卡兒坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系等正交坐標(biāo)系 上。由于存在制造誤差、裝配誤差以及摩損產(chǎn)生的誤差，實(shí)際上的直角坐 標(biāo)工作臺(tái)、迴轉(zhuǎn)工作臺(tái)都不是正交坐標(biāo)系。開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái) 將數(shù)字控制信息制造過(guò)程進(jìn)一步完全軟件化，將數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)一步完全 軟件化，這就意味著，在開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)中，制造數(shù)字控制 信息的方法可以推廣到非正交坐標(biāo)系，包括存在種種誤差的正交坐標(biāo)系。5、 在現(xiàn)代制造業(yè)中，零件圖是攜帶、傳遞控制信息的唯一載體。數(shù)字 控制信息制造系統(tǒng)既然是獨(dú)立生產(chǎn)、獨(dú)立使用的用于制造數(shù)字控制信息的 裝置，那么，數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)所制造的數(shù)字控制信息則成為一種產(chǎn) 品，如何規(guī)定該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以利于標(biāo)準(zhǔn)化也是需要解決的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是彌補(bǔ)以上不完善之處，提出一種數(shù)字控制 信息制造系統(tǒng)以及制造數(shù)字控制信息的方法。本發(fā)明還提出一種用于數(shù)字 控制的數(shù)據(jù)控制流文件。1、本發(fā)明的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)。對(duì)于用戶程序，本發(fā)明提出一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)用于離線制造全部數(shù)字控制信息。所述數(shù)字控制信息用于完成給定控制任務(wù)，是直接面 向工作機(jī)的，包括多個(gè)軸的多軸關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流與多個(gè)參數(shù)的參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流 即多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流，以及控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制流。本發(fā)明的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)；所述硬件平臺(tái)為PC機(jī)；所述軟件平臺(tái)為圖形界面操作系統(tǒng)；所述應(yīng) 用軟件系統(tǒng)包括人機(jī)界面功能區(qū)HMC、可編程邏輯控制功能區(qū)PLC、多 軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM (Multi-axis Multi-parameter Machining)以及系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD (System Database);所述人機(jī)界面功能區(qū)HMC用于接收用 戶程序；所述可編程邏輯控制功能區(qū)PLC用于生成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)控 制流；所述多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM用于生成數(shù)據(jù)控制流文件；所述系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD用于儲(chǔ)存各種形式的相關(guān)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述應(yīng)用軟件系統(tǒng)建立在中間件(Middleware)之上，各 功能區(qū)均采用應(yīng)用編程接口 API (Application Programming Interface)。進(jìn)一步地，所述多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊GRD (Generation of Related Data Stream),用 于生成伺服控制的多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊FRD (Format of Related Data Stream File), 用于將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣格式化；鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表； 鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表；生成格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS (Data Control Flow Interface Specification),用于生成系統(tǒng)初始化與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)指令ST;鏈接 所述開(kāi)關(guān)控制流生成開(kāi)關(guān)指令SW;鏈接所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流 分布矩陣生成軌跡指令TR;根據(jù)用戶程序?qū)㈤_(kāi)關(guān)指令SW、軌跡指令TR 和狀態(tài)指令ST編譯成I/0分配程序；根據(jù)用戶程序?qū)/O分配程序、格式 化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流編譯成數(shù)據(jù)控制流文件。進(jìn)一步地，所述多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM還包括精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊 SFS (Simulation of Fine Structure),所述精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS用于對(duì)多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣進(jìn)行設(shè)定標(biāo)度的模擬仿真與調(diào)整優(yōu)化。進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD包括刀具路徑文件庫(kù)、DCFS文件庫(kù)、 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù); 所述刀具路徑文件庫(kù)，至少儲(chǔ)存有零件的刀具路徑文件；所述DCFS文件 庫(kù)，至少儲(chǔ)存有零件的DCFS文件、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的 狀態(tài)表；所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有刀具路徑的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù) 文件；所述結(jié)構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有工作機(jī)軸間的包括不平行度、不 垂直度在內(nèi)的坐標(biāo)系參數(shù)，以及工作機(jī)單軸的包括線位移誤差、角位移誤 差、反向間隙在內(nèi)的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)；所述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)至少儲(chǔ)存有與加 工工藝有關(guān)的工藝參數(shù)；所述系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有包括步進(jìn)/非步 進(jìn)、進(jìn)給當(dāng)量、速度與加速度的上限、環(huán)境溫度的上限在內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)， 以及智能驅(qū)動(dòng)器的初始化參數(shù)、可編程數(shù)據(jù)流控制器的I/O接口的初始化參 數(shù)。進(jìn)一步地，所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流 分布矩陣的宏觀信息，所述宏觀信息包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布 矩陣的維數(shù)即聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng)工藝參數(shù)的個(gè)數(shù)信息、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng) 工藝參數(shù)的代碼信息、所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ) 地址信息、所述開(kāi)關(guān)控制流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ)地址信息中的一個(gè)或多 個(gè)信息；所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表包括每個(gè)數(shù)據(jù)流的微觀信息，所述微觀 信息包括每個(gè)數(shù)據(jù)流的發(fā)送與接收狀態(tài)信息、傳輸速度信息、傳輸比特率 信息、傳輸比特?cái)?shù)信息和傳輸起始時(shí)刻信息中的一個(gè)或多個(gè)信息。2.本發(fā)明的數(shù)字控制信息制造方法本發(fā)明提出的數(shù)字控制信息的制造方法包括以下步驟步驟l、人機(jī)界 面功能區(qū)接收用戶程序；步驟2、根據(jù)用戶程序，可編程邏輯控制功能區(qū)生 成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)控制流；步驟3、根據(jù)用戶程序，多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功 能區(qū)生成控制輪廓運(yùn)動(dòng)和工藝參數(shù)的格式化多軸多參數(shù)數(shù)據(jù)流分布矩陣； 步驟4、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)鏈接開(kāi)關(guān)控制流和格式化多軸多參數(shù)數(shù)據(jù)流分布矩陣，生成數(shù)據(jù)控制流文件。進(jìn)一步地，所述步驟3包括以下步驟步驟3-l、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能 區(qū)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊生成多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；步驟3-2、 多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流 分布矩陣格式化，生成格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。所述步驟3-1包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊在非正交離散坐標(biāo)系中生成多 軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；所述非正交離散坐標(biāo)系為軸的位移量為有理整數(shù)、軸的運(yùn)動(dòng)方向不相互垂直的坐標(biāo)系。所述步驟4包括以下步驟步驟4-l、根據(jù)用戶程序，多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)的數(shù)據(jù)控制流文件生 成模塊鏈接所述開(kāi)關(guān)控制流，生成開(kāi)關(guān)指令SW;鏈接所述格式化多軸多參 數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，生成軌跡指令TR;鏈接用戶程序中指定的系統(tǒng)參 數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，生成狀態(tài)指令ST;步驟4-2、根據(jù)用戶程序，所述數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將所述開(kāi)關(guān)指 令SW、所述軌跡指令TR和所述狀態(tài)指令ST編譯成I/O分配程序；步驟4-3、根據(jù)用戶程序，所述數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將I/O分配程 序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流編譯成數(shù)據(jù)控制 流文件。進(jìn)一步地，所述I/O分配程序用狀態(tài)指令ST控制坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)， 用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令ST進(jìn)行系統(tǒng) 初始化并控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；所述狀態(tài)指令ST與用戶程序中的狀態(tài)指令 ST-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，所述軌跡指令TR與用戶程序中的伺服型運(yùn)動(dòng) 指令TR-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)指令SW與用戶程序中的開(kāi)關(guān) 型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。3、本發(fā)明的用于數(shù)字控制的數(shù)據(jù)控制流文件。本發(fā)明提出的DCFS (Data Control Flow Interface Specification)文件，包括I/0分配程序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)f(據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流。所述I/O分配程序由狀態(tài)指令ST、軌跡指令TR與開(kāi)關(guān)指令SW構(gòu)成; 所述狀態(tài)指令ST用于設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及按照系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)初始 化；所述軌跡指令TR鏈接所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，用 于實(shí)時(shí)控制軸的輪廓運(yùn)動(dòng)；所述開(kāi)關(guān)指令SW鏈接所述開(kāi)關(guān)控制流，用于 實(shí)時(shí)控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，所述軌跡指令TR包括所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分 布矩陣在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址；所述開(kāi)關(guān)指令SW包括所述開(kāi)關(guān)控制流在存 儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址。
采用本發(fā)明的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)和方法所生產(chǎn)的數(shù)字控制信息以 特定的格式形成一個(gè)數(shù)字控制信息文件即DCFS文件。DCFS文件具有平 臺(tái)無(wú)關(guān)性，即與PC系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)，從而成為一種可 以在市場(chǎng)上進(jìn)行交換的商品，該數(shù)字控制信息是直接面向該工作機(jī)的數(shù)字 化控制信息，是完成給定控制任務(wù)的數(shù)字映像，包括運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)字映像 與工藝參數(shù)的數(shù)字映像，以及邏輯控制的開(kāi)關(guān)控制流；數(shù)字映像包括毫米 級(jí)精細(xì)數(shù)字映像、微米級(jí)精細(xì)數(shù)字映像、納米級(jí)精細(xì)數(shù)字映像、皮米級(jí)精 細(xì)數(shù)字映像。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是
1、 在現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)中，數(shù)字控制信息的生產(chǎn)過(guò)程與所生產(chǎn) 的數(shù)字控制信息都是完全封閉的。在本發(fā)明中，數(shù)字控制信息的生產(chǎn)過(guò)程 與所生產(chǎn)的數(shù)字控制信息都是開(kāi)放的。本發(fā)明在用戶與控制機(jī)之間、用戶 與工作機(jī)之間、控制機(jī)與工作機(jī)之間，也就是在控制的全過(guò)程中構(gòu)建了一 致性好的過(guò)程界面，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制信息的開(kāi)放性。
2、 本發(fā)明所提出的開(kāi)放式控制信息制造平臺(tái)建立在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件 之上，與PC系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制技術(shù)的 完全軟件化，為數(shù)字控制信息的應(yīng)用開(kāi)發(fā)構(gòu)建了一個(gè)開(kāi)放式技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。
3、 NURBS插補(bǔ)涉及曲線的曲率，是三階甚至三階以上的差分方程，其計(jì)算過(guò)程異常復(fù)雜。在現(xiàn)有數(shù)字控制系統(tǒng)中實(shí)I見(jiàn)NURBS插補(bǔ)需要超高速 微處理器，造價(jià)很高，是完全封閉的。本發(fā)明所提出的開(kāi)放式數(shù)字控制信 息制造平臺(tái)為用戶采用種種高度復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算技術(shù)進(jìn)行NURBS插值、擬 合與逼近提供了技術(shù)支撐，以擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的簡(jiǎn)單技術(shù)手段與低廉的代價(jià) 實(shí)現(xiàn)了 NURBS逼近，而且是完全開(kāi)放的。
4、 納米插補(bǔ)是以納米為單位進(jìn)行插補(bǔ)。納米插補(bǔ)可以達(dá)到接近所設(shè)計(jì) 形狀的光潔加工表面，顯著提高了加工表面平滑性。為實(shí)現(xiàn)納米插補(bǔ)，現(xiàn) 有數(shù)字控制技術(shù)必須采用64位超高速處理器，技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格高昂。本發(fā) 明所提出的開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)以擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的簡(jiǎn)單技術(shù)手段 與低廉的代價(jià)實(shí)現(xiàn)了納米插補(bǔ)以及納米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)的模擬仿真與調(diào)整 優(yōu)化。
5、 NC程序的高速程序預(yù)處理技術(shù)是現(xiàn)有數(shù)字控制系統(tǒng)的重要技術(shù)手 段。現(xiàn)有數(shù)字控制系統(tǒng)采用插補(bǔ)迭代控制，將曲線用微小直線來(lái)逼近，導(dǎo) 致輪廓軌跡的NC程序過(guò)長(zhǎng)，加工精度愈高，NC程序愈長(zhǎng)，因而必須對(duì) NC程序進(jìn)行高速預(yù)處理。國(guó)家"高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備"科技重大專 項(xiàng)中的課題"全數(shù)字高檔數(shù)控裝置"將NC程序的高速程序預(yù)處理技術(shù)列 為研究?jī)?nèi)容。在本發(fā)明所提出的開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)上，無(wú)論輪 廓軌跡中有多少條不同的曲線，該輪廓軌跡在I/O分配程序中一般只使用 一條軌跡指令，實(shí)現(xiàn)了NC程序的最簡(jiǎn)化，不存在NC程序的預(yù)處理問(wèn)題。
6、 本發(fā)明提出的開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)所生產(chǎn)的數(shù)字控制信息 與PC的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)無(wú)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制信息的最優(yōu)化與數(shù)字控 制信息的標(biāo)準(zhǔn)化，從而將數(shù)字控制信息產(chǎn)品化、商品化。如果將圖紙視為 零件的圖形化控制信息產(chǎn)品，則DCFS文件就是零件的數(shù)字化控制信息產(chǎn) 品，這種數(shù)字控制信息產(chǎn)品將進(jìn)入市場(chǎng)。
7、 數(shù)字制造，又稱"e-制造"，是制造業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一?，F(xiàn)有開(kāi)放 式數(shù)字控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，實(shí)質(zhì)上取決于微處理器的芯片技術(shù)。本發(fā)明將數(shù)字控制技術(shù)轉(zhuǎn)化為開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)上的信息處理問(wèn)題， 將數(shù)字控制信息的生產(chǎn)與數(shù)字控制技術(shù)完全軟件化，這就產(chǎn)生了一個(gè)有益 效果，即催生數(shù)字制造中的一個(gè)新產(chǎn)業(yè)——數(shù)字控制信息制造業(yè)，即生產(chǎn)
DCFS文件形態(tài)的商品化數(shù)字控制信息。


圖1是具體實(shí)施方式
中數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件系 統(tǒng)。其硬件平臺(tái)為一般的PC機(jī)系統(tǒng)，軟件平臺(tái)為圖形界面操作系統(tǒng)，其它 配置包括PLC系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)(選配)等。
如圖1所示，應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括人機(jī)界面功能區(qū)HMC、可編程邏輯控 制功能區(qū)PLC、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD (System Database);人機(jī)界面功能區(qū)HMC用于接收用戶程序；可編程邏輯控制功 能區(qū)PLC用于生成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)控制流；多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū) MM用于生成數(shù)據(jù)控制流文件；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD用于儲(chǔ)存各種形式的相關(guān) 數(shù)據(jù)。
其中，HMC功能區(qū)應(yīng)具有的基本功能及其相應(yīng)模塊為信息可視化模
塊HMC-Visu、人工操作模塊HMC-Mop、加工程序編輯模塊HMC-Edit、 診斷模塊HMC-Diag、用戶身份驗(yàn)證模塊HMC-Authe、文件系統(tǒng)管理模塊 HMC-FileManage、通信服務(wù)模塊HMC-CommSrv 。
PLC功能區(qū)應(yīng)具有的基本功能及其相應(yīng)模塊為代碼管理模塊 LC-RtsCm、順序控制模塊LC-RtsCtrl、 PLC任務(wù)調(diào)度模塊LC-RtsTask、通 信服務(wù)模塊LC-RtsSrv。
人機(jī)界面功能區(qū)HMC通過(guò)圖形界面接收用戶程序；可編程邏輯功能 區(qū)PLC處理開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的邏輯控制，生成開(kāi)關(guān)控制流。HMC功能區(qū)和PLC功能區(qū)屬現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)。
MM功能區(qū)包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊GRD、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊 FRD、數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS、精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD包括刀具路徑文件庫(kù)、DCFS文件庫(kù)、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù) 庫(kù)、結(jié)構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。所述刀具路徑 文件庫(kù)，至少儲(chǔ)存有零件的刀具路徑文件；所述DCFS文件庫(kù)，至少儲(chǔ)存 有零件的DCFS文件、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表；所述 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有刀具路徑的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)文件；所述結(jié) 構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有工作機(jī)的軸間的不平行度、不垂直度等坐標(biāo)系 參數(shù)，軸的線位移誤差、角位移誤差、反向間隙等軸的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)；所 述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有與加工工藝有關(guān)的工藝參數(shù)，如進(jìn)給量、 進(jìn)給速度等；所述系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有步進(jìn)/非步進(jìn)、進(jìn)給當(dāng)量、 速度與加速度的上限、環(huán)境溫度的上限等系統(tǒng)參數(shù)，智能驅(qū)動(dòng)器的初始化
參數(shù)，可編程數(shù)據(jù)流控制器的i/o接口的初始化參數(shù)。
所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣的 宏觀信息，所述宏觀信息包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣的維數(shù) 即聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng)工藝參數(shù)的個(gè)數(shù)信息、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng)工藝參數(shù)的 代碼信息、所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ)地址信息、 所述開(kāi)關(guān)控制流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ)地址信息中的一個(gè)或多個(gè)信息；所 述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表包括每個(gè)數(shù)據(jù)流的微觀信息，所述微觀信息包括每 個(gè)數(shù)據(jù)流的發(fā)送與接收狀態(tài)信息、傳輸速度信息、傳輸比特率信息、傳輸 比特?cái)?shù)信息和傳輸起始時(shí)刻信息中的一個(gè)或多個(gè)信息。
對(duì)于每個(gè)控制任務(wù)，數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)離線生成全部數(shù)字控制信 息，所述數(shù)字控制信息用于完成給定控制任務(wù)，是直接面向工作機(jī)的，包 括多個(gè)軸的多軸關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流與多個(gè)參數(shù)的參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流即多軸多參數(shù)關(guān) 聯(lián)數(shù)據(jù)流，以及控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制流。
在本實(shí)施方式中，采用數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件，將數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)為開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)OCM (Open Digital Control Information Manufacturing platform)。應(yīng)用軟{牛系統(tǒng)建立在中間{牛之上， 各功能模塊之間采用應(yīng)用編程接口 API。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件為用戶提供簡(jiǎn) 單、標(biāo)準(zhǔn)、透明的數(shù)據(jù)庫(kù)連接的公共編程接口，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式的變 革。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件位于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間，允許應(yīng)用程 序與本地或者異地的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，并提供了一系列的應(yīng)用編程接口， 實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序和異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的統(tǒng)一接口，有效地解決了應(yīng)用系統(tǒng)在 不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的移植問(wèn)題。典型的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件有微軟的ADO、 ADO.NET和JAVA的JDBC。
中間件(Middleware)是在硬件和操作系統(tǒng)之上，支持應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā) 和運(yùn)行的系統(tǒng)軟件，使得應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)行能夠獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬 件和操作系統(tǒng)平臺(tái)，以跨越硬件平臺(tái)的異構(gòu)性、操作系統(tǒng)的異構(gòu)性、數(shù)據(jù) 管理的異構(gòu)性、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的異構(gòu)性、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件之 間的互連和互操作。中間件技術(shù)發(fā)展很快，已成為應(yīng)用系統(tǒng)的支撐，與操 作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)并列為三大基礎(chǔ)軟件。平臺(tái)(platform)是中間件在特定的 行業(yè)或領(lǐng)域的深入發(fā)展。中間件是構(gòu)建平臺(tái)的基礎(chǔ)。在中間件之上有一層 屬于特定應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用構(gòu)件，以進(jìn)一步簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，從而構(gòu)成 該應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。針對(duì)不同的圖形界面操作系統(tǒng)，例如Windows、 Lirnix，已開(kāi)發(fā)出許多中間件，出現(xiàn)了不同層次、不同類型的中間件產(chǎn)品， 包括數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件、遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用中間件、消息中間件、交易中間件、 對(duì)象中間件，以及企業(yè)應(yīng)用集成中間件、工作流中間件、門戶中間件等。 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件是使用最廣泛的一種中間件，目前己相當(dāng)成熟。本實(shí)施 例的上述多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM構(gòu)建在中間件之上，從而將數(shù)字控制 信息制造系統(tǒng)改進(jìn)為開(kāi)放式數(shù)字控制信息制造平臺(tái)OCM。
在OCM中，用戶可以在正交離散坐標(biāo)系/非正交離散坐標(biāo)系的標(biāo)架下 自主開(kāi)發(fā)種種數(shù)值算法以生成關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流，也可以接收異地的異構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù) 據(jù)流，從而支持用戶二次開(kāi)發(fā)，改變或增加控制功能，為NURBS插值(interpolation)、擬合(fitting)、逼近(approximation)，以及納米級(jí)精細(xì)數(shù)字
結(jié)構(gòu)的模擬仿真與調(diào)整優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)并提供了一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新平 臺(tái)
國(guó)標(biāo)《GB/T 18759.1-2002 機(jī)械電氣設(shè)備 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng) 第2部 分體系結(jié)構(gòu)》將開(kāi)放式控制系統(tǒng)劃分為三個(gè)功能區(qū)(functional area):人 機(jī)界面功能區(qū)HMC、可編程邏輯功能區(qū)PLC、數(shù)值控制功能區(qū)NC。
人機(jī)界面功能區(qū)HMC與可編程邏輯功能區(qū)PLC屬常規(guī)技術(shù)。本實(shí)施 例中提出采用多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM取代了國(guó)標(biāo)GB/T 18759.1-2002 中的數(shù)值控制功能區(qū)NC。
系統(tǒng)各部件的功能如下。
一、 可編程邏輯功能區(qū)PLC
邏輯控制的數(shù)字化控制信息由PLC處理，采用現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)。
二、 多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM 1、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊GRD
多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣由關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊GRD生成。根 據(jù)工作機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)和工藝參數(shù)(如進(jìn)給量、進(jìn)給速度等)，GRD模塊確 定優(yōu)化目標(biāo)，包括短程逼近、最小偏差逼近、最少拐點(diǎn)逼近等，根據(jù)刀具 路徑文件庫(kù)中的刀具路徑，選擇相應(yīng)的算法對(duì)輪廓運(yùn)動(dòng)進(jìn)行整體優(yōu)化；在 正交離散坐標(biāo)系進(jìn)行數(shù)值計(jì)算生成輪廓運(yùn)動(dòng)的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流并予以局部 優(yōu)化；將控制工藝參數(shù)的開(kāi)關(guān)視為虛擬坐標(biāo)軸，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算 生成工藝參數(shù)對(duì)主動(dòng)軸數(shù)據(jù)流的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流并予以局部?jī)?yōu)化；生成多軸多 參數(shù)的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。離散坐標(biāo)系的另一個(gè)特征是網(wǎng)格細(xì)分 (Subdivision)。在開(kāi)放式控制信息制造平臺(tái)OCM上，網(wǎng)格標(biāo)度可由系統(tǒng)參 數(shù)設(shè)定，例如，毫米(mm)、微米(um)、納米(nm)、皮米(pm)等。 GRD模塊所生產(chǎn)的控制信息是輪廓運(yùn)動(dòng)的完整的數(shù)字映像，而且可以是完 全離散的最優(yōu)的數(shù)字映像。這種完全離散的數(shù)字映像稱之為輪廓運(yùn)動(dòng)的精 細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)。按照網(wǎng)格標(biāo)度的不同，GRD模塊可生成毫米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)、微米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)、納米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)、皮米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)。
以上描述的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流針對(duì)常規(guī)正交離散坐標(biāo)系生成，也可進(jìn)一 步改進(jìn)推廣于非正交離散坐標(biāo)系中生成。所謂非正交離散坐標(biāo)系定義為軸 的位移量為有理整數(shù)、軸的運(yùn)動(dòng)方向不相互垂直的坐標(biāo)系。所謂正交離散 坐標(biāo)系定義為軸的位移量為有理整數(shù)、軸的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的坐標(biāo)系。 通常的直角坐標(biāo)工作臺(tái)、極坐標(biāo)工作臺(tái)等都是正交離散坐標(biāo)系。存在不垂 直度的直角坐標(biāo)工作臺(tái)是非正交離散坐標(biāo)系，主軸與坐標(biāo)軸不垂直/不平行， 也視為非正交離散坐標(biāo)系。
2、 精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS
精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流在正交離散坐標(biāo)系/非正交離散坐 標(biāo)系中進(jìn)行精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)的模擬仿真并對(duì)輪廓運(yùn)動(dòng)的精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào) 整與優(yōu)化，特別是進(jìn)行納米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)的模擬仿真并對(duì)輪廓運(yùn)動(dòng)的納 米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。因此，OCM為納米級(jí)精細(xì)數(shù)字結(jié)構(gòu)層 面的NURBS插值、擬合與逼近提供了技術(shù)支撐。
3、 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊FRD
關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊FRD將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣格式 化，鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表，鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表，生成格式化多 軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。
4、 數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS
數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS用于生成DCFS文件，包括以下步驟:
1) 、生成狀態(tài)指令ST，包括系統(tǒng)初始化的狀態(tài)指令、智能驅(qū)動(dòng)器的初 始化狀態(tài)指令、可編程數(shù)據(jù)流控制器的I/0接口初始化狀態(tài)指令ST、系統(tǒng) 運(yùn)行狀態(tài)(自動(dòng)、手動(dòng)、啟動(dòng)、結(jié)束、暫停等)的狀態(tài)指令ST;
2) 、鏈接格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，生成軌跡指令TR;
3) 、鏈接開(kāi)關(guān)控制流，生成開(kāi)關(guān)指令SW;
4) 、根據(jù)用戶程序，將開(kāi)關(guān)指令SW、軌跡指令TR與狀態(tài)指令ST編 譯成！/O分配程序5)、鏈接關(guān)于用戶程序的文本文件，生成DCFS文件。
DCFS文件是所述數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)針對(duì)待加工零件離線制造的
數(shù)字控制信息產(chǎn)品，由文本說(shuō)明、1/0分配程序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)
據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流等四部分構(gòu)成。
① 、文本說(shuō)明
這是一個(gè)非執(zhí)行的文本文件，用于記錄文本信息，包括與加工零件 有關(guān)的文本信息，例如名稱、材料、數(shù)量、所耗工時(shí)、加工日期等；與 機(jī)床有關(guān)的文本信息，例如型號(hào)、規(guī)格、出廠日期、維修狀態(tài)等；與程 序本身有關(guān)的文本信息，例如最優(yōu)化目標(biāo)、采用的數(shù)值算法、必要的注 釋、作者、編制日期等。
② 、I/O分配程序
I/O分配程序取代現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)中的NC程序。
工作機(jī)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))的X軸以5m/s的速度正向進(jìn)給50mm，水泵以2L/s 的流量輸出冷卻液等信息，這是用戶對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提出的控制請(qǐng)求。所謂用 戶程序就是將這些控制請(qǐng)求按照用戶指定的時(shí)序以一定的格式書寫的控制 信息文件。運(yùn)動(dòng)指令"X、 Y: (+64， -32), 5;"表示X軸和Y軸以5mm/s 的進(jìn)給速度沿第三象限的直線進(jìn)給到Xe-64mm， ye = -32mm，這種運(yùn)動(dòng)指 令稱之為伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm。運(yùn)動(dòng)指令"S1: 2;"表示開(kāi)關(guān)S,打開(kāi)水 泵以2L/s的流量輸出冷卻液，這種運(yùn)動(dòng)指令稱之為開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令 SW-hm。狀態(tài)指令ST-hm描述自動(dòng)、手動(dòng)、啟動(dòng)、結(jié)束、暫停等系統(tǒng)運(yùn)行 狀態(tài)與進(jìn)行系統(tǒng)初始化。人機(jī)界面功能區(qū)HMC中的運(yùn)動(dòng)指令既是面向執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的，又是面向用戶的，它是用戶對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出的控制請(qǐng)求，是人 機(jī)界面上控制信息的表示方式。
在上述運(yùn)動(dòng)指令中，X、 Y、 S!等變量與(+64， -32)、 5、 2等常量的 順序，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的意義，簡(jiǎn)稱為語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。上述運(yùn)動(dòng)指令與自然語(yǔ)言中使 用的形式、以及數(shù)學(xué)中使用的形式保持相似的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。
與用戶的狀態(tài)指令ST-hm、伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm、 關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm相對(duì)應(yīng)，所述I/O分配程序只有三類指令
狀態(tài)指令ST，用于系統(tǒng)初始化與設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 軌跡指令TR，用于描述輪廓運(yùn)動(dòng)的多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流。 開(kāi)關(guān)指令SW，用于描述開(kāi)關(guān)控制流，由PLC處理。 按照用戶程序的要求，狀態(tài)指令、開(kāi)關(guān)指令與軌跡指令構(gòu)成I/O分配程序。
開(kāi)關(guān)指令SW與用戶的開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm相對(duì)應(yīng)，用于描述開(kāi)關(guān) 控制流，由PLC處理。
軌跡指令TR與用戶的伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm相對(duì)應(yīng)，用于描述輪廓 運(yùn)動(dòng)的多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流。
狀態(tài)指令ST可分為系統(tǒng)初始化狀態(tài)指令與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指令，與用戶 的狀態(tài)指令ST-hm相對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)初始化狀態(tài)指令用于設(shè)定步進(jìn)/非步進(jìn)、進(jìn) 給當(dāng)量、速度與加速度的上限、環(huán)境溫度的上限等系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)定智能驅(qū) 動(dòng)器的初始化參數(shù)，設(shè)定可編程數(shù)據(jù)流控制器的可編程I/O接口的初始化參 數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指令用于設(shè)定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，例如，自動(dòng)、手動(dòng)、啟 動(dòng)、結(jié)束、暫停等。
用戶通過(guò)圖形界面,用伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm描述坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)， 用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm描述開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令ST-hm使 系統(tǒng)初始化與描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。I/O分配程序則將用戶的伺服型運(yùn)動(dòng)指令 TR-hm、開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm與狀態(tài)指令ST-hm轉(zhuǎn)換為軌跡指令TR、 開(kāi)關(guān)指令SW與狀態(tài)指令ST。
本實(shí)施方式用I/O分配程序取代現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)中的NC程序，I/O分配 程序有如下特點(diǎn)
a) 、 1/0分配程序中的數(shù)字控制信息是面向工作機(jī)的，是工作機(jī)運(yùn)動(dòng)軌 跡的完整的最優(yōu)的數(shù)字映像，不包含插補(bǔ)周期、輪廓步長(zhǎng)等冗余信息，信 息量是最小化的；
b) 、 I/O分配程序中的數(shù)字控制信息包括實(shí)時(shí)控制工藝參數(shù)的參數(shù)關(guān)眹數(shù)據(jù)流；
c)、所述i/o分配程序的程序條數(shù)是最少的。
一般來(lái)說(shuō)，在不涉及多次切削、無(wú)須換刀的情況下，所述I/O分配程 序中只有一條軌跡指令TR。
1/0分配程序的基本形式為 Nl:啟動(dòng)狀態(tài)指令ST-start;
N2:軌跡指令TR+多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣在存儲(chǔ)器的相對(duì)地 址或絕對(duì)地址；
N3:結(jié)束狀態(tài)指令ST-end。
③、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣
DCFS文件的第三部分為軌跡指令的數(shù)據(jù)區(qū)即格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián) 數(shù)據(jù)流分布矩陣。
本實(shí)施例，在DCFS文件中，1/0分配程序與多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分 布矩陣分離。這就是說(shuō)，DCFS模塊在編譯軌跡指令TR時(shí)，不直接鏈接格 式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，而是鏈接所述格式化多軸多參數(shù)關(guān) 聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址，包括相對(duì)地址或絕對(duì)地址。
、開(kāi)關(guān)控制流
開(kāi)關(guān)控制流確定開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的邏輯控制，由PLC生成。 本實(shí)施例，在DCFS文件中，采用I/O分配程序與開(kāi)關(guān)控制流分離方 式。這就是說(shuō)，DCFS模塊在編譯開(kāi)關(guān)指令SW時(shí)，不直接鏈接開(kāi)關(guān)控制 流，而是鏈接開(kāi)關(guān)控制流在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址，包括相對(duì)地址或絕對(duì)地 址。
5、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM (包括以上描述的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊 GRD、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊FRD、數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS、精 細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS)構(gòu)建在ADO/ADO.NET/JDBC等數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件 之上，通過(guò)人機(jī)界面功能區(qū)HMC的圖形界面接收用戶程序；各模塊均采 用應(yīng)用編程接口 API。 CAD/CAM系統(tǒng)完成建模、出圖、刀具補(bǔ)償、生成刀具路徑文件，或者由GRD模塊直接完成建模、出圖、刀具補(bǔ)償、生成刀 具路徑文件。多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM為用戶創(chuàng)建自己的數(shù)值算法生產(chǎn) 數(shù)字控制信息提供了技術(shù)支撐，特別是為用戶采用種種高度復(fù)雜的數(shù)值計(jì) 算技術(shù)進(jìn)行NURBS插值、擬合與逼近提供了技術(shù)支撐，從而為用戶自主開(kāi) 發(fā)用于生產(chǎn)數(shù)字控制信息的應(yīng)用軟件或?qū)ΜF(xiàn)有應(yīng)用軟件進(jìn)行置換和擴(kuò)展提 供了一個(gè)開(kāi)放式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為用戶進(jìn)行NURBS逼近，以及納米級(jí)精細(xì)數(shù)字 結(jié)構(gòu)的模擬仿真與調(diào)整優(yōu)化提供了一個(gè)開(kāi)放式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 三、人機(jī)界面功能區(qū)HMC
在現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)中，所謂人機(jī)界面指的是用戶與數(shù)字控制 系統(tǒng)之間的界面，并不包括用戶與工作機(jī)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))之間的界面，也不 包括數(shù)字控制系統(tǒng)與工作機(jī)之間的界面。換言之，工作機(jī)是排除在外的。 其原因在于，現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的管理機(jī)制與應(yīng)變 機(jī)制當(dāng)作一種普適的控制機(jī)制，采用插補(bǔ)迭代控制方法，從而形成了以實(shí) 時(shí)操作系統(tǒng)為中心的系統(tǒng)架構(gòu)?，F(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)字控制系統(tǒng)凌駕于工作機(jī)之 上，不是為工作機(jī)服務(wù)的，塞進(jìn)了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)導(dǎo)致的插補(bǔ)周期、輪廓步 長(zhǎng)等大量冗余信息，無(wú)法在數(shù)字控制系統(tǒng)與工作機(jī)之間構(gòu)建一致性好的界 面。
在本發(fā)明中，用戶程序用伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm描述坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn) 動(dòng)，用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm描述開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令ST-hm 描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與進(jìn)行系統(tǒng)初始化。上述運(yùn)動(dòng)指令與自然語(yǔ)言中使用的 形式、以及數(shù)學(xué)中使用的形式保持相似的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。伺服型運(yùn)動(dòng)指令 TR-hm、開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm與狀態(tài)指令ST-hm既是面向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的， 又是面向用戶的，是用戶程序?qū)ぷ鳈C(jī)發(fā)出的控制請(qǐng)求，具有接近自然語(yǔ) 言的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，是人機(jī)界面上控制信息的表示方式。
在人機(jī)界面層，用戶使用的指令為狀態(tài)指令ST-hm、伺服型運(yùn)動(dòng)指令 TR-hm、開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm 。與之相對(duì)應(yīng)，在控制程序?qū)樱珼CFS 文件中的I/O分配程序使用的指令即工作機(jī)接收的控制指令為軌跡指令TR、開(kāi)關(guān)指令SW與狀態(tài)指令ST。而TR-hm與TR、 SW-hm與SW、 ST-h邁
與ST具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明在用戶與控制機(jī)之間、用戶與工 作機(jī)之間、控制機(jī)與工作機(jī)之間，也就是在控制的全過(guò)程中構(gòu)建了一致性 好的控制過(guò)程界面，包括用戶與控制機(jī)之間的人機(jī)界面、用戶與工作機(jī)之 間的人機(jī)界面、控制機(jī)與工作機(jī)之間的界面。
人機(jī)界面功能區(qū)HMC設(shè)置有創(chuàng)新窗口 PR與遠(yuǎn)程窗口 RM，多軸多參 數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM設(shè)置有GRD窗口、 SFS窗口、 FRD窗口、 DCFS窗口。 用戶自主開(kāi)發(fā)生產(chǎn)數(shù)字控制信息的應(yīng)用軟件時(shí)可以通過(guò)點(diǎn)擊各窗口進(jìn)入。
在人機(jī)界面功能區(qū)
1) 、點(diǎn)擊創(chuàng)新窗口 PR，用戶創(chuàng)建自己的數(shù)值算法并生成同構(gòu)/異構(gòu)關(guān)聯(lián) 數(shù)據(jù)流文件；
2) 、點(diǎn)擊遠(yuǎn)程窗口RM，接收異地的同構(gòu)/異構(gòu)刀具路徑文件或同構(gòu)/異 構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流文件。
在可編程邏輯控制功能區(qū)PLC:點(diǎn)擊PLC窗口，生成開(kāi)關(guān)控制流。 在多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM:
1) 、點(diǎn)擊GRD窗口，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值算法或所戶自己創(chuàng)建的數(shù)值算法 生成多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流；
2) 、點(diǎn)擊SFS窗口，設(shè)定網(wǎng)格標(biāo)度，對(duì)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述多 軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)度的模擬仿真與調(diào)整優(yōu)化；
3) 、點(diǎn)擊FRD窗口，點(diǎn)擊"特征表"，生成多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的 特征值；點(diǎn)擊"狀態(tài)表"，生成多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)值；點(diǎn)擊"格 式化"，將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化；鏈接特征值與狀態(tài)值；生成格式 化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；
4) 、點(diǎn)擊DCFS窗口，生成文本文件；根據(jù)用戶程序，生成DCFS文件。
采用上述數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)產(chǎn)生DCFS文件包括以下步驟 步驟l、人機(jī)界面功能區(qū)接收用戶程序；用戶程序通過(guò)圖形界面用伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hin描述坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)，用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm描述 開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令ST-hm描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與進(jìn)行系統(tǒng)初 始化，且伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm、開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm與狀態(tài)指令ST-hm 既是面向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的，又是面向用戶的，是用戶程序?qū)ぷ鳈C(jī)發(fā)出的控制 請(qǐng)求，具有接近自然語(yǔ)言的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。
步驟2、根據(jù)用戶程序，可編程邏輯控制功能區(qū)生成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi) 關(guān)控制流。
步驟3、根據(jù)用戶程序，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊在正^/非正交離散坐標(biāo) 系中生成多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。
步驟4、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣格式 化，生成格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。
步驟5、根據(jù)用戶程序，數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊鏈接開(kāi)關(guān)控制流，生 成開(kāi)關(guān)指令SW;鏈接格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，生成軌跡指 令TR;鏈接用戶程序中指定的系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，生成狀態(tài)指令 ST。
步驟6、根據(jù)用戶程序，數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將開(kāi)關(guān)指令SW、軌 跡指令TR和狀態(tài)指令ST編譯成I/O分配程序；狀態(tài)指令ST用于控制坐 標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW用于控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，狀 態(tài)指令ST用于進(jìn)行系統(tǒng)初始化并控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；狀態(tài)指令ST與用戶 程序中的狀態(tài)指令ST-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，軌跡指令TR與用戶程序 中的伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，開(kāi)關(guān)指令SW與用戶程 序中的開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。
步驟7、根據(jù)用戶程序，數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將I/0分配程序、格 式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流編譯成數(shù)據(jù)控制流文件 DCFS。
在OCM上制造出包含所有數(shù)字控制信息的DCFS文件后，可以通過(guò) 各種傳輸方式，如通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線、或U盤、光盤等移動(dòng)存儲(chǔ)器、或無(wú)線接口將DCFS文件發(fā)送給可編程數(shù)據(jù)流控制器，可編程數(shù)據(jù)流控制器運(yùn)行 DCFS文件中的I/O分配程序，將數(shù)字控制信息實(shí)時(shí)分配發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 智能驅(qū)動(dòng)器和開(kāi)關(guān)系統(tǒng)執(zhí)行。這樣可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制信息的制造與數(shù)字控 制信息的使用在時(shí)空上的分離，為先進(jìn)控制領(lǐng)域的進(jìn)一步分工與合作提供 了廣闊前途。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征在于包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)；所述硬件平臺(tái)為PC機(jī)；所述軟件平臺(tái)為圖形界面操作系統(tǒng)；所述應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括人機(jī)界面功能區(qū)HMC、可編程邏輯控制功能區(qū)PLC、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD；所述人機(jī)界面功能區(qū)HMC用于接收用戶程序；所述可編程邏輯控制功能區(qū)PLC用于生成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)控制流；所述多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM用于生成數(shù)據(jù)控制流文件；所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD用于儲(chǔ)存各種形式的相關(guān)數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征還在于所述 應(yīng)用軟件系統(tǒng)建立在中間件之上，各功能區(qū)之間采用應(yīng)用編程接口 API。
3. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征還在于所述 多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊GRD，用于生成伺服控制的多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) 流分布矩陣；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊FRD，用于將多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣 格式化；鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表；鏈接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表；生成格式 化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊DCFS，用于生成系統(tǒng)初始化與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 的狀態(tài)指令ST;鏈接所述開(kāi)關(guān)控制流生成開(kāi)關(guān)指令SW;鏈接所述格式化 多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣生成軌跡指令TR;根據(jù)用戶程序?qū)㈤_(kāi)關(guān)指 令SW、軌跡指令TR和狀態(tài)指令ST編譯成I/0分配程序；將I/0分配程 序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流編譯成數(shù)據(jù)控制 流文件。
4. 如權(quán)利要求3所述的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征還在于所述 多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)MM還包括精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS，所述精細(xì)結(jié)構(gòu)仿真模塊SFS用于對(duì)多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣進(jìn)行設(shè)定標(biāo)度的模擬 仿真與調(diào)整優(yōu)化。
5. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征還在于所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SD包括刀具路徑文件庫(kù)、DCFS文件庫(kù)、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述刀具路徑文件庫(kù)，至少儲(chǔ)存有零件的刀具路徑文件； 所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有刀具路徑的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)文件; 所述DCFS文件庫(kù)，至少儲(chǔ)存有零件的DCFS文件、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表；所述結(jié)構(gòu)常數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有工作機(jī)軸間的包括不平行度、不垂直度在內(nèi)的坐標(biāo)系參數(shù)，以及工作機(jī)單軸的包括線位移誤差、角位移誤差、反向間隙在內(nèi)的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)；所述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有與加工工藝有關(guān)的工藝參數(shù)； 所述系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，至少儲(chǔ)存有包括步進(jìn)/非步進(jìn)、進(jìn)給當(dāng)量、速度與加速度的上限、環(huán)境溫度的上限在內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)，以及智能驅(qū)動(dòng)器的初始化參數(shù)、可編程數(shù)據(jù)流控制器的I/O接口的初始化參數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)，其特征還在于 所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的特征表包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣的宏觀信息，所述宏觀信息包括所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣的維數(shù) 即聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng)工藝參數(shù)的個(gè)數(shù)信息、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸與聯(lián)動(dòng)工藝參數(shù)的 代碼信息、所述多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ)地址信息、 所述開(kāi)關(guān)控制流的存儲(chǔ)容量信息和存儲(chǔ)地址信息中的一個(gè)或多個(gè)信息；所述關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的狀態(tài)表包括每個(gè)數(shù)據(jù)流的微觀信息，所述微觀信息 包括每個(gè)數(shù)據(jù)流的發(fā)送與接收狀態(tài)信息、傳輸速度信息、傳輸比特率信息、 傳輸比特?cái)?shù)信息和傳輸起始時(shí)刻信息中的一個(gè)或多個(gè)信息。
7. —種數(shù)字控制信息的制造方法，其特征在于包括以下步驟-步驟l、人機(jī)界面功能區(qū)接收用戶程序；步驟2、根據(jù)用戶程序，可編程邏輯控制功能區(qū)生成控制開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)的開(kāi) 關(guān)控制流；步驟3、根據(jù)用戶程序，多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)生成控制輪廓運(yùn)動(dòng)和工 藝參數(shù)的格式化多軸多參數(shù)數(shù)據(jù)流分布矩陣；步驟4、根據(jù)用戶程序，多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)鏈接開(kāi)關(guān)控制流和格式 化多軸多參數(shù)數(shù)據(jù)流分布矩陣，生成數(shù)據(jù)控制流文件。
8. 如權(quán)利要求7所述數(shù)字控制信息的制造方法，其特征還在于，所述 步驟3包括以下步驟步驟3-1、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊生成多軸多參 數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；步驟3-2、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流格式化模塊將多軸多參 數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣格式化，生成格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩 陣。
9. 如權(quán)利要求8所述數(shù)字控制信息的制造方法，其特征還在于，所述 步驟3-1包括關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流生成模塊在非正交離散坐標(biāo)系中生成多軸多參數(shù) 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣；所述非正交離散坐標(biāo)系為軸的位移量為有理整數(shù)、 軸的運(yùn)動(dòng)方向不相互垂直的坐標(biāo)系。
10. 如權(quán)利要求8所述數(shù)字控制信息的制造方法，其特征還在于，所述 步驟4包括以下步驟步驟4-1、多軸多參數(shù)聯(lián)動(dòng)功能區(qū)的數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊鏈接所述 開(kāi)關(guān)控制流，生成開(kāi)關(guān)指令SW;鏈接所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分 布矩陣，生成軌跡指令TR;鏈接用戶程序中指定的系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行狀 態(tài)，生成狀態(tài)指令ST;步驟4-2、根據(jù)用戶程序，所述數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將所述開(kāi)關(guān)指 令SW、所述軌跡指令TR和所述狀態(tài)指令ST編譯成I/O分配程序；步驟4-3、根據(jù)用戶程序，所述數(shù)據(jù)控制流文件生成模塊將I/O分配程 序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流編譯成數(shù)據(jù)控制流文件。
11. 如權(quán)利要求10所述的數(shù)字控制信息的制造方法，其特征還在于-所述用戶程序通過(guò)圖形界面用伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm描述坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)，用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm描述開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令 ST-hm描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與進(jìn)行系統(tǒng)初始化；所述伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm、開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm與狀態(tài)指令 ST-hm既是面向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的，又是面向用戶的，是用戶程序?qū)ぷ鳈C(jī)發(fā)出的 控制請(qǐng)求，具有接近自然語(yǔ)言的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的數(shù)字控制信息的制造方法，其特征還在于 所述I/O分配程序用軌跡指令TR控制坐標(biāo)軸的輪廓運(yùn)動(dòng)，用開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)邏輯，用狀態(tài)指令ST進(jìn)行系統(tǒng)初始化并控 制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；所述狀態(tài)指令ST與用戶程序中的狀態(tài)指令ST-hm具有一致的語(yǔ)義結(jié) 構(gòu)，所述軌跡指令TR與用戶程序中的伺服型運(yùn)動(dòng)指令TR-hm具有一致的 語(yǔ)義結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)指令SW與用戶程序中的開(kāi)關(guān)型運(yùn)動(dòng)指令SW-hm具有 一致的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)。
13. —種用于數(shù)字控制的數(shù)據(jù)控制流文件，其特征在于，包括I/0分配 程序、格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣、開(kāi)關(guān)控制流。
14. 如權(quán)利要求13所述的用于數(shù)字控制的數(shù)據(jù)控制流文件，其特征在于所述I/O分配程序由狀態(tài)指令ST、軌跡指令TR與開(kāi)關(guān)指令SW構(gòu)成； 所述狀態(tài)指令ST用于設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及按照系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng) 初始化；所述軌跡指令TR鏈接所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣，用 于實(shí)時(shí)控制軸的輪廓運(yùn)動(dòng)；所述開(kāi)關(guān)指令SW鏈接所述開(kāi)關(guān)控制流，用于實(shí)時(shí)控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。
15. 如權(quán)利要求13所述的用于數(shù)字控制的數(shù)據(jù)控制流文件，其特征在于所述I/O分配程序由狀態(tài)指令ST、軌跡指令TR與開(kāi)關(guān)指令SW構(gòu)成;所述軌跡指令TR包括所述格式化多軸多參數(shù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣在 存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址，用于實(shí)時(shí)控制軸的輪廓運(yùn)動(dòng)；所述開(kāi)關(guān)指令SW包括所述開(kāi)關(guān)控制流在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)地址，用于實(shí) 時(shí)控制開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)與方法及其數(shù)據(jù)控制流文件。本發(fā)明將數(shù)字控制信息標(biāo)準(zhǔn)化，采用接近自然語(yǔ)言的語(yǔ)義結(jié)構(gòu)的表示方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制信息的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。本發(fā)明支持用戶的二次開(kāi)發(fā)，為納米級(jí)NURBS插值、擬合與逼近提供了一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。在正交/非正交離散坐標(biāo)系的標(biāo)架下，用戶可以自主采用各種復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算技術(shù)制造標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字控制信息。本發(fā)明將數(shù)字控制信息標(biāo)準(zhǔn)化，將數(shù)字控制信息的制造過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化，從而催生一個(gè)新的IT產(chǎn)業(yè)——數(shù)字控制信息制造業(yè)。
文檔編號(hào)G05B19/414GK101673106SQ20091019061
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者灝 江, 江俊逢 申請(qǐng)人:江俊逢;江 灝