[發(fā)明專利]一種數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)與方法及其數(shù)據(jù)控制流文件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910190612.0
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101673106A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江俊逢;江灝
• 申請（專利權(quán)）人: 江俊逢;江灝
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 龔安義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及先進控制與先進制造領(lǐng)域，具體是涉及數(shù)字控制信息 制造系統(tǒng)及其制造數(shù)字控制信息的方法，以及一種標準化的數(shù)字控制 信息產(chǎn)品——數(shù)據(jù)控制流文件。

背景技術(shù)

信息時代使現(xiàn)代制造業(yè)迅速邁向自動化、數(shù)字化、智能化。在這 一歷史進程中，計算機數(shù)字控制系統(tǒng)扮演了關(guān)鍵角色。

現(xiàn)有開放式數(shù)字控制系統(tǒng)采用實時操作系統(tǒng)控制下的插補迭代 技術(shù)。插補模塊是現(xiàn)有數(shù)字控制系統(tǒng)的核心模塊。插補周期是現(xiàn)有開 放式數(shù)字控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標。插補周期越短，插補點距越小， 零件的加工精度也就越高。高精度加工要求插補周期達到0.1ms的數(shù) 量級。

現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)已邁向高速、高精度、復(fù)雜運動軌跡的運動控 制，納米插補技術(shù)、NURBS（Non-Uniform?Rational?B-Spline，非統(tǒng) 一有理B樣條）插補技術(shù)成為當(dāng)前運動控制技術(shù)研究的熱點。直線 插補、圓弧插補和NURBS插補這三種插補技術(shù)分別對應(yīng)零件模型的 一階表示、二階表示、三階（以上）表示。納米插補涉及64位處理 器與64位實時操作系統(tǒng)。NURBS插補涉及曲線的曲率，是三階甚至 三階以上的差分方程，其計算過程異常復(fù)雜，需要超高速微處理器。

在現(xiàn)有開放式數(shù)字控制系統(tǒng)中，一旦工作機的運動速度提高、或 運動精度提高、或聯(lián)動軸增加、或聯(lián)動參數(shù)增加，實時操作系統(tǒng)的插 補周期必然以指數(shù)形式增大，從而需要更多位數(shù)、更高速度的CPU 以及實時性更強可靠性更高的實時操作系統(tǒng)。因此，采用64位高速 超高速微處理器與插補周期達到0.1毫秒甚至微秒級的64位實時操 作系統(tǒng)成為現(xiàn)有開放式數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。換言之，在實質(zhì)上， 現(xiàn)有開放式數(shù)字控制系統(tǒng)的技術(shù)進步取決于微處理器的芯片技術(shù)。

本申請人的在先專利申請《計算機數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制 方法與體系結(jié)構(gòu)》（中國專利申請?zhí)枺?00710124304.9）針對常規(guī)正 交離散坐標系提出了一種數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制方法（Data-fow?Related? Control，簡稱DRC控制），取消了實時操作系統(tǒng)與插補迭代算法的 實時控制功能，清除了微處理器芯片與實時操作系統(tǒng)對數(shù)字控制系統(tǒng) 的一切負面影響，使數(shù)字控制系統(tǒng)告別了插補時代。

DRC控制方法簡述如下：根據(jù)工作機的結(jié)構(gòu)常數(shù)和工藝參數(shù)（如 進給量、進給速度等），首先確定優(yōu)化目標，包括短程逼近、最小偏 差逼近、最少拐點逼近等，再根據(jù)刀具路徑文件庫中的刀具路徑，選 擇相應(yīng)的算法對輪廓運動進行整體優(yōu)化；在常規(guī)正交離散坐標系進行 數(shù)值計算生成輪廓運動的多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流并予以局部優(yōu)化；將控制工 藝參數(shù)的開關(guān)視為虛擬坐標軸，對工藝參數(shù)進行數(shù)值計算生成工藝參 數(shù)對主動軸數(shù)據(jù)流的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流并予以局部優(yōu)化；生成多軸多參數(shù)的 多維關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流分布矩陣。

DRC控制將復(fù)雜的多軸聯(lián)動的插補迭代控制問題、工藝參數(shù)的 實時控制問題以及確定性誤差的實時補償問題統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)化為PC系統(tǒng)中 離線進行的信息處理問題，納米插補與NURBS插補同樣轉(zhuǎn)化為PC 系統(tǒng)中離線進行的信息處理問題，從而將數(shù)字控制信息的制造過程軟 件化，將數(shù)字控制技術(shù)軟件化。

但是上述DRC控制技術(shù)還存在不完善之處，主要表現(xiàn)在：

1、采用DRC控制方法的PC系統(tǒng)將數(shù)字控制信息的制造過程軟 件化，也將數(shù)字控制技術(shù)軟件化，這就意味著，所述PC系統(tǒng)是一個 可以獨立生產(chǎn)、獨立使用的用于制造數(shù)字控制信息的裝置，可稱之為 數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)。關(guān)于所述數(shù)字控制信息制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 與功能還須進一步改進。

2、開放式數(shù)字控制系統(tǒng)的基本內(nèi)涵是，用戶不必依賴于制造廠 商，可以自主開發(fā)用于生產(chǎn)數(shù)字控制信息的應(yīng)用軟件，并對現(xiàn)有應(yīng)用 軟件進行置換和擴展。這就要求基于PC構(gòu)建的數(shù)字控制信息制造系 統(tǒng)必須是一個開放式的開發(fā)平臺，從而使數(shù)字控制信息制造過程進一 步完全軟件化，使數(shù)字控制技術(shù)進一步完全軟件化。