CN102591251B - 完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法 - Google Patents
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Abstract
一种完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，包括利用处理器和执行机构控制加工刀具运动的过程，处理器连接有存储器，存储器中预先存储了控制刀具运动的指令集，处理器从存储器中读取指令集并执行，指令集中包括有一个数控零件程序预处理器、一个当前零件坐标和零件程序行号跟踪器和一个数控零件程序再拼装处理器，利用当前零件坐标和零件程序行号跟踪器，在零件程序执行暂停时从底层运动控制系统获取当前坐标位置，确定所在的路径段行号，再利用数控零件程序再拼装处理器重新生成新的零件程序，下传到底层运动控制系统并执行。本发明解决了现有技术中原路径回退功能严重依赖底层运动控制系统、过度使用系统资源的技术问题。
Description
技术领域:
本发明涉及机械领域，尤其涉及数控机械加工设备，特别是一种基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法。
背景技术:
数控系统在加工过程中如果发现已加工路径存在问题，往往需要加工刀具沿原路回退到问题点附近，然后在该点附近重新开始加工。现有技术采用低层运动控制系统中动态的运动路径指令缓存技术或上层处理系统中海量存储历史加工位置信息的方法，来实现原路径回退。前一种技术严重依赖底层运动控制系统的软硬件，而且对底层软硬件的技术要求和有限资源的开销较大；后一种技术可以完全在商业软硬件平台实现，但系统开销极大，实时要求高，对其他数控功能造成性能影响，虽不依赖于底层控制系统，但对底层控制系统的内存、速度和通讯也有较高要求。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，所述的这种方法要解决现有技术中数控系统原路径回退功能严重依赖底层运动控制系统和过度使用系统资源、从而拉低整体数控性能的技术问题。
本发明的这种完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，包括一个利用处理器和执行机构控制加工刀具运动的过程，所述的处理器连接有存储器，所述的存储器中预先存储了控制刀具运动的指令集，所述的处理器从存储器中读取所述的指令集并执行，其特征在于：所述的指令集中包括有一个数控零件程序预处理器、一个当前零件坐标和零件程序行号跟踪器和一个数控零件程序再拼装处理器，在所述的控制加工刀具运动的过程中，先将一个原始的数控零件程序送入所述的数控零件程序预处理器，对原始路径进行刀具半径补偿处理，数控零件程序预处理器将所述的原始的数控零件程序转化成依赖底层运动控制系统的零件程序格式并下传到底层运动控制硬件中，当底层运动控制系统执行该零件程序发生暂停时并开始进行原路径回退或跳转操作时，所述的当前零件坐标和零件程序行号跟踪器开始与底层运动控制系统进行通讯，获取当前零件坐标并计算对应零件程序行号，所述的数控零件程序再拼装处理器按照当前零件坐标和零件程序行号、以及路径回退或跳转的起始点和运动方向要求，对数控零件程序预处理器生成的程序进行重新拼装排序处理，生成新的零件程序，下传到底层运动控制系统并开始执行该重新拼装的零件程序。
进一步的，所述的当前零件坐标和零件程序行号跟踪器和所述的数控零件程序再拼装处理器反复执行，直到加工刀具按正确路径运行完全程。
进一步的，数控零件程序预处理器修改原始零件程序使其路径指令中的尺寸字包含刀具半径的补偿。
进一步的，当前零件坐标和零件程序行号跟踪器可以通过读取当前坐标位置，来判断当前正在执行的零件程序行号。并且这种处理是在零件程序暂停时仅做一次,完全没有实时要求和对系统资源的负担。
进一步的，数控零件程序再拼装处理器按照当前坐标位置和正在执行的零件程序行号，对数控零件程序预处理器生成的零件程序进行截取、排序和编号，重新拼装成用于原路径回退或路径跳转的新零件程序。
进一步的，数控零件程序再拼装处理器在拼装过程中的被截开的路径段的新行号与原始零件程序中的对应行号有关联机制和处理。
具体的，本发明的方法基本独立于任何运动控制系统的软硬件，完全在普通商业软件硬件环境下用软件中实现，并且可以和绝大部分的底层数控运动控制系统配合使用，并无特殊接口要求。
本发明的工作原理是：原始的数控零件程序在执行过程中在某一点需要做原路回退或跳转到另一路径段时，原路回退或跳转后的路径仍然是原始的数控零件程序中的一部分，只是起始点和路径方向可能发生变化。本发明基于这个原理，在获取了新的起始点和路径方向信息后，对原始的数控零件程序进行重新拼装，形成了符合回退/跳转要求路径的新零件程序。由于每次都是对原始的数控零件程序进行重新拼装，这种方法对任意次原路回退或跳转适用。对于底层数控运动系统来说，每次路径回退/跳转都执行了一个全新的零件程序。
具体的，在获取新的起始点和路径方向信息后对原始的数控零件程序进行重新拼装时，首先需要知道当前所在的零件程序行号才可能进行截取拼装处理，本发明设计了一个当前零件坐标和零件程序行号跟踪器，在零件程序执行暂停后要进行原路径回退或路径跳转时， 该当前零件坐标和零件程序行号跟踪器从底层运动控制系统获取当前坐标位置，并通过对照该坐标在刀补后原始路径上的位置，确定所在的路径段行号。当前坐标将成为重新拼装程序的起始点，确定的当前行号及路径方向将决定如何截取当前行号所在的路径段。
进一步的，在截取当前行号对应的路径段时，在新拼装零件程序中截断后的路径段仍然沿用当前行号，以确保其与原始路径段的关联。
进一步的，为确保正确方便寻找当前路径段行号，在数控零件程序预处理器中将刀具半径补偿修正到了路径指令的尺寸字中，从而将底层运动控制系统的通过参数动态补偿刀具半径的功能闲置，改由数控零件程序预处理器在预处理中完成。当前零件坐标和零件程序行号跟踪器从底层运动控制系统读取坐标位置后，该坐标与下传的零件程序路径之间没有任何其他动态位置修调，从而可以不做任何处理直接与预处理器生成的路径比对获得正确的路径段信息。
本发明和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本发明利用当前零件坐标和零件程序行号跟踪器，在零件程序执行暂停时从底层运动控制系统获取当前坐标位置，确定所在的路径段行号，将当前坐标作为重新拼装程序的起始点，确定的当前行号及路径方向将决定如何截取当前行号所在的路径段，再利用数控零件程序再拼装处理器重新生成新的零件程序，下传到底层运动控制系统并执行。减少了对底层运动控制系统的依赖，大幅增强了数控系统的开放性和适配能力，对所在的软硬件平台以及对应的运动控制系统都没有任何特殊性能和资源要求，回避了传统方法的底层特殊控制算法要求、实时要求和系统资源开销巨大的弊病，可以在任何通用软硬件平台上实现，其成本、性能和资源丰富性和保障性都能得到充分满足。目前国内或国际上尚未发现完全不依赖底层运动控制系统的类似设计方案。
附图说明：
图1是本发明的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法的架构示意图。
图2是本发明的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法的工作原理示意图。
具体实施方式：
实施例1：
如图1和图2所示，本发明的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，包括一个利用处理器和执行机构控制加工刀具运动的过程，所述的处理器连接有存储器，所述的存储器中预先存储了控制刀具运动的指令集，所述的处理器从存储器中读取所述的指令集并执行，其特征在于：所述的指令集中包括有一个数控零件程序预处理器3、一个当前零件坐标和零件程序行号跟踪器4和一个数控零件程序再拼装处理器5。
在本实施例中，整个工作机构均位于一个基于普通商业软硬件平台的数控上层控制系统1中。该数控上层控制系统1通过一个通用底层零件程序接口8与底层数控运动控制系统2连接。一个原始的数控零件程序首先被送入数控零件程序预处理器3，对原始路径进行刀具半径补偿处理，然后转化成依赖底层运动控制系统的零件程序格式，存储在刀补修正零件程序区6，通过一个底层零件程序接口8下传到底层运动控制系统2中。当底层运动控制系统2执行该零件程序中暂停后开始进行原路径回退/跳转操作时，当前零件坐标和零件程序行号跟踪器4开始与底层运动控制系统2进行通讯，获取当前零件坐标并计算对应零件程序行号，存储在公共当前坐标/行号区7。数控零件程序再拼装处理器5在公共当前坐标/行号区7读取并按照当前零件坐标和零件程序行号，以及路径回退/跳转的起始点和运动方向要求，从刀补修正零件程序区6获取程序后进行重新拼装排序处理，生成新的零件程序，通过底层零件程序接口8下传到底层运动控制系统2并开始执行该重新拼装的零件程序。如此方法，可以处理任意次的路径回退/跳转，最后零件程序恢复正常前行时，也被作为一个零件程序的再拼装来处理。
进一步的，在数控零件程序预处理器3中生成的刀补修正零件程序将刀具半径折算到路径指令的尺寸字中，并移除所有刀补指令，然后存到刀补修正零件程序区6。
进一步的，当前零件坐标和零件程序行号跟踪器4从底层运动控制系统2读取坐标位置后，该坐标与刀补修正零件程序区6中的零件程序路径之间没有任何其他动态位置修调，从而可以不做任何处理直接与预处理器生成的路径比对获得正确的路径段信息，存入公共当前坐标/行号区7。
进一步的，在截取当前行号对应的路径段时，在新拼装零件程序中截断后的路径段仍然沿用当前行号，以确保其与原始路径段的关联。
进一步的，在拼装原路径回退零件程序中，对遭遇的刀具代码一律移除，由于在数控零件程序预处理器中已处理刀具半径补偿，刀补代码视为非法，其他非路径代码原样保留；对在拼装前行方向零件程序中，由于在数控零件程序预处理器中已处理刀具半径补偿，刀补代码视为非法，其他非路径代码原样保留。
进一步的，底层零件程序接口8是一个没有任何特殊要求的通用接口，仅用于传递上层的数控零件程序和来自底层的当前运动坐标位置。这些功能为市场上绝大部分数控运动控制器所共有的基本功能。
Claims (6)
1.一种完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，包括一个利用处理器和执行机构控制加工刀具运动的过程，所述的处理器连接有存储器，所述的存储器中预先存储了控制刀具运动的指令集，所述的处理器从存储器中读取所述的指令集并执行，其特征在于：所述的存储器分别和一个数控零件程序预处理器、一个当前零件坐标和零件程序行号跟踪器和一个数控零件程序再拼装处理器连接，在所述的控制加工刀具运动的过程中，先将一个原始的数控零件程序送入所述的数控零件程序预处理器，对原始路径进行刀具半径补偿处理，数控零件程序预处理器将所述的原始的数控零件程序转化成依赖底层运动控制系统的零件程序格式并下传到底层运动控制系统中，当底层运动控制系统执行该零件程序发生暂停时并开始进行原路径回退或跳转操作时，所述的当前零件坐标和零件程序行号跟踪器开始与底层运动控制系统进行通讯，获取当前零件坐标并计算对应零件程序行号，所述的数控零件程序再拼装处理器按照当前零件坐标和零件程序行号、以及路径回退或跳转的起始点和运动方向要求，对数控零件程序预处理器生成的程序进行重新拼装排序处理，生成新的零件程序，下传到底层运动控制系统并开始执行该重新拼装的零件程序。
2.如权利要求1所述的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，其特征在于：所述的当前零件坐标和零件程序行号跟踪器和所述的数控零件程序再拼装处理器反复执行，直到加工刀具按正确路径运行完全程。
3.如权利要求1所述的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，其特征在于：在所述的数控零件程序预处理器修改原始零件程序的过程中，在路径指令中的尺寸字中包含有刀具半径的补偿。
4.如权利要求1所述的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，其特征在于：所述的当前零件坐标和零件程序行号跟踪器通过读取当前实时坐标位置，来判断当前正在执行的零件程序行号。
5.如权利要求1所述的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，其特征在于：所述的数控零件程序再拼装处理器按照当前坐标位置和正在执行的零件程序行号，对数控零件程序预处理器生成的零件程序进行截取、排序和编号，重新拼装成用于原路径回退或路径跳转的新零件程序。
6.如权利要求1所述的完全基于零件程序再拼装的数控加工原路径回退实现方法，其特征在于：所述的数控零件程序再拼装处理器在拼装过程中对被截开的路径段的新行号与原始零件程序中的对应行号进行重新关联处理。
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