CN112346405A - 数控系统控制方法、装置、数控系统及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控系统控制方法、装置、数控系统及计算机存储介质，本发明数控系统控制方法应用于数控系统，数控系统包括实时子系统和操作系统，数控系统控制方法包括：在数控系统中创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，根据第三方系统发送的控制指令控制实时子系统以预设的流水线运行方式运行实时任务中的目标译码器任务，将目标轨迹插入至数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；根据实时任务中的目标插补器任务对目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于插补控制数控系统运行；根据非实时任务将数控系统运行时的运行信息反馈至第三方系统。本发明提高了数控系统的可定制性和集成能力。

Description

数控系统控制方法、装置、数控系统及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及数控技术领域，尤其涉及一种数控系统控制方法、装置、数控系统及计算机存储介质。

背景技术

近年来，纯软件数控系统架构被越来越多数控系统厂家采用，利用操作系统实时化技术，可将大部分硬件功能软件化，极大精简了数控系统硬件结构，同时可灵活选择不同性能的CPU(central processing unit，中央处理器)来达到不同需求的计算性能，方便实现不同档次要求的数控系统产品。但现有基于纯软件架构的数控系统产品依然采用老一代数控系统架构，存在较大的局限性，如可定制性差、集成能力差和系统升级繁琐等缺陷，即数控系统无对外开放数据接口，人机界面难以自由定制化，基本上是以组态界面方式进行的，其定制灵活性差、定制程度低，并且是独占操作系统资源，无法与第三方软件集成，而且在对系统进行升级时，需要重装操作系统及软件，其升级过程繁琐耗时。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种数控系统控制方法、装置、数控系统及计算机存储介质，旨在解决数控系统可定制性差、集成能力差和系统升级繁琐的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种数控系统控制方法，所述数控系统控制方法应用于数控系统，所述数控系统包括实时子系统和操作系统，所述数控系统控制方法包括如下步骤：

创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

可选地，根据运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹的步骤，包括：

基于预设的固定周期控制所述目标译码器任务获取所述数控系统中的数控加工程序，并对所述数控加工程序进行解析，对所述解析的解析结果进行前瞻预处理，并根据所述前瞻预处理进行前瞻规划，根据所述前瞻规划的规划结果确定目标轨迹。

可选地，根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补的步骤，包括：

基于所述目标轨迹确定所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹，并基于所述目标插补器任务确定所述待插补轨迹对应的目标参数，基于所述目标参数对所述待插补轨迹进行插补。

可选地，创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤，包括：

获取所述数控系统中的注册表数据，并基于所述注册表数据确定所述数控系统的通道数量，根据所述通道数量和所述注册表数据创建实时子系统待运行的多个实时任务，并根据所述注册表数据创建操作系统待运行的多个非实时任务。

可选地，创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤之后，包括：

在所述数控系统中创建监测任务，并根据所述监测任务实时监测各所述实时任务和非实时任务是否存在故障；

若在各所述实时任务和非实时任务中存在具有故障的目标任务，则输出故障报警信息；

若各所述实时任务和非实时任务均不存在故障，则执行所述若接收到所述数控系统对应的第三方系统发送的控制指令的步骤。

可选地，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定各所述非实时任务和各所述实时任务之间的共享内存，并通过各所述非实时任务获取所述共享内存中所述数控系统的运行信息，将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

可选地，将所述运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定所述第三方系统和各所述非实时任务之间的标准网络协议，并基于所述标准网络协议将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种数控系统控制装置，所述数控系统控制装置包括：

创建单元，用于创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

获取单元，用于接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

插补单元，用于根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

反馈单元，用于基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种数控系统控制设备，所述数控系统控制设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的数控系统控制程序，所述数控系统控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的数控系统控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有数控系统控制程序，所述数控系统控制程序被处理器执行时实现如上所述的数控系统控制方法的步骤。

本发明通过创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。通过创建实时子系统待运行的各实时任务和操作系统待运行的各非实时任务，基于各非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统，并通过各非实时任务反馈数控系统的运行信息至第三方系统，实现了操作系统，实时子系统和第三方系统之间的互联互通，提高了数控系统和第三方系统的集成能力，并且在接收到第三方系统发送的控制指令时，会让实时子系统根据预设的流水线方式运行目标译码器任务，将目标轨迹插入至轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区，并根据目标插补器任务对目标轨迹缓冲区进行插补以控制数控系统运行，从而实现将数控系统中的各个功能区分开，提高了数控系统的可定制性，而且由于是将数控系统中实时子系统运行的各实时任务和操作系统运行的非实时任务分开的，在对数控系统进行升级时，也不需要重装操作系统，使得升级过程简单化，避免了基于纯软架构的数控系统可定制性差、集成能力差和系统升级繁琐的现象发生。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的数控系统控制设备结构示意图；

图2为本发明数控系统控制方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明数控系统控制装置的装置模块示意图；

图4为本发明数控系统控制方法中数控系统结构示意图；

图5为本发明数控系统控制方法中目标译码器任务处理流程示意图；

图6为本发明数控系统控制方法中目标插补器任务处理流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的数控系统控制设备结构示意图。

本发明实施例数控系统控制设备可以是搭载了虚拟化平台的PC(PersonalComputer，个人电脑)机或服务器(如X86服务器)等终端设备。

如图1所示，该数控系统控制设备可以包括：处理器1001，例如CPU(centralprocessing unit，中央处理器)，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及数控系统控制程序。

在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的数控系统控制程序，并执行以下安全组件的权限配置方法实施例中的操作。

基于上述硬件结构，提出本发明数控系统控制方法实施例，如下所述。

参照图2，图2为本发明数控系统控制方法一种实施例的流程示意图，所述数控系统控制方法包括：

步骤S10，创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

在本实施例中，数控系统控制方法应用于数控系统，并且数控系统包括实时子系统和操作系统。并且由于目前的数控系统无对外开放数据接口，人机界面难以自由定制化，且是以组态界面方式提供，定制灵活性差，定制程度差；并且数控系统独占操作系统资源，无法与第三方系统集成，且在数控系统的升级需要重装操作系统及软件，升级过程繁琐。因此在本实施例中，为解决现有数控系统可定制性差、集成能力差、系统升级繁琐等问题，提供一种开放式和模块化的纯软架构数控系统，即简化数控系统硬件结构，降低外围设备成本。其中，开放式通讯可以是基于标准TCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，传输控制协议/网际协议)协议与任意第三方系统建立通讯进行集成，定制化能力强。模块化结构可以是对数控系统进行任务模块化，包括各个实时任务模块和各个非实时任务模块，每个任务模块独立存在，数控系统升级只需要替换对应的任务模块，无需重装整个数控系统。

数控系统是控制数控机床进给轴运动和辅助动作的大脑，通过内部计算产生运动和辅助动作指令，通过总线发送给执行器以实现工件的加工。并且在本实施例中，数控系统是运行于普通操作系统平台的，可以分为非实时运行环境和实时运行环境。其中，非实时运行环境为操作系统应用程序运行环境。实时运行环境为操作系统之外的实时子系统，具有独立的任务调度模块。而且在本实施例中，数控系统中的任务可为独立的进程或线程，运行于非实时运行环境中的任务为非实时任务，由操作系统调度运行，运行于实时运行环境中的任务为实时任务，由实时子系统调度运行。并且在数控系统执行实时任务和非实时任务时，需要先确定各个实时任务和非实时任务的优先级，并根据优先级进行执行，而在本实施例中可以设置实时任务的优先级高于非实时任务，各个实时任务之间的优先级可以由实时子系统进行调度确定，并且只有优先级高的实时任务执行完成，才执行优先级低的实时任务。

其中，实时任务可以包括译码器任务、插补器任务和PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)运行时任务，实时任务之间通过共享内存进行数据交互。非实时任务包括日志任务、内核服务器任务、文件服务器任务和PLC服务器任务。各个非实时任务和实时任务之间以共享内存进行数据交互，并且各个非实时任务对外可以以TCP/IP服务器的形式实现服务器功能，即第三方系统可以以TCP/IP客户端的形式与非实时任务建立通讯连接，以便第三方系统获取数控系统内部状态数据或发送指令操作至数控系统。并且需要说明的是，各个非实时任务可以同时与多个第三方系统建立通讯连接，以实现数控系统与外部软件的集成。其中，译码器任务和插补器任务可以根据数控系统配置的通道数量创建多个，也就是若根据数控系统配置的通道数量为n，则数控系统会同时启动n个独立的译码器任务和插补器任务，每个通道内的译码器任务和插补器任务具有独立的共享内存。因此，在本实施例中，会创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，并且由于非实时任务对外可以以TCP/IP服务器的形式实现服务器功能，因此某一个或多个第三方系统可以通过各非实时任务建立和数控系统的通信连接。

步骤S20，接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

在第三方系统和数控系统建立连接后，且数控系统中已创建好各个实时任务和非实时任务后，可以接收第三方系统发送的控制指令，如启动、停止、复位和模式切换等指令。而数控系统在接收到控制指令后，会优先将控制指令发送至译码器任务，即目标译码器任务，而目标译码器任务在获取到控制指令后，会执行与控制指令对应的动作，如切换运行模式、启动数控加工程序加工、停止系统运行和复位系统状态等。并且目标译码器任务会根据预设的固定周期对获取的数控加工程序进行译码以确定目标轨迹缓冲区。即译码器任务负责系统模式控制、部分系统诊断、系统状态数据更新以及数控加工程序译码。因此当译码器任务获取到控制指令，如启动指令后，会通过数控系统中的文件服务器获取数控加工程序，并采用预设的流水线运行方式将译码器任务的处理过程分为预处理阶段、处理阶段和激活阶段三个部分。在预处理阶段是对数控加工程序进行字符解析、启动指令预处理、进给处理、刀具长度补偿、坐标偏置处理和几何处理等；处理阶段是进行刀具半径补偿、几何变换、限位检测和前瞻预处理；激活阶段是进行前瞻规划，并将前瞻规划的规划结果(即目标轨迹)送入初始的轨迹缓冲区得到目标轨迹缓冲区。并且每一次加工程序都会依次经过三个阶段处理，即预处理阶段、处理阶段和激活阶段；三个阶段可以同时进行，以提高系统处理效率。并且由于本实施例中实时任务是通过数控系统中的实时子系统运行的，因此在接收到控制指令时，会根据控制指令控制实时子系统以预设的流水线运行方式运行各个实时任务中的目标译码器任务，并根据运行的目标译码器任务将目标轨迹插入至轨迹缓冲区，得到目标轨迹缓冲区。

步骤S30，根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

当确定目标译码器任务，并且目标译码器任务已执行后，可以确定目标译码器任务对应的插补器任务，即目标插补器任务，并根据目标插补器任务对目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，而插补器任务是进行部分系统诊断、轨迹插补、轴位置控制、辅助动作控制，其中，轨迹插补是插补器的主要功能。并且插补器任务在进行轨迹插补时也分为预处理阶段，处理阶段和激活阶段，在预处理阶段是在目标轨迹缓冲区中根据已插入的目标轨迹确定待插补轨迹，并提取待插补轨迹，初始化插补所需的各种数据，即确定插补参数；处理阶段是对待插补轨迹进行插补；激活阶段是确定目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹已插补完成。并且每一次加工程序都会依次经过三个阶段处理，即预处理阶段、处理阶段和激活阶段；三个阶段可以同时进行，以提高系统处理效率。并在插补完成后，数控系统就可以根据插补的插补数据进行后续的操作，即根据插补数据中携带的指令信息控制数控系统运行。

并且目标译码器任务和目标插补器任务之间采用共享内存进行数据交互。而共享内存包括轨迹缓冲区和非轨迹缓冲区，轨迹缓冲区包含轨迹数据，以环形队列方式运行，目标译码器任务执行入队操作，目标插补器任务执行出队操作。非轨迹缓冲区包含模块状态数据和指令数据，目标译码器任务对应的译码器模块和目标插补器任务对应的插补器模块均进行读写操作。并且在本实施例中，会根据数控系统配置的通道数量n同时启动n个独立的译码器任务和插补器任务，每个通道内的译码器任务和插补器任务具有独立的共享内存。而且在本实施例中，为实现图形仿真功能，数控系统会额外创建1个仿真通道用于图形仿真，在仿真通道中同样包含1个译码器任务和1个插补器任务。

步骤S40，基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

由于第三方系统是与非实时任务建立连接的，而非实时任务又包括日志任务、内核服务器任务、文件服务器任务和PLC服务器任务，因此在数控系统运行时，可以根据数控系统中的非实时任务将数控系统运行时的运行信息反馈至第三方系统，以便第三方系统查看。也就是日志任务用于收集所有实时任务日志信息并保存，第三方系统与日志任务建立通讯连接后可以获取数控系统的日志信息。内核服务器任务可以收集数控系统所有状态数据，并负责指令传输，第三方系统与内核服务器任务建立通讯连接后可以获取数控系统状态信息并显示，或设置数控系统参数，或发送各种操作指令。文件服务器任务进行数控系统各种文件处理，包括配置文件读取、参数文件存取、数控加工程序处理，第三方系统与文件服务器任务建立通讯连接后可以读取数控系统内部文件，可以发送数控加工程序。PLC服务器任务收集PLC运行任务的状态信息，并负责指令传输，第三方系统与PLC服务器任务建立连接后可以获取PLC运行时内部状态信息并显示，或发送指令控制PLC运行时任务的启动、停止或复位，或发送新的PLC执行程序。

而且需要说明的是，实时任务中的PLC运行时任务是负责执行用户提前编写的PLC程序，以进行数控系统的逻辑控制，并且PLC运行时任务与数控系统通道数量无关，与各个通道内的译码器任务和插补器任务均以独立的共享内存交互。而且在数控系统中还设置有一个独立的程序控制任务，同时运行于非实时运行环境和实时运行环境，该程序控制任务用于负责各个任务(包含实时任务和非实时任务)的启动、关闭和监控，并通过创建子进程的方式启动各个任务。其中，非实时任务可以采用操作系统本地接口创建，实时任务可以采用实时子系统接口创建，同时该程序控制任务会创建一个实时看门狗任务用于监控其他任务运行状态和硬件状态以及处理和报告各种运行错误。另外，为实现数控系统软件与硬件的交互，在本实施例中，还设置有一个独立的PC硬件和IO接口任务，以便为其他任务提供访问PC硬件、IO和轴设备的接口，同时监控各硬件设备状态，处理和报告硬件相关错误信息。

另外，为辅助理解本实施例中的数控系统的控制原理，下面进行举例说明。

例如，如图4所示，可以将数控系统分非实时运行环境和实时运行环境，在非实时运行环境中包含日志任务，内核服务器任务、文件服务器任务和PLC服务器任务，且这些任务与人机界面软件或第三方外部软件(即第三方系统)相连接，在实时运行环境中包括PLC实时任务、译码器任务(每个通道1个独立任务)和插补器任务(每个通道1个独立任务)，即存在1至n通道，也就是n个通道，且存在轨迹缓冲区和非轨迹缓冲区，而且程序控制任务、PC硬件和IO接口任务是同时运行于非实时运行环境和实时运行环境的。也就是在数控系统中，各任务模块以可执行文件或动态链接库形式存在于硬盘上，其中，程序控制任务为可执行程序，并且操作系统注册表数据中保存了各任务模块路径以及相关启动消息，如实时任务循环周期。并且数控系统运行方式是用户先手动启动或操作系统启动程序控制任务，然后程序控制任务会读取注册表数据，以确定数控系统中的任务模块路径以及相关启动消息，并创建译码器任务(若存在多个通道则创建多个译码器任务)，插补器任务(若存在多个通道则创建多个插补器任务)，PLC运行时任务，日志任务，内核服务器任务、文件服务器任务，PLC服务器任务，PC硬件和IO接口任务，若注册表中定义了人机界面软件或第三方外部软件，则最后启动或独立启动人机界面软件或第三方外部软件。其中，人机界面软件或第三方外部软件与各非实时任务建立TCP/IP通讯连接，周期性收集数控系统状态数据并显示，同时人机界面软件或第三方外部软件会接收用户输入的指令，如启动、停止、复位和模式切换等控制数控系统运行，并且若控制指令是启动指令，则需要在发送启动指令前将数控加工程序发送给文件服务器任务进行处理。

译码器任务在获取到指令后会执行与该指令相关的动作，如切换运行模式、启动数控加工程序加工、停止系统运行、复位系统状态等。当获取启动指令后，译码器任务将以固定周期从文件服务器任务获取新的数控加工程序代码进行译码，以流水线方式循环执行，即如图5所示，译码器任务在获取到数控加工程序后，进行预处理阶段，处理阶段和激活阶段到轨迹缓冲区，且这三个阶段可以同时进行，如预处理阶段执行第i+2行程序，处理阶段执行第i+1行程，激活阶段执行第i行程序。同样插补器任务从轨迹缓冲区获取轨迹执行轨迹插补，同样以流水线方式循环执行，即如图6所示，确定轨迹缓冲区，进行预处理阶段，处理阶段和激活阶段到轨迹缓冲区，且这三个阶段可以同时进行，如预处理阶段执行第i+2行程序，处理阶段执行第i+1行程，激活阶段执行第i行程序，直至插补完成。

在本实施例中，通过创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。通过创建实时子系统待运行的各实时任务和操作系统待运行的各非实时任务，基于各非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统，并通过各非实时任务反馈数控系统的运行信息至第三方系统，实现了操作系统，实时子系统和第三方系统之间的互联互通，提高了数控系统和第三方系统的集成能力，并且在接收到第三方系统发送的控制指令时，会让实时子系统根据预设的流水线方式运行目标译码器任务，将目标轨迹插入至轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区，并根据目标插补器任务对目标轨迹缓冲区进行插补以控制数控系统运行，从而实现将数控系统中的各个功能区分开，提高了数控系统的可定制性，而且由于是将数控系统中实时子系统运行的各实时任务和操作系统运行的非实时任务分开的，在对数控系统进行升级时，也不需要重装操作系统，使得升级过程简单化，避免了基于纯软架构的数控系统可定制性差、集成能力差和系统升级繁琐的现象发生。

进一步地，基于上述本发明的实施例，提出本发明数控系统控制方法的另一种实施例，本实施例中，上述实施例中的步骤S10，根据运行的各所述目标译码器任务确定目标轨迹缓冲区的步骤的细化，包括：

基于预设的固定周期控制所述目标译码器任务获取所述数控系统中的数控加工程序，并对所述数控加工程序进行解析，对所述解析的解析结果进行前瞻预处理，并根据所述前瞻预处理进行前瞻规划，根据所述前瞻规划的规划结果确定目标轨迹。

在本实施例中，在确定目标轨迹缓冲区时，可以通过执行目标译码器任务来完成，即目标译码器任务在接收到控制指令后，会以预设的固定周期(用户提前设置的任意周期)从数控系统中获取数控加工程序，需要说明的是，数控加工程序和控制指令相对应，如当控制指令为启动指令时，则从数控系统中的文件服务器任务中获取新的数控加工程序代码进行译码，并以流水线方式循环执行，即对数控加工程序进行解析(即译码)，其译码过程可以分为预处理阶段、处理阶段和激活阶段。在预处理阶段是对数控加工程序进行字符解析、启动指令预处理、进给处理、刀具长度补偿、坐标偏置处理和几何处理等；处理阶段是进行刀具半径补偿、几何变换、限位检测和前瞻预处理；激活阶段是进行前瞻规划，并将前瞻规划的规划结果送入初始的轨迹缓冲区得到目标轨迹缓冲区。并且每一次加工程序都会依次经过三个阶段处理，即预处理阶段、处理阶段和激活阶段；三个阶段可以同时进行，以提高系统处理效率。

并且当目标译码器进行译码时，且获取到数控加工程序的解析结果后，可以对该解析结果进行前瞻预处理，并基于前瞻预处理确定前瞻规划，即根据获取的数控加工程序并解析完成后，先根据解析的数据信息，如进给速度等确定前瞻计划，即进行前瞻预处理，再根据前瞻预处理进行前瞻规划，得到前瞻规划结果(即前瞻规划的规划结果)，并且前瞻规划结果中包含有目标轨迹。其中，前瞻是在数控系统运行时向前预览一段加工路径，判断各段加工进给速度大小和方向差异，以及是否有大的速度波动，若有，则确定需要启动目标插补器任务进行插补。前瞻规划结果可以包括确定轨迹间衔接速度和速度曲线参数，目标轨迹和待插补轨迹等。

在本实施例中，通过根据固定周期控制目标译码器任务获取数控加工程序，并对数控加工程序进行解析，对解析结果进行前瞻预处理并进行前瞻规划，根据前瞻规划的规划结果确定目标轨迹，从而保障了获取到的目标轨迹的有效性。

进一步地，根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补的步骤，包括：

基于所述目标轨迹确定所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹，并基于所述目标插补器任务确定所述待插补轨迹对应的目标参数，基于所述目标参数对所述待插补轨迹进行插补。

在本实施例中，当通过目标译码器任务得到目标轨迹缓冲区后，可以启动目标插补器任务，同样的目标插补器任务在进行轨迹插补时，也分为三个阶段，即预处理阶段、处理阶段和激活阶段。在预处理阶段是根据目标轨迹从目标轨迹缓冲区中获取待插补轨迹，初始化插补所需的各种数据，即确定插补参数；处理阶段是对待插补轨迹进行插补；激活阶段是确定目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹已插补完成。并且每一次加工程序都会依次经过三个阶段处理，即预处理阶段、处理阶段和激活阶段；三个阶段可以同时进行，以提高系统处理效率。

也就是目标插补器任务在进行轨迹插补时，在预处理阶段在目标轨迹缓冲区中获取待插补轨迹(即目标译码器任务中进行前瞻规划计算的需要进行插补的轨迹)，并获取待插补轨迹对应的插补参数(即目标参数)，并根据此目标参数对待插补轨迹进行插补。

在本实施例中，通过获取目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹，并根据待插补轨迹对应的目标参数进行插补，从而保障了插补的有效性。

进一步地，创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤，包括：

获取所述数控系统中的注册表数据，并基于所述注册表数据确定所述数控系统的通道数量，根据所述通道数量和所述注册表数据创建实时子系统待运行的多个实时任务，并根据所述注册表数据创建操作系统待运行的多个非实时任务。

在本实施例中，在数控系统的启动程序控制任务启动后，该启动程序控制任务会读取数控系统中的注册表中的数据，以确定数控任务模块路径及相关启动消息，并创建实时子系统待运行的各个实时任务和操作系统待运行的非实时任务，其中实时任务是译码器任务(其中，若数控系统中存在多个通道，则创建多个译码器任务)、插补器任务(其中，若数控系统中存在多个通道，则创建多个插补器任务)和PLC运行时任务。非实时任务包括日志任务、内核服务器任务、文件服务器任务和PLC服务器任务，并且除了实时任务和非实时任务之外，还会创建PC硬件和IO接口任务以实现数控系统软件与硬件的交互，并且PC硬件和IO接口任务是为数控系统各个实时任务和非实时任务提供访问PC硬件、IO和轴设备的接口，同时监控各硬件设备状态，处理和报告硬件相关错误信息。并且数控系统会和数控系统对应的第三方软件(可以是多个也可以是一个)建立通讯连接，如TCP/IO连接。

在本实施例中，通过根据数控系统中注册表数据和数控系统的通道数量创建多个实时任务，并根据注册表数据创建多个非实时任务，从而保障了实时任务和非实时任务创建的有效性。

进一步地，创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤之后，包括：

在所述数控系统中创建监测任务，并根据所述监测任务实时监测各所述实时任务和非实时任务是否存在故障；

在本实施例中，数控系统除了根据注册表中的数据创建实时任务和非实时任务，还会创建监测任务，即会创建监测任务，以便根据监测任务监测各个实时任务和非实时任务是否存在故障，并根据不同的检测结果执行不同的操作。

若在各所述实时任务和非实时任务中存在具有故障的目标任务，则输出故障报警信息；

当经过判断发现在各个实时任务和非实时任务中存在有任务有故障，则确定该故障对应的目标任务，如某个实时任务或非实时任务，并输出故障报警信息。

若各所述实时任务和非实时任务均不存在故障，则执行所述若接收到所述数控系统对应的第三方系统发送的控制指令的步骤。

当经过判断发现，各个实时任务和非实时任务不存在故障，且接收到第三方系统发送的控制指令时，可以直接根据此控制指令在各个实时任务中确定目标译码器任务。也就是可以直接执行若接收到数控系统对应的第三方系统发送的控制指令的步骤。

在本实施例中，通过在数控系统中创建监测任务，并对各个实时任务和非实时任务进行检测确定是否存在具有故障的目标任务，若存在，则输出故障报警信息，若不存在则执行接收控制指令的步骤，从而保障了各个实时任务和非实时任务的有效进行。

进一步地，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定各所述非实时任务和各所述实时任务之间的共享内存，并通过各所述非实时任务获取所述共享内存中所述数控系统的运行信息，将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

在本实施例中，需要确定数控系统中和第三方系统建立连接的所有非实时任务，如日志任务，内核服务器任务，文件服务器任务和PLC服务器任务，并且由于数控系统中实时任务和非实时任务之间是以共享内存进行数据交互的，因此需要获取各个非实时任务和实时任务之间的共享内存，并将共享内存中数控系统运行时的各个运行信息反馈至第三方系统，以便用户通过第三方系统查看数控系统的运行信息。

在本实施例中，通过根据实时任务和非实时任务的共享内存发送数控系统的运行信息至第三方系统，从而保障了第三方系统可以及时获取到数控系统的运行状态，方便用户进行查看。

进一步地，将所述运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定所述第三方系统和各所述非实时任务之间的标准网络协议，并基于所述标准网络协议将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

在本实施例中，在将数控系统运行时的运行信息反馈至第三方系统时，需要先确定第三方系统与各个非实时任务之间的标准网络协议，如标准TCP/IP协议，并根据此标准网络协议将共享内存中数控系统运行时的各个运行信息反馈至第三方系统，以便用户通过第三方系统查看数控系统的运行信息。

在本实施例中，通过确定第三方系统和各个非实时任务之间的标准网络协议，并根据标准网络协议将运行信息反馈至第三方系统，从而保障了第三方系统可以及时获取到数控系统的运行状态，方便用户进行查看。

参照图3，本发明还提供一种数控系统控制装置，本实施例中，所述数控系统控制装置包括：

创建单元A10，用于创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

获取单元A20，用于接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

插补单元A30，用于根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

反馈单元A40，用于基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

可选地，所述获取单元A20，还用于：

基于预设的固定周期控制所述目标译码器任务获取所述数控系统中的数控加工程序，并对所述数控加工程序进行解析，对所述解析的解析结果进行前瞻预处理，并根据所述前瞻预处理进行前瞻规划，根据所述前瞻规划的规划结果确定目标轨迹。

可选地，所述插补单元A30，还用于：

基于所述目标轨迹确定所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹，并基于所述目标插补器任务确定所述待插补轨迹对应的目标参数，基于所述目标参数对所述待插补轨迹进行插补。

可选地，所述创建单元A10，还用于：

获取所述数控系统中的注册表数据，并基于所述注册表数据确定所述数控系统的通道数量，根据所述通道数量和所述注册表数据创建实时子系统待运行的多个实时任务，并根据所述注册表数据创建操作系统待运行的多个非实时任务。

可选地，所述创建单元A10，还用于：

在所述数控系统中创建监测任务，并根据所述监测任务实时监测各所述实时任务和非实时任务是否存在故障；

若在各所述实时任务和非实时任务中存在具有故障的目标任务，则输出故障报警信息；

若各所述实时任务和非实时任务均不存在故障，则执行所述若接收到所述数控系统对应的第三方系统发送的控制指令的步骤。

可选地，所述反馈单元A40，还用于：

确定各所述非实时任务和各所述实时任务之间的共享内存，并通过各所述非实时任务获取所述共享内存中所述数控系统的运行信息，将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

可选地，所述反馈单元A40，还用于：

确定所述第三方系统和各所述非实时任务之间的标准网络协议，并基于所述标准网络协议将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

在本实施例中，通过确定单元A10创建实时子系统待运行的各实时任务和操作系统待运行的各非实时任务，基于各非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统，并通过各非实时任务反馈数控系统的运行信息至第三方系统，实现了操作系统，实时子系统和第三方系统之间的互联互通，提高了数控系统和第三方系统的集成能力。并且获取单元A20在接收到第三方系统发送的控制指令时，会让实时子系统根据预设的流水线方式运行目标译码器任务，将目标轨迹插入至轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区，插补单元A30根据目标插补器任务对目标轨迹缓冲区进行插补以控制数控系统运行，从而实现将数控系统中的各个功能区分开，提高了数控系统的可定制性，并且是将数控系统中实时子系统运行的各实时任务和操作系统运行的非实时任务分开的，在对数控系统进行升级时，也不需要重装操作系统，使得升级过程简单化，避免了基于纯软架构的数控系统可定制性差、集成能力差和系统升级繁琐的现象发生。而且反馈单元A40会将数控系统运行时的运行信息反馈至第收纳方系统，从而使得第三方系统能够实时查询到数控系统的运行信息，提高了对数控系统控制的实时性。

本发明还提供一种数控系统，所述数控系统包括：存储器、处理器、及存储在所述存储器上的数控系统控制程序：

所述处理器用于执行所述数控系统控制程序，以实现上述数控系统控制方法各实施例的步骤。

本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述一个或者一个以上程序还可被一个或者一个以上的处理器执行以用于实现上述数控系统控制方法各实施例的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数控系统控制方法，其特征在于，所述数控系统控制方法应用于数控系统，所述数控系统包括实时子系统和操作系统，所述数控系统控制方法包括以下步骤：

创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

2.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述根据运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹的步骤，包括：

基于预设的固定周期控制所述目标译码器任务获取所述数控系统中的数控加工程序，并对所述数控加工程序进行解析，对所述解析的解析结果进行前瞻预处理，并根据所述前瞻预处理进行前瞻规划，根据所述前瞻规划的规划结果确定目标轨迹。

3.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补的步骤，包括：

基于所述目标轨迹确定所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹，并基于所述目标插补器任务确定所述待插补轨迹对应的目标参数，基于所述目标参数对所述待插补轨迹进行插补。

4.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤，包括：

获取所述数控系统中的注册表数据，并基于所述注册表数据确定所述数控系统的通道数量，根据所述通道数量和所述注册表数据创建实时子系统待运行的多个实时任务，并根据所述注册表数据创建操作系统待运行的多个非实时任务。

5.如权利要求1所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务的步骤之后，包括：

在所述数控系统中创建监测任务，并根据所述监测任务实时监测各所述实时任务和非实时任务是否存在故障；

若在各所述实时任务和非实时任务中存在具有故障的目标任务，则输出故障报警信息；

若各所述实时任务和非实时任务均不存在故障，则执行所述若接收到所述数控系统对应的第三方系统发送的控制指令的步骤。

6.如权利要求1-5任一项所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定各所述非实时任务和各所述实时任务之间的共享内存，并通过各所述非实时任务获取所述共享内存中所述数控系统的运行信息，将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

7.如权利要求6所述的数控系统控制方法，其特征在于，所述将所述运行信息反馈至所述第三方系统的步骤，包括：

确定所述第三方系统和各所述非实时任务之间的标准网络协议，并基于所述标准网络协议将所述运行信息反馈至所述第三方系统。

8.一种数控系统控制装置，其特征在于，所述数控系统控制装置包括：

创建单元，用于创建实时子系统待运行的多个实时任务和操作系统待运行的多个非实时任务，基于各所述非实时任务确定和数控系统建立通信连接的第三方系统；

获取单元，用于接收所述第三方系统发送的控制指令，基于所述控制指令控制所述实时子系统以预设的流水线运行方式运行各所述实时任务中的目标译码器任务，基于运行的所述目标译码器任务确定目标轨迹，并将所述目标轨迹插入至所述数控系统中的轨迹缓冲区，以获取目标轨迹缓冲区；

插补单元，用于根据各所述实时任务中所述目标译码器任务对应的目标插补器任务对所述目标轨迹缓冲区中的待插补轨迹进行插补，并基于所述插补控制所述数控系统运行；

反馈单元，用于基于所述第三方系统控制所述操作系统运行各所述非实时任务，根据运行的各所述非实时任务将所述数控系统运行时的运行信息反馈至所述第三方系统。

9.一种数控系统，其特征在于，所述数控系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的数控系统控制程序，所述数控系统控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的数控系统控制方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有数控系统控制程序，所述数控系统控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的数控系统控制方法的步骤。

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