專利名稱：數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床相關(guān)技術(shù)，尤其是涉及一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器。
背景技術(shù)：
目前，以網(wǎng)絡(luò)化制造為代表的先進(jìn)制造模式正逐漸取代傳統(tǒng)的制造模式。其中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車間數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化是網(wǎng)絡(luò)化制造的重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，必須實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)通信、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理。在數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)通信方面，目前主要有通用串行通信、現(xiàn)場總線通信和工業(yè)以太網(wǎng)通信三種方式，基于這三種有線構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，布線困難，車間擴(kuò)展性和重構(gòu)性差。在數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理方面，一方面，主要基于PC和PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，PC 機(jī)體積大、功耗高，靈活性低，PLC提供的數(shù)據(jù)類型和功能有限，采集數(shù)據(jù)類型有限且沒有一種具有通用性但又能針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展的數(shù)據(jù)采集模式，采集方式適應(yīng)性差；另一方面，對(duì)于來自多種類型數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)，存在語法異構(gòu)現(xiàn)象，現(xiàn)有系統(tǒng)很少考慮到對(duì)語法異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床透明化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種擴(kuò)展性好、靈活度高的數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)—種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，該適配器接在數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)之間，其特征在于，所述的適配器包括處理器、存儲(chǔ)器和外部接口，所述的處理器分別與存儲(chǔ)器、外部接口連接，所述的外部接口分別與數(shù)控機(jī)床、上位機(jī)連接。所述的存儲(chǔ)器為SDRAM和NAND FLASH。所述的外部接口包括串行通信接口、GPIO WiFi接口、USB接口和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口， 所述的串行通信接口與數(shù)控機(jī)床連接，所述的GPIO WiFi接口包括依次連接的GPIO 口和 WIFI單元，所述的WIFI單元與上位機(jī)連接。所述的適配器中設(shè)有基礎(chǔ)信息模塊、初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述的基礎(chǔ)信息模塊分別與初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述的初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊依次連接，所述的初始化模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接。所述的基礎(chǔ)信息模塊用于保存嵌入式適配器數(shù)據(jù)采集通道的配置信息、采集數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的XML Schema信息、數(shù)據(jù)映射對(duì)應(yīng)的XML XSLT信息。所述的初始化模塊用于創(chuàng)建與綁定套接口，依據(jù)數(shù)據(jù)采集通道配置信息確定系統(tǒng)運(yùn)行模式。
所述的偵聽請(qǐng)求模塊用于循環(huán)偵聽客戶請(qǐng)求，所述的請(qǐng)求類型解析模塊用于解析請(qǐng)求類型，并將解析出的請(qǐng)求類型發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊。所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于依據(jù)請(qǐng)求類型模塊解析的數(shù)據(jù)類型或者配置信息配置的數(shù)據(jù)類型建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，采集數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊。所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括XML文檔生成器、XML映射器和XML封裝/發(fā)送器；所述的XML文檔生成器將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為XML文檔，所述的XML映射器依據(jù)XML Schema和 XML XSLT將XML文檔映射為統(tǒng)一的表達(dá)方式，所述的XML封裝/發(fā)送器將映射后的文檔進(jìn)行封裝并發(fā)送到上位機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)硬件系統(tǒng)可依據(jù)具體需求進(jìn)行定制，可以針對(duì)特定應(yīng)用添加或裁減相應(yīng)模塊， 擴(kuò)展性好，靈活度高；2)具有GPIO WiFi接口，可以通過WiFi模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的無線通信，便于車間進(jìn)行布局與擴(kuò)展；3)處理器的操作系統(tǒng)基于Windows Embedded CE6. 0，全模塊化結(jié)構(gòu)，可依據(jù)具體需求進(jìn)行定制，實(shí)現(xiàn)高效緊湊的操作系統(tǒng)；4)數(shù)據(jù)采集模塊可以根據(jù)需求擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集通道，實(shí)現(xiàn)多種類型數(shù)據(jù)采集；5)數(shù)據(jù)處理模塊可以將來自不同類型數(shù)控機(jī)床的語法異構(gòu)數(shù)據(jù)，利用XML系列技術(shù)同構(gòu)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床透明化。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的功能模塊示意圖；圖3為本發(fā)明的初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊與請(qǐng)求類型解析模塊運(yùn)行流程圖；圖4為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊運(yùn)行流程圖；圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊運(yùn)行流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，該適配器接在數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)之間，包括處理器1、存儲(chǔ)器和外部接口，所述的處理器1分別與存儲(chǔ)器、外部接口連接，所述的外部接口分別與數(shù)控機(jī)床、上位機(jī)連接。所述的存儲(chǔ)器為SDRAM22和NAND FLASH21。所述的外部接口包括串行通信接口 33、GPI0WiFi接口 31、USB接口 32和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口 34，所述的串行通信接口 33與數(shù)控機(jī)床連接，所述的GPIO WiFi接口 31包括依次連接的GPIO 口和WIFI單元，所述的WIFI單元與上位機(jī)連接。如圖2所示，所述的適配器中設(shè)有基礎(chǔ)信息模塊11、初始化模塊14、偵聽請(qǐng)求模塊 15、請(qǐng)求類型解析模塊16、數(shù)據(jù)采集模塊12和數(shù)據(jù)處理模塊13，所述的基礎(chǔ)信息模塊11分別與初始化模塊14、數(shù)據(jù)采集模塊12、數(shù)據(jù)處理模塊13連接，所述的初始化模塊14、偵聽請(qǐng)求模塊15、請(qǐng)求類型解析模塊16、數(shù)據(jù)采集模塊12依次連接，所述的初始化模塊14與數(shù)據(jù)采集模塊12連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊12與數(shù)據(jù)處理模塊13連接。本發(fā)明的嵌入式適配器的操作系統(tǒng)基于Windows Embedded CE6.0進(jìn)行定制，定制工具為 Visual Studio 2005+Platform Builder for CE6. 0，具體定制流程分為 5 步，首先新建Windows Embedded CE6. 0開發(fā)項(xiàng)目，第二步選擇BSP、模板和組件創(chuàng)建初始的操作系統(tǒng)，接著第三步展開Catalog Items View，進(jìn)行修改，第四步生成操作系統(tǒng)，利用SD卡將操作系統(tǒng)鏡像燒寫到開發(fā)板，第五步利用測試程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)進(jìn)行測試，根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行反饋、修改直至滿足需求，最后發(fā)布系統(tǒng)。所述適配器的功能模塊由基礎(chǔ)信息模塊、初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊和請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成。基礎(chǔ)信息模塊保存嵌入式適配器數(shù)據(jù)采集通道的配置信息、采集數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的 XML khema信息、數(shù)據(jù)映射對(duì)應(yīng)的XML XSLT信息。初始化模塊創(chuàng)建與綁定套接口，依據(jù)數(shù)據(jù)采集通道配置信息確定系統(tǒng)運(yùn)行模式； 偵聽請(qǐng)求模塊循環(huán)偵聽客戶請(qǐng)求；請(qǐng)求類型解析模塊對(duì)請(qǐng)求類型進(jìn)行解析，將解析出的請(qǐng)求類型發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊。其運(yùn)行流程如圖3所示，首先，初始化程序創(chuàng)建并綁定套接口，然后從基礎(chǔ)信息模塊讀取配置信息，判定系統(tǒng)運(yùn)行模式。如果是訂閱/發(fā)布模式，則系統(tǒng)需要采集的數(shù)據(jù)類型由數(shù)據(jù)采集通道配置信息確定，無需進(jìn)行請(qǐng)求類型解析，如果是請(qǐng)求/響應(yīng)模式，則偵聽程序開始循環(huán)監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求，依據(jù)請(qǐng)求的XML Schema文件解析請(qǐng)求類型，將解析出的請(qǐng)求類型發(fā)送到數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊依據(jù)請(qǐng)求類型模塊解析的數(shù)據(jù)類型或者配置信息配置的數(shù)據(jù)類型建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，采集數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，其運(yùn)行流程如圖4所示，首先，數(shù)據(jù)采集模塊獲取需要采集的數(shù)據(jù)類型，依據(jù)數(shù)據(jù)類型建立數(shù)據(jù)采集通道。對(duì)應(yīng)不同的類型，建立不同的數(shù)據(jù)采集通道，數(shù)據(jù)采集通道可以根據(jù)采集類型進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)于不同的數(shù)據(jù)采集通道，各自依據(jù)各自的運(yùn)行流程采集數(shù)據(jù)。以串口數(shù)據(jù)采集通道為例，其具體流程如下創(chuàng)建串口，依據(jù)數(shù)據(jù)采集通道配置信息配置串口參數(shù)；打開串口 ；讀/寫串口數(shù)據(jù)；讀寫完畢后關(guān)閉串口。最后將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊包括三部分XML文檔生成器，XML映射器和XML封裝/發(fā)送器。XML 文檔生成器將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為XML文檔，XML映射器依據(jù)XMI^chema和XML XSLT將XML 文檔映射為統(tǒng)一的表達(dá)方式，最后，XML封裝/發(fā)送器將映射后的文檔進(jìn)行封裝并發(fā)送到上位機(jī)的嵌入式適配器接口，其運(yùn)行流程如圖5所示，首先，獲取數(shù)據(jù)采集模塊采集的語法異構(gòu)數(shù)據(jù)，依據(jù)XML khema解析采集的數(shù)據(jù)類型，XML生成器依據(jù)數(shù)據(jù)類型將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為XML文件，然后解析XML文件，獲取封裝規(guī)則定義的各個(gè)屬性，讀取XML文件，XML映射器依據(jù)數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的XML XSLT將異構(gòu)的XML文件同構(gòu)化，最后，XML封裝/發(fā)送器將同構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，發(fā)送到上位機(jī)的嵌入式適配器接口。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明1)嵌入式適配器實(shí)現(xiàn)了與數(shù)控機(jī)床雙向的穩(wěn)定的串口通信；2)嵌入式適配器基于WiFi實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的無線通信；3)嵌入式適配器實(shí)現(xiàn)了機(jī)床參數(shù)、偏置數(shù)據(jù)、螺距誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)、機(jī)床啟停數(shù)據(jù)、 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、當(dāng)前加工的數(shù)控程序號(hào)、開始加工時(shí)間和結(jié)束加工時(shí)間的采集；
4)經(jīng)過嵌入式適配器異構(gòu)數(shù)據(jù)同構(gòu)化處理，語法異構(gòu)的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的格式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床的透明化。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，該適配器接在數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)之間，其特征在于，所述的適配器包括處理器、存儲(chǔ)器和外部接口，所述的處理器分別與存儲(chǔ)器、外部接口連接，所述的外部接口分別與數(shù)控機(jī)床、上位機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的存儲(chǔ)器為SDRAM和NAND FLASH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的外部接口包括串行通信接口、GPIO WiFi接口、USB接口和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，所述的串行通信接口與數(shù)控機(jī)床連接，所述的GPIO WiFi接口包括依次連接的GPIO 口和WIFI單元， 所述的WIFI單元與上位機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的適配器中設(shè)有基礎(chǔ)信息模塊、初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述的基礎(chǔ)信息模塊分別與初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述的初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊依次連接，所述的初始化模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的基礎(chǔ)信息模塊用于保存嵌入式適配器數(shù)據(jù)采集通道的配置信息、采集數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的XML Schema信息、數(shù)據(jù)映射對(duì)應(yīng)的XML XSLT信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的初始化模塊用于創(chuàng)建與綁定套接口，依據(jù)數(shù)據(jù)采集通道配置信息確定系統(tǒng)運(yùn)行模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的偵聽請(qǐng)求模塊用于循環(huán)偵聽客戶請(qǐng)求，所述的請(qǐng)求類型解析模塊用于解析請(qǐng)求類型，并將解析出的請(qǐng)求類型發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于依據(jù)請(qǐng)求類型模塊解析的數(shù)據(jù)類型或者配置信息配置的數(shù)據(jù)類型建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，采集數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，其特征在于， 所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括XML文檔生成器、XML映射器和XML封裝/發(fā)送器；所述的XML文檔生成器將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為XML文檔，所述的XML映射器依據(jù)XML Schema和XML XSLT 將XML文檔映射為統(tǒng)一的表達(dá)方式，所述的XML封裝/發(fā)送器將映射后的文檔進(jìn)行封裝并發(fā)送到上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理嵌入式適配器，該適配器接在數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)之間，所述的適配器包括處理器、存儲(chǔ)器和外部接口，所述的處理器分別與存儲(chǔ)器、外部接口連接，所述的外部接口分別與數(shù)控機(jī)床、上位機(jī)連接；所述的適配器中設(shè)有基礎(chǔ)信息模塊、初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述的基礎(chǔ)信息模塊分別與初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述的初始化模塊、偵聽請(qǐng)求模塊、請(qǐng)求類型解析模塊、數(shù)據(jù)采集模塊依次連接，所述的初始化模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有擴(kuò)展性好、靈活度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102566493SQ20121001449
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者夏志, 張潔 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)