基于开放结构数控系统引导型二次开发仿真平台构建研究

论文题目: 基于开放结构数控系统引导型二次开发仿真平台构建研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 董艇舰

导师: 王太勇

关键词: 开放数控,体系结构,二次开发,智能控制

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 基于PC的数控技术经历了十多年的发展,形成了开放式数控的新格局,在全球范围内形成了美、日和欧洲的三大主流体系。伴随计算机技术的快速发展,开放式控制技术,网络化技术和智能控制技术推动数控系统经历了一次体系结构的重大变革,以OSACA、OMAC和OSEC为代表的体系结构已基本形成开放数控的技术规范和应用体系,并竞争国际标准。比体系结构更引人注目的是数控代码的变革。运行了50多年的G代码程序已经严重影响到了CAD/CAM/CNC一体化的进程和开放数控优势的体现。基于STEP中性数据格式的新型数控代码STEP-NC将在不久的将来取代G代码,彻底解决数控系统之间的兼容问题和CAM与CNC数据交换的瓶颈问题,真正实现网络资源共享和智能化制造。本文就是在这一背景下,针对开放式数控体系结构、引导型二次开发平台和基于STEP-NC智能制造等应用问题展开研究。通过对国内外数控体系结构的分析,论述了TDNC-M4数控系统层次化结构特性和关键技术,完成了TDNC-M4开放数控的开发,在此基础上构建了二次开发平台的框架,设计了统一产品数据模型,并以孔加工为例验证了统一产品数据模型对STEP-NC数据的应用。由此得到如下的结论:借鉴成熟的开放数控体系结构,开发具有独立产权的数控系统,是数控发展的方向。运用二次开发技术和共享资源建立统一产品数据模型是应用STEP-NC数据的有效途径。在传统的数控系统上实现STEP-NC数据应用是开发STEP-NC控制器的最好方法,也是验证智能化加工的有力手段。全文完成的创新性研究有:1、把多维层次化软件技术应用于开放数控的软件设计中,实现了多线程并行的数据处理;2、运用软件组件技术构建引导型二次开发平台,并实现图形化编程;3、设计了统一产品数据模型,并应用该模型完成AP238数据的提取;4、完成了STEP-NC控制器的初步设计和应用。本文认为:融合二次开发平台的开放式数控系统,集成CAM内核开发STEP-NC控制器,是CAD/CAM/CNC一体化数控的成功之路,是实现数控网络化和智能化的直接方法,具有广阔的研究和应用前景。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 数控系统及其发展

1.2 开放数控系统的概念和特性

1.3 开放数控的发展模式和现状

1.3.1 开放数控的模式

1.3.2 开放数控的发展现状

1.4 STEP-NC 及其智能化

1.5 STEP-NC的网络载体XML

1.6 本课题的提出和进行的工作

第二章 开放数控系统体系结构分析

2.1 典型开放数控系统的结构分析

2.1.1 OSACA 体系结构分析

2.1.2 OMAC 体系结构分析

2.1.3 OSEC 体系结构分析

2.2 我国开放数控系统的现状

2.2.1 蓝天高档数控系统

2.2.2 华中Ι型数控系统

2.2.3 中华Ι型数控系统

2.2.4 天津大学精益数控TDNC 数控系统

2.3 本章结论

第三章 开放数控系统 TDNC-M4 的开发

3.1 TDNC-M4 的体系结构

3.2 TDNC-M4 的组成结构

3.2.1 上位机的选用

3.2.2 下位机的选用

3.3 TDNC-M4 的硬件配制

3.4 TDNC-M4 的软件设计

3.5 软件系统管理的关键技术

3.5.1 资源分时共享

3.5.2 时钟重叠流水技术

3.5.3 任务列队调度技术

3.6 数据处理关键技术

3.6.1 数据的多维层次化和时差处理技术

3.6.2 刀具半径补偿技术

3.7 本章结论

第四章 二次开发平台的构建

4.1 二次开发仿真平台的框架体系

4.2 STEP-NC 数据浏览组件

4.2.1 XML 浏览器

4.2.2 树形文件浏览组件 STEPTREE

4.3 虚拟模型浏览器 VRML 插件

4.4 STEP-NC 数据支持库STIX

4.5 绑定在二次开发平台的应用软件

4.6 引导型平台的运行方法

4.7 本章结论

第五章 统一产品数据模型(STEP-NC)

5.1 CAx 中性数据及其格式分析

5.1.1 IGES 数据格式

5.1.2 VRML 数据格式

5.1.3 STEP 数据格式

5.2 STEP-NC 中性数据格式分析

5.2.1 STEP-NC 和 G 代码程序的对比分析

5.2.2 STEP-NC 数据结构

5.2.3 STEP-NC 典型数据分析

5.3 统一产品数据模型(STEP-NC)的建立

5.4 运用统一产品数据模型提取STEP-NC 数据

5.5 本章结论

第六章 STEP-NC 的应用及其智能化

6.1 TDNC-M4 的一般智能技术

6.2 图形化数控编程技术

6.3 基于STEP-NC 的加工原理

6.4 统一产品数据模型智能决策机理

6.5 本章结论

全文结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

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