基于STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)加工開放式數(shù)控系統(tǒng)研究.pdf

1、閉環(huán)加工具有開放性、協(xié)作性和智能性等特點，能夠適應(yīng)越來越普遍的中小批量生產(chǎn)方式，而加工過程控制是降低加工過程的生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。實現(xiàn)閉環(huán)加工中的加工過程控制，需要解決兩個關(guān)鍵問題：一是產(chǎn)品加工信息的快速無損傳輸，二是高層產(chǎn)品加工信息的在線與實時處理。本文以STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，建立完整產(chǎn)品信息的集成與閉環(huán)傳輸機制，并針對存在于加工環(huán)節(jié)與工藝規(guī)劃環(huán)節(jié)間的信息傳輸障礙，分析數(shù)控系統(tǒng)對高層產(chǎn)品加工信息的讀取和利用

2、方法，最終實現(xiàn)基于STEP-NC的閉環(huán)加工及其加工過程控制。
　　本文針對閉環(huán)加工系統(tǒng)加工過程控制的需求，分析了系統(tǒng)的功能劃分、產(chǎn)品加工信息集成和信息交互機制。以STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的描述方法與實現(xiàn)方法為基礎(chǔ)，對完整產(chǎn)品加工信息的集成與閉環(huán)數(shù)據(jù)流的建立方法進行了分析。建立了以開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)為核心的閉環(huán)加工系統(tǒng)架構(gòu)，以消除數(shù)控系統(tǒng)與工藝規(guī)劃系統(tǒng)之間的信息傳輸屏障，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、產(chǎn)品加工、加工過程控制和加工知識管

3、理等環(huán)節(jié)之間的動態(tài)交互。并采用結(jié)構(gòu)化分析方法，建立了閉環(huán)加工系統(tǒng)的功能模型。
　　為了實現(xiàn)STEP-NC文件在數(shù)控系統(tǒng)中的在線解釋，本文采用模塊化結(jié)構(gòu)，建立開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)軟件內(nèi)核。為保證STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)核心功能的軟件化與可移植性，利用動態(tài)鏈接庫、組件對象模型和應(yīng)用程序接口對STEP-NC解釋功能、任務(wù)生成與傳送功能和插補計算功能進行封裝。接著，利用面向?qū)ο?、多線程和共享內(nèi)存等技術(shù)實現(xiàn)了STEP-NC文件解析、高

4、層信息提取和在線刀具軌跡生成等STEP-NC文件在線解釋的核心功能。本文所建不需要后置處理過程，能夠?qū)崿F(xiàn)高層產(chǎn)品加工信息在閉環(huán)加工系統(tǒng)中的自由傳立的開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)能夠直接讀取和解釋STEP-NC文件，輸，保證加工系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的信息完整與閉環(huán)。
　　為了研究加工過程控制在開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)中的實現(xiàn)與功能集成方法，本文以平面特征的誤差區(qū)域修補為對象，分析閉環(huán)加工系統(tǒng)在線檢測及加工過程控制的實現(xiàn)方法；以銑削力的控制

5、為對象，分析實時加工過程控制的實現(xiàn)方法。首先利用STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的描述方法，建立加工過程控制的數(shù)據(jù)模型，并與其它產(chǎn)品加工信息集成，實現(xiàn)加工過程控制的任務(wù)傳送及數(shù)據(jù)反饋，解決了高層數(shù)據(jù)傳輸與集成問題。接著設(shè)計了誤差區(qū)域識別與修補方法和基于模糊控制的恒力銑削算法，并以共享內(nèi)存、多線程和有限狀態(tài)機技術(shù)建立加工過程控制信息在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的傳輸與處理機制，保證了加工過程控制的集成性與實時性。
　　最后，本文對所提出的閉環(huán)加工系統(tǒng)架構(gòu)、開放式

6、STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)和加工過程控制方法的具體實現(xiàn)方法進行了分析，并建立了開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺。將STEP-NC文件解釋、加工、在線檢測、實時監(jiān)測、加工過程控制和數(shù)據(jù)輸出等功能集成在閉環(huán)加工開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)中，保證了產(chǎn)品加工信息的集成與閉環(huán)。以多特征STEP-NC文件解釋與加工、在線誤差區(qū)域識別與修補和恒力銑削為實例，驗證本文所提出的STEP-NC數(shù)據(jù)模型、開放式STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)功能、在線檢測及加工