CN108334037B - 一种数控系统及其断点续切方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控系统及其断点续切方法，断点续切方法包括：步骤A、导入加工程序开启加工时，译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；步骤B、在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；步骤C、启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。从而在人为控制或机床发生意外断电等突发情况下实现断点的续切功能。

Description

一种数控系统及其断点续切方法

技术领域

本发明涉及数控系统技术领域，具体涉及一种数控系统及其断点续切方法。

背景技术

数控系统采用数字控制技术对机床进行实时控制，广泛应用于铣床、磨床、激光切割等加工领域，是制造业核心技术之一。数控系统在加工过程中可能由于非人为因素（如断电、机床故障、系统报错等）或人为因素（如操作人员想在加工过程中移动机床主轴等）导致的机床停止，从而导致加工断点的产生。断点产生后重新启动机床时，会按照原程序加工，这样将导致加工周期变长、产品的加工质量变差。尤其是在激光切割行业，钣金二次加工将导致钣金件精度严重受损，因此断点的产生往往会导致钣金件直接报废。

断点续切技术，即机床从断点所在的位置重新开始切割，能够很好的克服数控系统出现加工断点所带来的一系列问题。现有的断点续切技术是在加工过程中，人为的停止机床并记录机床的断点位置以及加工环境（如主轴转速等）。该方法在机床发生意外断电等非人为因素导致机床停止的情况下，则不能做到纪录机床断点位置，并且该方法在纪录断点位置的过程中需要人工干预，因此不能应用于机床意外断电等突发情况。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种数控系统及其断点续切方法，在正常加工时存储当前的加工程序并实时反馈当前切割的位置信息，需要断点续切时找出断点所在的程序段，结合断点处的位置信息生成新的数控（NC）程序段，并从断点位置重新开始加工；以实现人为控制或突发情况下的断点续切功能，并且断点位置是实时反馈的，从而提高了断点位置的精度。为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种数控系统的断点续切方法，其包括：

步骤A、导入加工程序开启加工时，译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；

步骤B、在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；

步骤C、启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。

所述的数控系统的断点续切方法中，所述步骤A具体包括：

步骤A1、导入加工程序开启加工时，译码环创建一个与第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区；

步骤A2、译码环依次读取加工程序中的各个程序段并进行译码，每译码一个程序段就生成该程序段对应的一个主程序段号和子程序段号，以及生成该程序段对应的图形信息；

步骤A3、译码环将各程序段对应的图形信息存储至第一数据缓冲区的各个分区，将各程序段对应的主程序段号和子程序段号保存至第二数据缓冲区的对应分区；主程序段号、子程序段号和图形信息为程序段的断点信息。

所述的数控系统的断点续切方法中，在所述步骤A2中，程序段属于主程序时，则主程序段号为该程序段在主程序中排列的段号，子程序段号为0；当程序段属于子程序时，则主程序段号为主程序中调用该子程序的主程序段的段号，子程序段号为子程序中排列的段号。

所述的数控系统的断点续切方法中，所述步骤B具体包括：在每个插补周期；插补环从第一数据缓冲区的相应分区读取一个程序段的图形信息的同时，从第二数据缓冲区的对应分区读取该程序段对应的主程序段号和子程序段号；将程序段的图形信息、主程序段号、子程序段号和位置环反馈的位置信息传送至带电池保护的存储区中存储。

所述的数控系统的断点续切方法中，所述步骤C具体包括：

步骤C1、启动断点续切模式时，译码环从带电池保护的存储区中读取断点信息；

步骤C2、译码环重新读取加工程序，并根据断点信息中的主程序段号和子程序段号判断当前程序段是否为断点所在程序段；

步骤C3、若当前程序段的主程序段号和子程序段号与断点信息中的主程序段号和子程序段号不相同，则译码环去除当前程序段中的位置命令，执行该程序段中的其他命令，并寻找下一个程序段；若相同，则当前程序段即为断点所在程序段，译码环根据断点信息中的位置信息和当前程序段生成续切程序段，并从该程序段开始加工。

所述的数控系统的断点续切方法中，在所述步骤C中，启动断点续切模式具体包括：译码环读取到断点续切按钮被点击时生成的按钮信息，则启动断点续切模式。

一种实现所述的断点续切方法的数控系统，其中，数控系统的内核包括：译码环、插补环、位置环、数据缓冲区和带电池保护的存储区；

导入加工程序开启加工时，所述译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。

所述的数控系统中，所述数据缓冲区包括第一数据缓冲区和与第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区，第一数据缓冲区的各个分区用于存储各程序段对应的图形信息，第二数据缓冲区的各分区用于存储与图形信息对应的主程序段号和子程序段号。

本发明提供的一种数控系统及其断点续切方法中，所述数控系统的断点续切方法导入加工程序开启加工时，译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。从而在人为控制或机床发生意外断电等突发情况下实现断点的续切功能，且断点位置由位置环实时反馈，断点位置精度高，实时性好。

附图说明

图1为现有加工程序的组成示意图；

图2为现有数控系统的内核的示意图；

图3为本发明实施例提供的数控系统的内核的示意图；

图4为本发明实施例提供的数控系统的断点续切方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的数控系统的内核的实现断点续切的原理示意图。

具体实施方式

鉴于现有断点续切技术不能在机床出现意外时实现断点续切功能的缺点，本发明的目的在于提供一种数控系统及其断点续切方法，在正常加工时存储当前的加工程序并实时反馈当前切割的位置信息，在需要断点续切时找出断点所在的程序段，结合断点处的位置信息生成新的数控程序段，并从断点位置重新开始加工；即可实现人为控制或突发情况下的断点续切功能，断点位置的实时反馈提高了续切的精度。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有数控系统在加工时，通常将加工程序预存在数据区中，操作人员点击开始加工时，数控系统载入加工程序开启加工。如图1所示，每个加工程序均有一个程序号，如P1000。不同加工程序的程序号均不相同。一个加工程序由多个程序段组成；在同一个加工程序中，加工程序以程序段为单位，每个程序段均具有一个程序段号，如N10。且一般情况下不同程序段的程序段号均不相同，因此程序段号可以唯一辨识在加工程序中的位置。由于一个加工程序可以调用其他不同的加工程序作为子程序进行嵌套加工，因此还需要子程序的程序段号。根据不同系统的性能，可以有多级嵌套，即在子程序中继续调用其他子程序。

请一并参阅图2，数控系统的内核通常由译码环、插补环和位置环组成。其中，位置环的优先级最高，插补环次之，译码环最低。数控系统按照优先级从高到低依次处理每个部分。载入加工程序开启加工时，译码环以程序段为单位，从数据区中依次读取代码（即一个加工程序，加工程序中含有很多的程序段，数据区中的代码是按照加工程序中程序段排列的先后顺序进行存储的）并进行译码，生成插补环所需的图形信息。插补环以译码环处理完成后的程序段为单位，依次读取译码环生成的图形信息并进行圆弧插补、直线插补等处理。在每一个插补周期中，插补环依据各数控系统预先编写的算法（根据加工操作选择对应的算法）生成位置命令并发送给位置环。位置环根据位置命令控制机床移动，并实时反馈位置信息给插补环。由于插补环的优先级别高于译码环，而插补环在进行插补时需要译码环提供的图形信息。因此为了避免插补环在插补时没有图形信息可用，译码环需要提前对程序进行译码，并生成足够多的图形信息，存入数据缓冲区中。

请一并参阅图3，本实施例通过对现有内核的结构和功能进行改进（结构是将现有的数据缓冲区划分为第一数据缓冲区和第二数据缓冲区，并增加一带电池保护的存储区；功能在下述进行详述），使其形成具有断点续切功能的内核。本实施例假设仅有一级嵌套，因此，主程序中的程序段号和子程序中的程序段号可以唯一识别程序段的位置。请一并参阅图4，其为本发明实施例提供的数控系统的断点续切方法的流程图。如图4所示，所述数控系统的断点续切方法包括以下步骤：

S10、导入加工程序开启加工时，译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；

S20、在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；

S30、启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。

本实施例中，所述步骤S10具体包括：

步骤11、导入加工程序开启加工时，译码环创建一个与第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区。

在开启加工后，译码环先创建一个与现有的第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区。所述关联，即第一数据缓冲区与第二数据缓冲区的分区个数相同且分区内存储的数据信息一一对应。例如，第一数据缓冲区的第一分区存储的信息数据对应第二数据缓冲区的第一分区存储的信息数据，第一数据缓冲区的第二分区存储的信息数据对应第二数据缓冲区的第二分区存储的信息数据，以此类推。

步骤12、译码环依次读取加工程序中的各个程序段并进行译码，每译码一个程序段就生成该程序段对应的一个主程序段号和子程序段号，以及生成该程序段对应的图形信息。

接着译码环对加工程序进行译码，每读取一个程序段进行译码，将就生成该程序段对应的一个主程序段号和子程序段号并记录。当程序段属于主程序时，则主程序段号为该程序段在主程序中排列的段号，子程序段号为0。当程序段属于子程序时，则主程序段号为主程序中调用该子程序的主程序段的段号，子程序段号为子程序中排列的段号。以图1为例，当加工到程序段“N10 G01 X50 F10”时，主程序段号为10，子程序段号为0。当加工到子程序“N30 X200”时，因为子程序是被主程序中的“N20 Q1010”程序段调用的，因此其主程序段号为20，子程序段号为30。

步骤13、译码环将各程序段对应的图形信息存储至第一数据缓冲区的各个分区，将各程序段对应的主程序段号和子程序段号存储至第二数据缓冲区的对应分区；主程序段号、子程序段号和图形信息为程序段的断点信息。

译码环将各个程序段译码生成的图形信息存储至第一数据缓冲区的各个分区中，将各程序段的主程序段号和子程序段号保存至第二数据缓冲区的对应分区中。第一数据缓冲区的第一分区中的图形信息对应第二数据缓冲区的第一分区中的主程序段号和子程序段号，两者都属于同一程序段。第一数据缓冲区的第二分区中的图形信息对应第二数据缓冲区的第二分区中的主程序段号和子程序段号，两者都属于相同的另一程序段。以此类推。

在所述步骤S20中，在每个插补周期，插补环会读取一次位置环反馈的位置信息，该位置信息即为此刻机床的实际坐标值。插补环在每个插补周期，将位置环反馈的位置信息传送到带电池保护的存储区中，并且每个插补周期更新一次。插补环每读取一个新的程序段的图形信息（从第一数据缓冲区的对应分区读取）的同时，读取一次该程序段的主程序段号和子程序段号（从第二数据缓冲区的对应分区读取），并传送到带电池保护的存储区中，每读取一个新的程序段的图形信息时更新（如替换之前的数据）一次。主程序段号、子程序段号图形信息和位置信息（即机床实际的位置坐标值）称为断点信息。在带电池保护的存储区中存储断点信息，可保证断点信息不会因掉电而丢失。

由于每个插补周期都会存储一次数据，因此，无论发生人为因素的复位、暂停；或是非人为因素的断电、系统报警、机床故障等；带电池保护的存储器都将保存断点信息。并且，由于断点的位置信息是从优先级最高的位置环中获取，在每个插补周期中都会更新一次，因此断点位置的精度高，实时性好。基于所述插补周期是在程序中设置的，一般由定时器产生中断，即使故障发生在该插补周期内，虽然带电池保护的存储区中保存的是上一个插补周期的位置信息，但由于相邻两个插补周期的位置偏移量很小，因此误差也很小，因此使用上一个插补周期的位置信息对实际断点位置的偏移影响很小。

当需要启动断点续切功能时，操作人员在系统界面中点击设置的断点续切按钮，译码环读取到该断点续切按钮被点击时生成的按钮信息，即判别需启动断点续切模式。如图5所示，所述步骤S30具体包括：

步骤31、启动断点续切模式时，译码环从带电池保护的存储区中读取断点信息；

步骤32、译码环重新读取加工程序，并根据断点信息中的主程序段号和子程序段号判断当前程序段是否为断点所在程序段；

步骤33、若当前程序段的主程序段号和子程序段号与断点信息中的主程序段号和子程序段号不相同，则译码环去除当前程序段中的位置命令，执行该程序段中的其他命令，并寻找下一个程序段；若相同，则当前程序段即为断点所在程序段，译码环根据断点信息中的位置信息和当前程序段生成续切程序段，并从该程序段开始加工。

若当前程序段的主程序段号和子程序段号和断点信息中的不相同（全部都不同、或部分不相同），则去除当前程序段中的位置命令，保留该程序段中的其他命令，如主轴转速、冷却液开关等。若相同，则用断点信息中的位置坐标值（如X10 Y10 Z10，即XYZ轴的坐标分别为10、10、10）和当前程序段生成新的程序段（即续切程序段，如N10 G00 X10 Y10Z10），使机床各轴移动到断点所在的位置，并按照正常加工时的处理步骤继续执行后续的程序段，从而完成断点续切的功能。

在正常加工后，数控系统的内核依然自动采集断点信息。以在不需要人为介入的情况下自动准确记录断点的信息。

基于上述的断点续切方法，本发明实施例还提供一种用于实现断点续切方法的数控系统，请参阅图3，所述数控系统的内核包括：译码环100、插补环200、位置环300、数据缓冲区400和带电池保护的存储区500。导入加工程序开启加工时，所述译码环100读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区400；在每个插补周期，插补环200读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环300反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区500；启动断点续切模式时，译码环100从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。

其中，所述数据缓冲区400包括第一数据缓冲区410和与第一数据缓冲区410关联的第二数据缓冲区420，第一数据缓冲区410的各个分区用于存储各程序段对应的图形信息，第二数据缓冲区420的各分区用于存储与图形信息对应的主程序段号和子程序段号。

综上所述，本发明提供的一种数控系统及其断点续切方法，加工时，通过译码环对各个程序段进行译码生成对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，从断点位置重新开始加工。即可在人为控制或机床发生意外断电等突发情况下实现断点的续切功能，并且断点位置由位置环实时反馈，断点位置精度高，实时性好。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来命令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种数控系统的断点续切方法，其特征在于，包括：

步骤A、导入加工程序开启加工时，译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；

步骤B、在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；

步骤C、启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工；若当前程序段的主程序段号和子程序段号和断点信息中的不相同，则去除当前程序段中的位置命令，保留该程序段中的其他命令，执行该程序段中的其他命令，并寻找下一个程序段；

所述步骤A具体包括：

步骤A1、导入加工程序开启加工时，译码环创建一个与第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区；

步骤A2、译码环依次读取加工程序中的各个程序段并进行译码，每译码一个程序段就生成该程序段对应的一个主程序段号和子程序段号，以及生成该程序段对应的图形信息；

步骤A3、译码环将各程序段对应的图形信息存储至第一数据缓冲区的各个分区，将各程序段对应的主程序段号和子程序段号保存至第二数据缓冲区的对应分区；主程序段号、子程序段号和图形信息为程序段的断点信息；

第一数据缓冲区与第二数据缓冲区的分区个数相同且分区内存储的数据信息一一对应。

2.根据权利要求1所述的数控系统的断点续切方法，其特征在于，在所述步骤A2中，程序段属于主程序时，则主程序段号为该程序段在主程序中排列的段号，子程序段号为0；当程序段属于子程序时，则主程序段号为主程序中调用该子程序的主程序段的段号，子程序段号为子程序中排列的段号。

3.根据权利要求1所述的数控系统的断点续切方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：在每个插补周期；插补环从第一数据缓冲区的相应分区读取一个程序段的图形信息的同时，从第二数据缓冲区的对应分区读取该程序段对应的主程序段号和子程序段号；将程序段的图形信息、主程序段号、子程序段号和位置环反馈的位置信息传送至带电池保护的存储区中存储。

4.根据权利要求1所述的数控系统的断点续切方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

步骤C1、启动断点续切模式时，译码环从带电池保护的存储区中读取断点信息；

步骤C2、译码环重新读取加工程序，并根据断点信息中的主程序段号和子程序段号判断当前程序段是否为断点所在程序段；

步骤C3、若当前程序段的主程序段号和子程序段号与断点信息中的主程序段号和子程序段号不相同，则译码环去除当前程序段中的位置命令，执行该程序段中的其他命令，并寻找下一个程序段；若相同，则当前程序段即为断点所在程序段，译码环根据断点信息中的位置信息和当前程序段生成续切程序段，并从该程序段开始加工。

5.根据权利要求1所述的数控系统的断点续切方法，其特征在于，在所述步骤C中，启动断点续切模式具体包括：译码环读取到断点续切按钮被点击时生成的按钮信息，则启动断点续切模式。

6.一种实现权利要求1所述的断点续切方法的数控系统，其特征在于，数控系统的内核包括：译码环、插补环、位置环、数据缓冲区和带电池保护的存储区；

导入加工程序开启加工时，所述译码环读取各个程序段并进行译码，生成各程序段对应的主程序段号、子程序段号以及图形信息并存储至数据缓冲区；在每个插补周期，插补环读取一次主程序段号、子程序段号、图形信息和位置环反馈的位置信息、并记为断点信息存储至带电池保护的存储区；启动断点续切模式时，译码环从存储区读取断点信息，并根据断点信息中主程序段号和子程序段号识别断点所在的程序段，结合断点的位置信息生成续切程序段，以从断点位置继续加工。

7.根据权利要求6所述的数控系统，其特征在于，所述数据缓冲区包括第一数据缓冲区和与第一数据缓冲区关联的第二数据缓冲区，第一数据缓冲区的各个分区用于存储各程序段对应的图形信息，第二数据缓冲区的各分区用于存储与图形信息对应的主程序段号和子程序段号。

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